基于PLC 控制系統(tǒng)重介質(zhì)洗選煤工藝的研究與應(yīng)用

蒙長有

（淮礦芬雷選煤工程技術(shù)（北京）有限責(zé)任公司，安徽 淮南 232046）

引言

毅騰選煤廠隸屬于烏拉特中旗浩通清潔能源有限公司，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市金泉工業(yè)園區(qū)內(nèi)。其中三車間設(shè)計(jì)規(guī)模為5.00 Mt/年，采用有壓脫泥三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器+TBS 粗煤泥分選+煤泥浮選的聯(lián)合工藝，入選原煤為甘其毛都口岸進(jìn)口的蒙古焦煤。重介洗煤系統(tǒng)負(fù)責(zé)分選塊煤。重介車間洗煤過程控制環(huán)節(jié)主要分布在一至三層，隨著生產(chǎn)崗位人員的不斷減少，重介車間一至三層所有崗位僅由一名崗位人員值守。在重介洗煤系統(tǒng)運(yùn)行過程中，該人員負(fù)責(zé)控制重介一樓介質(zhì)泵、重介二樓介質(zhì)桶內(nèi)液面、重介三樓斜輪分選機(jī)、脫介篩。由于重介洗煤系統(tǒng)自動(dòng)化環(huán)節(jié)比較落后，洗煤過程控制的操作和監(jiān)控均處于人工手動(dòng)的原始操作狀態(tài)，員工勞動(dòng)強(qiáng)度大。同時(shí)井下毛煤煤質(zhì)情況逐年下降，并且兩個(gè)工作面煤質(zhì)情況存在較大差異，導(dǎo)致重介洗煤系統(tǒng)入洗原煤煤質(zhì)變化大，洗煤過程需要頻繁調(diào)節(jié)，不但再度加大員工勞動(dòng)強(qiáng)度，而且因人工手動(dòng)監(jiān)測及調(diào)節(jié)分選密度不及時(shí)，從而影響洗產(chǎn)品灰分穩(wěn)定性和回收率。

1 重介自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要組成部分

1.1 懸浮液密度的自動(dòng)檢測與控制

原懸浮液密度是崗位司機(jī)用比重壺在分選槽內(nèi)對懸浮液進(jìn)行采樣，然后通過電子秤稱量并計(jì)算得出。此種方法操作誤差較大，操作時(shí)間較長，操作過程較為繁瑣。在洗煤生產(chǎn)過程中，崗位司機(jī)無法實(shí)時(shí)掌握懸浮液密度的變化情況，導(dǎo)致懸浮液密度波動(dòng)范圍大。當(dāng)需要執(zhí)行懸浮液密度調(diào)控操作時(shí)，需要崗位司機(jī)從重介三樓走到重介二樓介質(zhì)桶附近，手動(dòng)調(diào)控介質(zhì)管路閥門執(zhí)行打分流作業(yè)或調(diào)控加水閥門進(jìn)行補(bǔ)加水作業(yè)。崗位司機(jī)手動(dòng)調(diào)控懸浮液密度不僅作業(yè)時(shí)間長，同時(shí)給崗位司機(jī)增加勞動(dòng)強(qiáng)度。系統(tǒng)應(yīng)用后，采用同位素密度計(jì)在線測量懸浮液的密度，在加水管上安裝角行程電動(dòng)加水閥門，根據(jù)要求的分選密度和當(dāng)前密度的測量值，通過PLC 控制系統(tǒng)自動(dòng)控制加水閥門的開度大小，達(dá)到對斜輪分選密度的自動(dòng)控制。不僅取消了手動(dòng)測量及調(diào)控懸浮液的密度的作業(yè)方式，減輕崗位司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)崗位司機(jī)可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地掌握懸浮液密度的變化情況，大大提高了洗煤過程分選密度的穩(wěn)定性[1-2]（見圖1）。

1.2 懸浮液中煤泥含量的自動(dòng)檢測與控制

原懸浮液中煤泥含量是崗位司機(jī)在分選槽內(nèi)對懸浮液進(jìn)行采樣，通過目測觀察懸浮液黏度估測出大概結(jié)果。此種方法操作誤差比較大，在洗煤生產(chǎn)過程中，崗位司機(jī)無法實(shí)時(shí)掌握懸浮液中煤泥含量的變化情況，導(dǎo)致懸浮液黏度變化大，不利于洗煤過程的穩(wěn)定。系統(tǒng)應(yīng)用后，在合格介桶安裝磁性物濃度計(jì)，在分流管路安裝分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過磁性物濃度計(jì)檢測懸浮液中的磁性物含量[3]，從而計(jì)算出煤泥含量，當(dāng)懸浮液中煤泥含量超過給定值時(shí)，系統(tǒng)將啟動(dòng)分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使懸浮液中煤泥含量控制在給定范圍內(nèi)。該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅取消了人工觀測懸浮液中煤泥含量的作業(yè)方式，減輕崗位司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)崗位司機(jī)可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地掌握懸浮液中煤泥含量的變化情況，避免了因浮液中煤泥含量過高而造成洗煤過程紊亂現(xiàn)象的發(fā)生（見下頁圖2）。

