浮選藥劑自動添加控制系統(tǒng)在鑫隆煤業(yè)選煤廠的應(yīng)用

高文秀

（1.中煤科工集團(tuán)唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012）

選煤廠入選原煤時(shí)小于0.5 mm 的細(xì)粒級煤泥含量大約占總原煤的20%～30%，這部分細(xì)粒級的原煤處理不好就會造成大量的煤泥水排出，對環(huán)境造成污染。針對這種情況，比較有效的分選方法就是浮選選煤法[1]。山西呂梁中陽桃園鑫隆煤業(yè)選煤廠浮選系統(tǒng)為2 臺20 m34 室浮選機(jī)。工藝和設(shè)備都是確定的，加藥點(diǎn)設(shè)置在礦化器和浮選機(jī)1、2、3 室，用柴油和雜醇兩種藥劑作為起泡劑和捕收劑，藥劑通過齒輪油泵從藥劑庫給入浮選機(jī)加藥裝置的藥劑箱。該洗煤廠原有的浮選生產(chǎn)系統(tǒng)藥劑添加方式是人工加藥，自動化程度比較低，主要靠崗位司機(jī)的經(jīng)驗(yàn)來控制藥劑添加量。而浮選藥劑的添加量與配比是影響浮選效果的主要因素，藥劑添加的數(shù)量和準(zhǔn)確性直接影響浮選精煤和尾煤的產(chǎn)量、質(zhì)量及效果[2]。這種人工加藥的操作方式?jīng)]有定量的概念，既不準(zhǔn)確也不及時(shí)，入料泵經(jīng)常打空導(dǎo)致入料不穩(wěn)定，各項(xiàng)重要參數(shù)數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)檢測，歷史數(shù)據(jù)無法查詢，所以急需對現(xiàn)有的浮選系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。

1 浮選藥劑自動添加系統(tǒng)的基本工況圖

圖1 是鑫隆煤業(yè)選煤廠浮選藥劑自動添加系統(tǒng)的基本工況圖，加藥裝置測量進(jìn)入浮選系統(tǒng)的濃度、礦漿流量，計(jì)算出入浮的干煤泥量。通過加藥裝置的計(jì)量泵變頻調(diào)整總藥劑添加量，藥劑和清水經(jīng)過剪切乳化后，配合各分點(diǎn)電動閥門和微小流量計(jì)輸送到礦化器和各分室。

圖1 浮選藥劑自動添加系統(tǒng)的基本工況圖

2 設(shè)備選型及安裝

2.1 浮選入料濃度監(jiān)測

該系統(tǒng)需新增1 臺濃度計(jì)，濃度測量范圍0～120 g/L。濃度計(jì)選用紅外吸收散射光線法，將濃度計(jì)插入礦漿預(yù)處理器的入料管，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測入料濃度。

2.2 浮選機(jī)礦漿入料流量監(jiān)測

該系統(tǒng)需新增2 臺礦漿流量計(jì)，選用超聲波插入式流量計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測進(jìn)入浮選機(jī)系統(tǒng)的礦漿流量。根據(jù)單位容積礦漿處理量：6～10 m3/（m3·h）計(jì)算，對于單臺20 m34 室浮選機(jī)，入料流量監(jiān)測范圍為600～800 m3/h。

2.3 藥劑罐

該系統(tǒng)需新增2 臺藥劑罐和1 個(gè)藥劑乳化清水箱，材質(zhì)均為不銹鋼，捕收劑容積為1.5 m3，起泡劑容積為1 m3，清水箱容積為2 m3。藥劑罐頂部設(shè)有耐腐蝕電動閥和手動閘閥，一側(cè)設(shè)置有磁翻板液位計(jì)，采集的信號均遠(yuǎn)傳到控制系統(tǒng)PLC，來監(jiān)測藥劑罐內(nèi)的進(jìn)藥量。為了保證藥劑過濾除雜效果，現(xiàn)場安裝兩級過濾裝置。第一級安裝在藥劑箱入口處，主要用于過濾藥劑中的粗顆粒雜質(zhì)；第二級在進(jìn)入計(jì)量泵的管路上安裝Y 型過濾器，用于過濾細(xì)顆粒雜質(zhì)，降低進(jìn)入計(jì)量泵的雜質(zhì)，保證計(jì)量泵的添加精度和使用壽命。過濾器濾網(wǎng)材質(zhì)為不銹鋼，濾網(wǎng)的孔徑大小要根據(jù)現(xiàn)場雜質(zhì)顆粒情況來選擇，也要根據(jù)雜質(zhì)情況定期清洗或更換濾網(wǎng)。

2.4 藥劑計(jì)量添加泵

該系統(tǒng)需新增3 臺隔膜計(jì)量泵，其中有一個(gè)是備用，另外兩臺安裝位置為靠近藥劑罐的平臺，與藥劑罐形成整體結(jié)構(gòu)。隔膜計(jì)量泵通過遠(yuǎn)程PLC 控制柜內(nèi)的變頻器調(diào)整出藥量。捕收劑隔膜計(jì)量泵選擇最大量程90 L/h，起泡劑隔膜計(jì)量泵選擇最大量程40 L/h，量程的大小需根據(jù)現(xiàn)場噸煤藥耗選型。

