劉小會(huì)，王建南

(西山晉興能源有限責(zé)任公司 斜溝煤礦選煤廠，山西 興縣 033602)

1 選煤廠概況

斜溝煤礦選煤廠隸屬于山西西山晉興能源有限責(zé)任公司，是一座處理能力15.00 Mt/a的現(xiàn)代化礦井型煉焦煤選煤廠，分兩期建設(shè)安裝，現(xiàn)一、二期系統(tǒng)均已投產(chǎn)運(yùn)行。主要工藝為：150～50 mm塊煤重介淺槽排矸，50～1.2 mm末煤有壓兩產(chǎn)品重介旋流器主再選，1.2～0.2 mm粗煤泥(分級(jí)旋流器底流)TCS分選機(jī)分選，0.2～0.045 mm細(xì)煤泥(濃縮旋流器底流)沉降離心機(jī)脫水回收，小于0.045 mm極細(xì)煤泥快開壓濾機(jī)脫水回收。

煤泥水處理系統(tǒng)是濕法選煤廠的重要工藝環(huán)節(jié)，系統(tǒng)紊亂輕則制約生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)造成生產(chǎn)癱瘓和環(huán)境污染，降低選煤廠經(jīng)濟(jì)效益，因此，煤泥水系統(tǒng)是整個(gè)選煤工藝系統(tǒng)的核心[1]。斜溝煤礦選煤廠煤泥水工藝流程見圖1，小于0.045 mm極細(xì)粒極煤泥絮凝沉淀脫水回收系統(tǒng)主要由4臺(tái)φ38 m的高效濃縮機(jī)(每臺(tái)配備1臺(tái)加藥機(jī))和12臺(tái)ZKGS550/2000-U景津程控隔膜壓濾機(jī)組成。煤泥水進(jìn)入濃縮池分配箱后通過入料管給入濃縮機(jī)緩沖桶內(nèi)，通過加藥機(jī)添加絮凝劑進(jìn)入濃縮機(jī)，煤泥進(jìn)行絮凝沉淀，濃縮機(jī)底流由泵輸送至壓濾機(jī)脫水回收，溢流做為循環(huán)水循環(huán)復(fù)用[2]。

圖1 斜溝煤礦選煤廠煤泥水系統(tǒng)工藝流程

加藥機(jī)由粉末產(chǎn)品測量傳輸系統(tǒng)和聚合物的溶解儲(chǔ)存系統(tǒng)組成，主要包括固體喂料機(jī)、氣環(huán)真空泵、干燥漏斗、文氏管排出器、加藥系統(tǒng)、分散頭、供水控制閥、攪拌器、液位控制探傳感器、傳輸閥、加藥泵等[3]。加藥機(jī)在自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)后，通過濃縮池入料管濃度計(jì)監(jiān)測到煤泥水達(dá)到一定濃度，儲(chǔ)藥箱制藥桶無藥劑時(shí)開始補(bǔ)加水，給料機(jī)運(yùn)行添加藥粉，攪拌機(jī)構(gòu)攪拌一定時(shí)間后通過轉(zhuǎn)移閥為儲(chǔ)藥箱加藥，最后啟動(dòng)加藥泵為濃縮機(jī)加藥。

2 原自動(dòng)加藥系統(tǒng)存在的問題

絮凝劑的使用一方面要達(dá)到提高澄清效果，保證溢流水質(zhì)符合循環(huán)利用要求，另一方面要提高煤泥沉淀速度，保證濃縮機(jī)合理的底流濃度。原有的絮凝劑添加裝置由人工根據(jù)來料濃度、煤泥沉淀情況和耙架運(yùn)行電流、底流濃度等因素設(shè)置加藥濃度和加藥量，其中來料濃度、來料量的檢測依靠人工檢測和濃度計(jì)檢測，煤泥沉淀層的檢測依靠人工用探桿檢測，底流濃度檢測依靠人工檢測，實(shí)際操作過程中受到人員的操作經(jīng)驗(yàn)、人工檢測和藥量調(diào)整的滯后性影響，難以實(shí)現(xiàn)及時(shí)、快速檢測和科學(xué)合理調(diào)整加藥量，過度沉淀和沉淀效果不穩(wěn)定的情況較為常見，一方面導(dǎo)致絮凝劑的浪費(fèi)，另一方面難以保證溢流煤泥水濃度的穩(wěn)定[4]。另外壓濾進(jìn)料時(shí)間、帶煤量、濃縮機(jī)電流等數(shù)據(jù)需要通過對(duì)講機(jī)從調(diào)度室、壓濾崗位獲取，加藥機(jī)崗位司機(jī)不能實(shí)時(shí)有效地掌控煤泥水系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

