雙柳選煤廠煤泥重介密度控制系統升級改造

馬 強

(山西焦煤 汾西礦業雙柳礦選煤廠, 山西 柳林 033300)

煤泥重介分選工藝是實現煤泥在重懸浮液離心力場中完成對不同密度物料的分離,是目前不脫泥重介分選的必備粗煤泥分選工藝[1-2]. 根據雙柳礦選煤廠煤質特性,煤泥重介工藝能夠實現粗煤泥的有效分選,在最大限度回收精煤的同時減少了尾煤產量[1]. 但目前煤泥重介密度控制系統無法適應煤質變化,且采用的控制技術及控制方式陳舊,急需進行技術改造。

1 煤泥重介工藝

雙柳礦選煤廠主要入洗雙柳煤礦上組(3+4)號和下組(8+9)號原煤,采用不脫泥、不分級混合無壓給料三產品重介旋流器+煤泥重介+煤泥浮選聯合工藝。選煤廠煤泥重介分選采用較為典型的工藝:無壓三產品重介旋流器溢流產品通過弧形篩脫介,弧形篩篩下合格介質懸浮液通過分流,一部分進入精煤合介桶,一部分進入煤泥合格介質桶,經泵打入煤泥重介質旋流器,煤泥重介質旋流器的溢流進入精煤稀介桶后經磁選機脫磁,由精煤泥弧形篩截粗脫水后成精煤泥產品,流程見圖1.

圖1 煤泥重介分選工藝流程圖

2 煤泥重介存在的問題

2.1 入料量控制問題

三產品重介旋流器一段溢流(精煤)通過弧形篩預先脫介,弧形篩篩下物料一部分作為合格介質進入合介桶,另一部分通過分流閥分流作為煤泥重介質旋流器的入料。其主要目的是去除系統中過量的煤泥,保證懸浮液的穩定,同時對其煤泥進行有效分選。實際生產中對于分流量的大小基本靠人工把握,做不到精準,以致煤泥重介入料桶桶位很難保持穩定[3-4].

2.2 密度控制問題

該廠煤泥重介入料來自主洗重介三產品旋流器溢流,介質密度較低,若需用較高密度分選時,應向煤泥重介質系統補充介質。現階段是通過磁選機合介分流一部分進入煤泥重介入料桶內,分流箱通過人工調節,無法實現對該密度的靈活調整。

2.3 介質添加問題

選煤廠入洗原煤煤質差異明顯,分選密度變化較大,尤其上、下組煤切換生產時的分選密度變化更大,僅依靠旋流器合介分流,無法快速適應煤質變化,現有的煤泥重介系統中,缺少濃介質補加的環節。

2.4 系統老舊問題

現密度控制系統較為老舊,控制的重心主要在塊煤重介方面;而煤泥重介密度調整主要通過操作合介分流、入料壓力、補水閥門等,已無法滿足精確控制的目的,導致精煤泥灰分波動,影響最終產品質量。

3 煤泥重介密度控制系統升級改造

3.1 增加磁性物含量儀

在煤泥重介旋流器入料管上,安裝一套高精度的磁性物含量儀。磁性物含量儀的測量范圍是0～100 mg/L. 采用旁路方式進行安裝。信號以4～20 mA的方式接入密控系統中,用于表征實時介質中的煤泥占比。當磁性物含量值低于設定值時,將信號反饋到密度自動控制系統中,自動進行分流和補介作業,保證介質中的煤泥含量在正常范圍。

3.2 泵前補水閥改造

原煤泥重介系統的泵前補水閥門,采用的是開關量控制的方式,閥門帶有4～20 mA的閥位反饋信號。該閥門存在動作速度慢、控制精度差,不適應對密度的快速跟蹤調節的要求等一系列問題。更換后的閥門采用進口的VTON耐磨蝶閥,帶有4～20 mA的控制閥門開度信號,以及4～20 mA的閥位反饋信號。將原系統中的開關量替換為模擬量控制開度進行閥門調節,實現煤泥重介快速精準補水,以適應煤泥煤質變化時的密度快速調整需要。

3.3 煤泥重介加介改造

提高煤泥重介密度通常的做法是在濃介桶與煤泥合介桶之間加設支管,來實現介質添加的控制:在濃介去原煤合介桶及去煤泥合介桶的支管上,分別增加一個閘板閥,用于控制濃介的加介去向及流量。該次改造是在磁選機精礦匯總管道上加設閘板閥及支管通往煤泥合介桶。閘板閥采用開關控制方式,可精準控制閘板閥的開度,實現煤泥重介快速、精確加介,從而快速適應煤泥煤質變化時密度的調整。

3.4 煤泥重介密度自動控制

煤泥重介控制改造使用常見的PID算法,在自動控制方式下,主要采用泵前補水閥門對煤泥的密度值進行跟蹤調節。當系統密度大于設定密度時,開大泵前補水閥門;當系統密度小于設定密度時,關小泵前補水閥門。當泵前補水閥門關閉至一個設定的最小閾值后,密度仍在下降,則開大分流閥,增加桶內的介質量。若在密度實際調節過程中,設定密度值高于實際密度測量值到達一個預設的閾值后,則需要采用加磁選精礦的方法,快速提高介質密度。原理見圖2.

圖2 PID算法原理圖

4 應用效果

雙柳礦選煤廠通過對煤泥重介密度控制系統改造升級,實現了煤泥重介分選的自動控制和工藝參數的自動調節,使煤泥重介旋流器在最佳工況下運行,充分釋放重介旋流器的工藝性能,保證精煤泥質量的穩定。設備利用率和生產效率均大幅提升,工人的勞動強度降低。

5 結 語

通過精確設置合格介質的分流,確保了煤泥重介生產系統的來料穩定,同時對加介工作進行了升級改造,密度調整能夠快速適應煤質變化,編制了一套基于PID控制的煤泥重介密度控制系統,提高了煤泥重介控制精度,設備運行穩定可靠,密度控制更加易于操作,最終實現提高分選效果、減少工人勞動強度、提高精煤產率的目的。