2.5 藥劑乳化泵

該系統(tǒng)需新增1 臺藥劑乳化泵，通過乳化泵內(nèi)兩個(gè)齒形面的相對運(yùn)動對浮選藥劑產(chǎn)生剪切、磨碎作用，將不易溶于水的油類藥劑分散成2～10 μm 藥滴的乳濁液，加入礦漿預(yù)處理器和浮選機(jī)各分室中。

2.6 各分點(diǎn)藥劑調(diào)整

該系統(tǒng)需新增8 臺分點(diǎn)藥劑調(diào)整電動閥和微型流量計(jì)，預(yù)處理2 臺，每臺浮選機(jī)1、2、3 室各1 臺。

2.7 微小藥劑流量計(jì)

該系統(tǒng)需新增2 臺基恩士超聲波流量計(jì)，專門針對小流量設(shè)計(jì)，安裝方式為加持在管路上。除了水、油、藥液，還可用于高粘度液體。

3 控制柜配置和系統(tǒng)概況

3.1 控制柜配置

浮選加藥自動控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和處理以及控制輸出的核心模塊CPU 選用了西門子品牌1500 系列的PLC。數(shù)字量信號的輸入和輸出均加裝了隔離裝置，輸入選用普通線圈繼電器即可，輸出則由于用于控制計(jì)量泵的頻率，考慮到使用次數(shù)過多，如果選用普通磁吸式繼電器，其使用壽命會大打折扣，所以選用了固態(tài)繼電器。模擬量信號的輸入和輸出也加裝了隔離模塊，以此來保證輸入、輸出的穩(wěn)定性和可靠性[3]。人機(jī)界面選用工控觸摸屏和亞控科技公司的組態(tài)王kingview6.55 軟件，清晰、動態(tài)地顯示整個(gè)浮選加藥系統(tǒng)的浮選工藝流程、浮選工藝參數(shù)和藥劑參數(shù)等重要參數(shù)的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線。上位機(jī)的控制系統(tǒng)選擇windows7 系統(tǒng)，PLC編程軟件選用TIA Portal V15 版本。

3.2 浮選藥劑自動添加控制系統(tǒng)的系統(tǒng)概況

濃度計(jì)、流量計(jì)將檢測到的信號經(jīng)過4～20 mA直流電流信號發(fā)送到PLC 控制系統(tǒng)，通過輸出相對應(yīng)的信號來控制計(jì)量泵的工作頻率，然后進(jìn)一步控制捕收劑、起泡劑的添加量，以此來實(shí)現(xiàn)整個(gè)浮選系統(tǒng)藥劑的自動添加[4-5]。如圖2。

圖2 浮選藥劑自動添加控制系統(tǒng)的系統(tǒng)概況

4 系統(tǒng)操作說明

該浮選加藥控制系統(tǒng)分為手動控制和自動控制兩種方式。自動控制時(shí)，加藥系統(tǒng)能自動根據(jù)進(jìn)入煤泥水流段的干煤泥量和濃度的變化來控制浮選藥劑的添加量。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，則可選擇手動方式來控制浮選生產(chǎn)過程。

4.1 計(jì)算機(jī)操作

浮選司機(jī)在電腦上操作賬號登錄后，可以完成以下操作：設(shè)備流程、工藝參數(shù)、參數(shù)報(bào)表、參數(shù)修改、操作幫助、退出系統(tǒng)。

4.2 設(shè)備流程

模擬顯示浮選系統(tǒng)的設(shè)備流程畫面，并動態(tài)顯示浮選機(jī)各分點(diǎn)加藥情況和藥劑泵、浮選機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

4.3 工藝參數(shù)

浮選崗位司機(jī)可以隨時(shí)在上位機(jī)畫面上查看入浮濃度、入浮流量、累計(jì)流量、入浮干煤泥量、理論加藥量、實(shí)際加藥量、噸煤藥耗等重要參數(shù).

4.4 參數(shù)報(bào)表

根據(jù)需要在時(shí)間屬性中選擇起始時(shí)間和終止時(shí)間，然后從報(bào)表菜單中選擇“歷史查詢”，就可以查詢到所需數(shù)據(jù)。

4.5 參數(shù)修改

參考設(shè)定參數(shù)值并且根據(jù)生產(chǎn)時(shí)浮選泡沫的情況對重要參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)語

該浮選藥劑自動添加系統(tǒng)已于2021 年11 月在山西呂梁中陽桃園鑫隆煤業(yè)選煤廠正式投產(chǎn)使用，生產(chǎn)方式由以往的手動擰閥門變成計(jì)量泵變頻調(diào)整來控制加藥的方式，實(shí)現(xiàn)了入浮相關(guān)參數(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示和記錄。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行可靠，操作簡單，不僅降低了生產(chǎn)中藥劑的損耗，穩(wěn)定浮選洗選指標(biāo)，還減少了浮選崗位工人的數(shù)量，減輕崗位工人的勞動強(qiáng)度，得到了鑫隆煤業(yè)選煤廠浮選崗位司機(jī)的一致好評，為選煤廠帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益。