1.3 介質(zhì)桶液位自動(dòng)檢測與報(bào)警

原介質(zhì)桶液位情況是崗位司機(jī)到重介二樓介質(zhì)桶附近通過肉眼觀測得出，在洗煤過程中，崗位司機(jī)為了解質(zhì)桶液位情況需要經(jīng)常往返重介二樓與重介三樓崗位，給崗位司機(jī)增加勞動(dòng)強(qiáng)度。系統(tǒng)應(yīng)用后，在合格介質(zhì)桶上方安裝了超聲波液位計(jì)，并根據(jù)重介洗煤生產(chǎn)過程的需要，設(shè)定好合格介質(zhì)桶液位的上限值和下限值，當(dāng)液位超出設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警。該系統(tǒng)不僅取消了人工對液位的檢測，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，避免了因崗位司機(jī)監(jiān)控失誤造成液位過高導(dǎo)致的介質(zhì)桶跑貨現(xiàn)象及液位過低導(dǎo)致分選槽堆貨現(xiàn)象的發(fā)生。

2 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用過程

重介洗煤司機(jī)上崗后，根據(jù)上個(gè)班的洗煤過程情況，制定懸浮液介質(zhì)添加數(shù)量，并組織人員添加介質(zhì)。滿足開機(jī)條件后，洗煤司機(jī)聯(lián)系廠調(diào)度員啟動(dòng)重介洗煤系統(tǒng)，設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，洗煤司機(jī)回到重介三樓洗煤控制室，操控重介自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制屏，設(shè)置洗煤過程的懸浮液密度設(shè)定值。重介洗選自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)將通過管路密度計(jì)實(shí)時(shí)測量的懸浮液密度與洗煤司機(jī)輸入的密度設(shè)定值進(jìn)行比對。當(dāng)密度測量值大于給定值時(shí)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)打開加水閥門，執(zhí)行加水操作；當(dāng)密度測量值小于給定值時(shí)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉加水閥門，停止執(zhí)行加水操作。控制系統(tǒng)根據(jù)密度測量值與設(shè)定值差值絕對值的大小，自動(dòng)調(diào)整加水閥門的開合程度，進(jìn)而控制自動(dòng)調(diào)節(jié)過程的速度。設(shè)置洗煤過程的懸浮液中煤泥含量的設(shè)定值。

重介洗選自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)將通過磁性物含量計(jì)實(shí)時(shí)測量并計(jì)算出的懸浮液中煤泥含量計(jì)算值與洗煤司機(jī)輸入的煤泥含量設(shè)定值進(jìn)行比對。當(dāng)煤泥含量計(jì)算值大于給定值時(shí)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行打分流操作；當(dāng)煤泥含量計(jì)算值小于給定值時(shí)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)，停止執(zhí)行打分流操作。控制系統(tǒng)根據(jù)煤泥含量計(jì)算值與設(shè)定值差值絕對值的大小，自動(dòng)調(diào)整分流執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開合程度，進(jìn)而控制自動(dòng)調(diào)節(jié)過程的速度。洗煤司機(jī)通過系統(tǒng)控制屏隨時(shí)可以查看合格介質(zhì)桶內(nèi)懸浮液液位情況，當(dāng)懸浮液液位超限時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警裝置。洗煤司機(jī)聽到報(bào)警后，會(huì)及時(shí)趕到重介二樓檢查合格介質(zhì)桶液位情況，并立即做出相應(yīng)的處理，避免事故的發(fā)出。在洗煤過程中如果需要人工干預(yù)，洗煤司機(jī)可以將系統(tǒng)的自動(dòng)控制過程調(diào)整為手動(dòng)控制過程，這時(shí)洗煤司機(jī)可以自行調(diào)節(jié)洗煤過程的各項(xiàng)參數(shù)，調(diào)整完畢后可隨時(shí)切換到自動(dòng)控制過程。

