DPR5000助濾劑自動(dòng)加藥裝置的研制與應(yīng)用

王 帥，任建賓，李曉強(qiáng)

（華陽(yáng)新材料科技集團(tuán)有限公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

引言

新景礦洗煤廠的煤泥水在壓濾過(guò)程中常伴隨濾布堵塞、濾餅致密化、透氣性差、脫水速率低、濾餅水分高、處理能力低等嚴(yán)重問(wèn)題。通過(guò)在煤漿中添加助濾劑的方法可以在不變更現(xiàn)有過(guò)濾設(shè)備和選煤工藝的情況下，降低濾餅水分，縮短壓濾時(shí)間，達(dá)到提高壓濾效果的目的[1-4]。助濾劑的添加方法有人工和機(jī)械自動(dòng)兩種。人工加藥的加入量及添加速度僅憑經(jīng)驗(yàn)，容易造成藥劑溶液濃度不穩(wěn)定，干粉易打團(tuán)，攪拌不充分，溶解不徹底，造成藥劑浪費(fèi)，甚至堵塞管路。而采用自動(dòng)加藥裝置將助濾劑添加到壓濾機(jī)前的攪拌桶中，可以解決人工添加助濾劑的弊端[5-7]。

本文根據(jù)新景礦洗煤廠的現(xiàn)場(chǎng)情況研究一套自動(dòng)加藥裝置將新型復(fù)合助濾劑添加到煤泥壓濾機(jī)中，實(shí)現(xiàn)助濾劑的自動(dòng)化、智能化添加，達(dá)到降低濾餅水分，縮短壓濾時(shí)間的效果。

1 助濾劑自動(dòng)加藥裝置的研發(fā)

1.1 助濾劑自動(dòng)加藥裝置的工作原理

助濾劑自動(dòng)加藥裝置是一種將攪拌箱和儲(chǔ)藥箱集成到一體的獨(dú)立系統(tǒng)。圖1 為助濾劑自動(dòng)加藥裝置示意圖。助濾劑自動(dòng)加藥裝置的工作工程如下：首先，由人工將粉末狀助濾劑加入到干粉料斗中。干粉料斗頂端設(shè)置一濾網(wǎng)，可對(duì)助濾劑進(jìn)行預(yù)先除雜。然后，位于干粉料斗下方的喂料機(jī)內(nèi)部設(shè)有螺旋輸送機(jī)將助濾劑輸送到加熱料斗內(nèi)進(jìn)行除濕。助濾劑除濕后被加熱斗下方的文氏管所產(chǎn)生的負(fù)壓作用吹送到混料室預(yù)混，并在水幕的保護(hù)下到達(dá)攪拌桶進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛Ｗ詈?，PLC 控制的轉(zhuǎn)排控制閥打開(kāi)，藥液進(jìn)入儲(chǔ)藥箱儲(chǔ)存。轉(zhuǎn)排完后，進(jìn)水控制閥打開(kāi)進(jìn)入到下一制備過(guò)程。儲(chǔ)藥桶內(nèi)存儲(chǔ)的藥液，經(jīng)螺桿泵在PLC 控制下輸送到加藥點(diǎn)。

圖1 助濾劑自動(dòng)加藥裝置示意圖

1.2 助濾劑自動(dòng)加藥裝置的研制

該助濾劑自動(dòng)加藥裝置包括助濾劑計(jì)量、助濾劑輸送、助濾劑自動(dòng)加濕攪拌、藥液熟化和儲(chǔ)存、藥液計(jì)量輸送五部分。

1.2.1 助濾劑計(jì)量

粉末狀的助濾劑經(jīng)人工加入到干粉料斗中后，由其下方的喂料機(jī)內(nèi)部的螺旋輸送機(jī)將助濾劑輸送到加熱料斗中。螺旋輸送機(jī)的給料量大小由PLC 進(jìn)行精確計(jì)量和控制。為了防止空氣濕度相對(duì)較大時(shí)助濾劑會(huì)變得潮濕并有可能粘到給料機(jī)側(cè)壁上，在干粉料斗中設(shè)計(jì)了加熱裝置。加熱裝置的加熱時(shí)間也由PLC 控制，這樣就完全克服了助濾劑的凝結(jié)現(xiàn)象。

1.2.2 助濾劑輸送

助濾劑在加熱料斗中經(jīng)均勻加熱除去水汽后在重力和空氣負(fù)壓作用下滑移到加熱料斗底部的文氏管中。漩渦氣泵產(chǎn)生的高速氣流在文氏管中形成負(fù)壓將助濾劑吸入文氏管并沿管道輸送到混料室中。

1.2.3 助濾劑自動(dòng)加濕攪拌

助濾劑和清水在混料室內(nèi)簡(jiǎn)單混合后被送入攪拌桶，在攪拌桶中進(jìn)行充分?jǐn)嚢琛Ｋ幰簲嚢韬煤笤谵D(zhuǎn)排閥的作用下排放到儲(chǔ)藥箱中。轉(zhuǎn)排閥的開(kāi)閉由PLC 控制。

1.2.4 藥液熟化和儲(chǔ)存

藥液在儲(chǔ)藥箱中經(jīng)過(guò)充分熟化后暫時(shí)存放在儲(chǔ)藥箱中。藥液儲(chǔ)存時(shí)間不超過(guò)24 h。

1.2.5 藥液計(jì)量輸送

藥液計(jì)量輸送由兩臺(tái)螺桿泵實(shí)現(xiàn)。這兩臺(tái)螺桿泵共用一根進(jìn)料歧管和儲(chǔ)藥箱相連，每臺(tái)螺桿泵都有獨(dú)立的開(kāi)關(guān)閥。由PLC 控制器螺桿泵，使助濾劑的投加量可實(shí)現(xiàn)適時(shí)控制。

