重介分選反分流工藝設(shè)計與應(yīng)用實踐

王彩霞，王 健

(1.晉能控股煤業(yè)集團(tuán) 煤炭洗選加工利用分公司， 山西 晉城 048200； 2.晉能控股集團(tuán) 技術(shù)研究院， 山西 晉城 048200)

密度控制是重介分選工藝效果的重要保證。分流是密度控制的關(guān)鍵執(zhí)行動作之一，即精煤產(chǎn)品脫介篩合介段篩下濃縮懸浮液通過分流設(shè)備分流到稀懸浮液系統(tǒng)，再經(jīng)過磁選機(jī)凈化和濃縮后返回合格介質(zhì)桶的過程。分流作用主要表現(xiàn)在兩點(diǎn)：提高重介懸浮液密度；降低系統(tǒng)中煤泥含量?？梢姡至髯鳛檎{(diào)整重介懸浮液密度的一個重要方法和手段，在重介旋流器分選過程中起著重要的作用。

然而在某些洗煤廠，脫介篩合介段過短，稀介段過長，導(dǎo)致實際進(jìn)入磁選機(jī)的濃縮懸浮液量過多，其實質(zhì)是相當(dāng)于進(jìn)行了一部分分流，此時合介桶懸浮液密度大都高于設(shè)定值，必須通過“大補(bǔ)水”來降低懸浮液密度，懸浮液密度實際處于一種“高位平衡”狀態(tài)，并非最佳平衡點(diǎn)，選煤廠必定存在“高水耗”和“高介耗”，洗選成本明顯增加。因此，對這種工況進(jìn)行分流工藝改進(jìn)，設(shè)計一種“反分流”工藝以及相應(yīng)的分流裝置，以保證分流量最佳，懸浮液密度平衡點(diǎn)最佳。

1 反分流工藝與裝置設(shè)計

反分流工藝設(shè)計思路：改變傳統(tǒng)設(shè)計的合介往稀介分流方法，從脫介篩篩下稀介段往合介段進(jìn)行適量反分流，從而合理減少進(jìn)入磁選機(jī)的懸浮液量，降低合介桶中懸浮液密度，減少補(bǔ)水量，在保證懸浮液密度控制前提下，降低介質(zhì)消耗。

反分流工藝及反分流裝置見圖1.

1—精煤脫介篩 2—稀介段 3—合介段 4—反分流裝置 5—合介桶 6—稀介桶 7—分流旁路 8—旁路蝶閥 9—防堵塞管路 10—分流蝶閥 11—分流管路 12—防堵蝶閥圖1 反分流工藝及反分流裝置示意圖

工藝設(shè)計：精煤脫介篩分為合介段和稀介段，合介段篩下為合格介質(zhì)，直接進(jìn)入合介桶，稀介段篩下一部分進(jìn)入稀介桶，另一部分通過反分流裝置進(jìn)入合介桶。

反分流裝置設(shè)計：執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)劣對于控制系統(tǒng)性能實現(xiàn)很重要，為此針對上述特殊工況的選煤現(xiàn)場實際情況和管路結(jié)構(gòu)與布置，設(shè)計了復(fù)合分流裝置(圖1)，分流旁路和分流管路共同組成了雙重分流結(jié)構(gòu)，應(yīng)對現(xiàn)場煤質(zhì)波動，同時在上述兩管路上分別安裝旁路蝶閥和分流蝶閥調(diào)整分流量，其中旁路蝶閥作為輔助分流閥門，開度固定，分流蝶閥作為主調(diào)蝶閥，起主要作用(自動控制用執(zhí)行機(jī)構(gòu))。在防堵塞管路上安裝防堵蝶閥，當(dāng)反分流裝置出現(xiàn)堵塞情況時，打開防堵蝶閥，將稀介直接返回稀介桶。

反分流裝置特點(diǎn)：1) 改變原分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)的有壓分流模式，分流閥在脫介篩下安裝，避免了大塊煤存在，保證了執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性。2) 針對現(xiàn)場實際工況，設(shè)計了分流閥雙重分流結(jié)構(gòu)，應(yīng)對煤質(zhì)波動，提高控制系統(tǒng)魯棒性。3) 設(shè)計了分流管路防堵塞管路，提高了分流閥壽命。

2 反分流工藝控制系統(tǒng)設(shè)計

重介懸浮液密度智能控制系統(tǒng)采用3層結(jié)構(gòu)，總架構(gòu)見圖2，在原有控制系統(tǒng)中增加反分流控制模塊，反分流控制以補(bǔ)水閥位設(shè)定值做輸入，反分流閥作為輸出，形成單輸入和單輸出的控制架構(gòu)，采用PID控制器完成，同時將桶位高限作為停用反分流自動控制的依據(jù)，反分流控制框圖見圖3. 補(bǔ)水閥設(shè)定值以工業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗為準(zhǔn)，取相對小值，減少補(bǔ)水量。

圖2 重介懸浮液密度智能控制系統(tǒng)總架構(gòu)圖

圖3 反分流控制系統(tǒng)框圖

3 工業(yè)性應(yīng)用

成莊礦模塊化選煤廠采用重介旋流器進(jìn)行分選，其中脫介篩在改造中延長了稀介段長度，相應(yīng)縮短了合介段長度，導(dǎo)致形成了大分流和大補(bǔ)水的運(yùn)行工況。因此，該廠進(jìn)行了反分流工藝、裝置和控制系統(tǒng)的設(shè)計并在末煤車間進(jìn)行了工業(yè)性試驗?？刂葡到y(tǒng)采用原控制系統(tǒng)的整體架構(gòu)，即PLC采用原控制系統(tǒng)AB 1769 PLC，增加模擬量輸入、模擬量輸出模塊即可，反分流裝置采用該設(shè)計的組合裝置包括分流閥，其他傳感器和原控制系統(tǒng)相同，增設(shè)相應(yīng)的反分流PID控制器，其他控制系統(tǒng)不變。

工業(yè)試驗研究表明，采用反分流工藝并實現(xiàn)自動控制后，密度控制穩(wěn)定、質(zhì)量穩(wěn)定、反分流量相對穩(wěn)定，且保持了合理的混料桶桶位，改變了原工藝大分流大補(bǔ)水的高位平衡狀態(tài)，形成重介分選過程在新的水介平衡點(diǎn)上分選條件，取得了降低介耗和水耗的效果。目前已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段，現(xiàn)場運(yùn)行效果良好。

4 結(jié) 論

提出了反分流工藝、反分流裝置和反分流控制系統(tǒng)設(shè)計方案，實現(xiàn)了反分流自動控制，為系統(tǒng)從高水耗和高介耗調(diào)整為較低平衡創(chuàng)造了條件。反分流控制和原控制系統(tǒng)可同步運(yùn)行，且反分流調(diào)節(jié)靈活，保證了重介懸浮液密度控制的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。在成莊礦選煤廠的工業(yè)應(yīng)用表明，在保障重介洗煤過程穩(wěn)定運(yùn)行基礎(chǔ)上，有效降低了洗煤廠水耗和介耗，降低了洗選成本，增加了經(jīng)濟(jì)效益。