3 效益分析

重介洗選自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在選煤廠應(yīng)用后，通過對重介工藝參數(shù)的在線測量、顯示和自動(dòng)調(diào)節(jié)，大大降低了崗位司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低了介質(zhì)損耗，提高了重介洗煤系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，提高了洗產(chǎn)品穩(wěn)定率和回收率。

3.1 降低崗位司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度

系統(tǒng)應(yīng)用后，取消了崗位司機(jī)手動(dòng)檢測懸浮液密度、介質(zhì)桶液位、打分流等作業(yè)方式，不但降低了崗位司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，還規(guī)避了相關(guān)操作的安全隱患，為選煤廠安全生產(chǎn)工作提供有力保障。

3.2 降低介質(zhì)消耗

系統(tǒng)應(yīng)用后，可以實(shí)現(xiàn)對懸浮液中煤泥含量的及時(shí)準(zhǔn)確的控制，避免了由于合格介質(zhì)懸浮液黏度過高，導(dǎo)致洗精煤及洗矸石表面大量粘帶懸浮液的現(xiàn)象的發(fā)生，既減少了洗煤過程中的介質(zhì)消耗，又提高了洗產(chǎn)品的質(zhì)量；與此同時(shí)也降低了稀介質(zhì)懸浮液的黏度，提高了磁選機(jī)在回收介質(zhì)過程中的介質(zhì)回收效果。介質(zhì)消耗對比情況見表1。

表1 重介洗煤自動(dòng)控制系使用前后介質(zhì)消耗對比表

通過表1 對比分析可以看出，選煤廠重介洗選自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用后，洗煤過程噸煤介耗數(shù)值減少了0.1 kg，每年可節(jié)約介質(zhì)費(fèi)7.2 萬元。

3.3 提高重介洗煤系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性

系統(tǒng)應(yīng)用后，通過對介質(zhì)桶液位的自動(dòng)檢測，避免了因崗位司機(jī)監(jiān)控失誤造成液位過高導(dǎo)致的介質(zhì)桶跑貨現(xiàn)象及液位過低導(dǎo)致分選槽堆貨現(xiàn)象的發(fā)生，杜絕了因介質(zhì)桶跑貨、分選槽堆貨造成中斷生產(chǎn)事故的發(fā)生，提高了重介洗煤系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.4 提高洗產(chǎn)品穩(wěn)定率和回收率

系統(tǒng)應(yīng)用后，通過對懸浮液密度及煤泥含量的實(shí)時(shí)檢測與自動(dòng)控制，保證了重介洗煤過程在入洗原煤煤質(zhì)不變的條件下，懸浮液狀態(tài)的穩(wěn)定性。同時(shí)提高了重介洗煤過程在入洗原煤煤質(zhì)變化較大的條件下，對懸浮液密度調(diào)控的速度。從而縮小了洗產(chǎn)品灰分的波動(dòng)區(qū)間，降低了洗矸石帶煤量，提高了洗產(chǎn)品穩(wěn)定率和回收率。同時(shí)提高重介分選機(jī)數(shù)量效率1%以上。按照每年重介入洗60 萬t 原煤，精煤理論產(chǎn)率35%，洗產(chǎn)品售價(jià)600 元/t 計(jì)算，精煤回收率可提高0.35%，重介洗產(chǎn)品量每年可增加0.21 萬t，此項(xiàng)每年可增加經(jīng)濟(jì)效益126 萬元。

3.5 綜合效益分析

經(jīng)濟(jì)效益，每年可節(jié)約介質(zhì)費(fèi)7.2 萬元，洗產(chǎn)品增收126 萬元，則項(xiàng)目合計(jì)年效益為133.2 萬元。安全效益，此次改造提高了洗煤系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定率，減少了崗位司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，規(guī)避了手動(dòng)操作打分流、檢測懸浮液密度、介質(zhì)桶液位過程中的安全隱患，為毅騰選煤廠安全生產(chǎn)工作提供有力保障。

4 結(jié)論

重介洗選自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在毅騰選煤廠應(yīng)用后，實(shí)現(xiàn)了懸浮液密度、煤泥含量、介質(zhì)桶液位的自動(dòng)檢測與控制，降低了崗位司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度和介質(zhì)消耗，提高了重介洗煤系統(tǒng)的洗煤穩(wěn)定率和回收率，規(guī)避了手動(dòng)操作打分流、檢測懸浮液密度、介質(zhì)桶液位過程中的安全隱患，為選煤廠安全生產(chǎn)工作提供了有力保障。