本文研制的助濾劑自動(dòng)加藥裝置型號(hào)為DRP5000。PLC 采用西門子S7-200，通訊采用RS485（西門子）與觸摸屏直接通訊，可擴(kuò)展以太網(wǎng)、MODBUS、PROFIBUS 通訊接口，方便與總控室的遠(yuǎn)距離通訊。助濾劑自動(dòng)加藥裝置的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1，主配置功率見(jiàn)表2。

表1 DRP5000助濾劑自動(dòng)加藥裝置的技術(shù)參數(shù)

表2 自動(dòng)加藥系統(tǒng)的主配置功率

1.3 控制系統(tǒng)的操作步驟

DRP5000助濾劑自動(dòng)加藥裝置的控制系統(tǒng)操作步驟如圖2 所示。

圖2 自動(dòng)控制系統(tǒng)操作步驟

1.4 自動(dòng)加藥裝置的創(chuàng)新改進(jìn)

本助濾劑自動(dòng)加藥裝置相對(duì)于傳統(tǒng)自動(dòng)加藥裝置具有如下創(chuàng)新改進(jìn)：

1）干粉料斗中的助濾劑暴露在空氣中容易受潮而結(jié)塊，并粘在器壁上，造成藥劑添加困難。本加藥裝置在干粉料斗及其藥劑出口設(shè)置了加熱措施，防止藥劑受潮結(jié)塊。

2）粉料在喂料機(jī)內(nèi)部容易形成架橋，造成螺旋輸送機(jī)空轉(zhuǎn)而不能排料。傳統(tǒng)加藥裝置在外部設(shè)置振動(dòng)電機(jī)破壞粉料架橋，提高粉料輸送效率。但振動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)力大，影響加藥系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本加藥裝置將喂料機(jī)內(nèi)部的螺旋輸送機(jī)設(shè)計(jì)為大螺旋套小螺旋，破壞粉料架橋，提高了粉料輸送效率。

3）當(dāng)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)不運(yùn)行時(shí)，干粉料斗中殘留藥劑若不及時(shí)清理會(huì)受潮結(jié)塊，影響設(shè)備使用。本加藥裝置在干粉料斗下部設(shè)計(jì)了排料口，可將殘留粉料排除并裝袋儲(chǔ)存，避免了傳統(tǒng)設(shè)備停機(jī)后藥劑不好導(dǎo)出，在料斗中受潮結(jié)塊。

1.5 助濾劑自動(dòng)加藥裝置的安裝

1.5.1 施工條件

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘測(cè)，選煤廠壓濾車間具備安裝助濾劑自動(dòng)加藥裝置的條件如，空間：壓濾車間二層目前有9.6 m×2.6 m 平面可供安裝自動(dòng)加藥裝置，空間位置可以滿足自動(dòng)加藥機(jī)的安裝布置；供電：壓濾車間二層現(xiàn)有配電室并有一套富余配電柜，加藥系統(tǒng)供電可從該配電室接線取電；供水：臨近的新壓濾車間設(shè)有壓濾機(jī)入料泵機(jī)械密封冷卻水箱，來(lái)源為消防用水，可提供不間斷供水，目前二寸管路已鋪設(shè)至一樓壓濾機(jī)入料泵處，藥劑溶解用水可以在此管路上焊接鋪設(shè)；安裝：壓濾車間二層現(xiàn)有行程覆蓋車間全平面的電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)，可為施工吊運(yùn)設(shè)備材料提供便利條件。

1.5.2 安裝順序

采取從下往上的順序安裝，即儲(chǔ)藥箱、攪拌箱和排料管路、梯子和欄桿、攪拌系統(tǒng)、附屬管路、電源。圖3 為助濾劑自動(dòng)加藥裝置安裝圖。

圖3 助濾劑自動(dòng)加藥裝置安裝圖

2 工業(yè)試驗(yàn)效果

本文進(jìn)行了助濾劑自動(dòng)加藥裝置添加助濾劑的工業(yè)壓濾試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)按照0.3%的藥劑濃度中制備藥劑，溶解1 h 后開(kāi)始進(jìn)行壓濾試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下頁(yè)表3。

表3 工業(yè)壓濾時(shí)間及濾餅水分實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從工業(yè)壓濾試驗(yàn)結(jié)果可知，該助濾劑自動(dòng)加藥裝置在運(yùn)行過(guò)程中能夠穩(wěn)定連續(xù)地向攪拌桶中加入助濾劑。添加助濾劑后，壓濾機(jī)的壓濾效果明顯改善，壓濾時(shí)間平均縮短了6 min 左右。濾餅脫落正常，無(wú)粘濾布、堵濾布網(wǎng)眼現(xiàn)象出現(xiàn)，且出水較不加藥前更加純凈，濾餅水分平均降低了2.0%。

3 結(jié)論

通過(guò)實(shí)地勘測(cè)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，經(jīng)技術(shù)改進(jìn)研制了助濾劑自動(dòng)加藥裝置，并進(jìn)行了自動(dòng)添加助濾劑進(jìn)行壓濾的工業(yè)試驗(yàn)，結(jié)果表明該助濾劑自動(dòng)加藥裝置能夠穩(wěn)定連續(xù)地向攪拌桶中加入助濾劑，且助濾效果良好，壓濾效果明顯改善，壓濾時(shí)間平均縮短約6 min，濾餅水分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）平均降低2.0%。