澄清層的高度每班需要通過探桿手動(dòng)多次探測，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)濃縮池澄清層更及時(shí)有效地監(jiān)控。如發(fā)生加藥管路堵塞、加藥泵故障、入料濃度變大等可能引發(fā)因濃縮池澄清層不夠而影響生產(chǎn)的事故。

一、二期濃縮系統(tǒng)相距150 m，加藥泵的啟停、澄清層高度的探測、附屬設(shè)備的巡檢等工作都需要崗位司機(jī)完成，由于工作強(qiáng)度高，嚴(yán)重影響了加藥系統(tǒng)的工作效率，制約了選煤系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。

3 加藥系統(tǒng)的智能化升級(jí)改造

3.1 增加污泥界面儀監(jiān)控澄清層高度

智能加藥系統(tǒng)在原有硬件基礎(chǔ)上，在濃縮機(jī)上專門增加了污泥界面儀(見圖2)，它采用超聲波脈沖原理，由傳感器發(fā)出的超聲波信號(hào)直接傳入水池中的污泥層。污泥層高度和深度的測量根據(jù)超聲波返回傳感器表面的時(shí)間確定，并顯示在控制器上。

圖2 污泥界面儀示意

3.2 全面系統(tǒng)升級(jí)自動(dòng)加藥機(jī)

根據(jù)洗選方式、入料濃度計(jì)、濃縮機(jī)電流、原煤量等參數(shù)系統(tǒng)綜合大數(shù)據(jù)分析，并建立模型自動(dòng)調(diào)節(jié)最佳的配藥濃度；根據(jù)洗選方式和帶煤量的不同，系統(tǒng)設(shè)定一個(gè)基準(zhǔn)加藥頻率和加藥時(shí)間，后根據(jù)污泥界面儀實(shí)時(shí)監(jiān)測的數(shù)據(jù)與目標(biāo)數(shù)據(jù)的差值和變化趨勢，在原有泵頻率和加藥時(shí)間的基礎(chǔ)上進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證澄清層高度在最佳范圍內(nèi)的同時(shí)降低加藥量[5](控制環(huán)如圖3所示)，代替人工向絮凝劑添加裝置發(fā)出添加指令，同時(shí)對(duì)整個(gè)濃縮機(jī)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控。改造后，保證了調(diào)整及時(shí)準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)了溢流煤泥水濃度穩(wěn)定、沉淀層厚度穩(wěn)定、底流濃度穩(wěn)定、耙架運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，避免了因澄清層變化加藥量調(diào)節(jié)不及時(shí)影響生產(chǎn)事故的發(fā)生。

圖3 智能加藥系統(tǒng)控制環(huán)

3.3 通過平板端實(shí)現(xiàn)對(duì)智能加藥系統(tǒng)的全部監(jiān)測與控制

通過PAD操作既可實(shí)現(xiàn)濃縮機(jī)電流、入料濃度、澄清層高度、壓濾機(jī)進(jìn)料時(shí)間等數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，又能遠(yuǎn)程操作加藥泵、飛力泵、掃地泵等設(shè)備啟停，調(diào)節(jié)加藥泵頻率和配藥時(shí)間(見圖4、圖5)，極大地方便了崗位司機(jī)日常工作。

圖4 平板移動(dòng)端操作界面(一)

圖5 平板移動(dòng)端操作界面(二)

4 智能加藥系統(tǒng)的應(yīng)用效果

經(jīng)過半年多的試用和改進(jìn)，智能加藥模塊功能逐步趨于穩(wěn)定，pad智能終端起到了“小上位機(jī)”的功能，崗位司機(jī)通過pad端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)加藥機(jī)的遠(yuǎn)程控制，并了解到崗位相關(guān)的所有信息，對(duì)加藥機(jī)和濃縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測等減少了操作人員操作以及和調(diào)度溝通的工作量。美國哈希公司的污泥界面儀提供的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)為系統(tǒng)及時(shí)、準(zhǔn)確調(diào)整加藥量奠定了基礎(chǔ)，設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控等大大降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度[6]，崗位由原來的2人到現(xiàn)在1人輕松完成所有工作。濃縮池澄清層的高度穩(wěn)定在合理的范圍(2.8～3.2 m)內(nèi)，保證了安全生產(chǎn)。

改造前后濃縮機(jī)工藝效果評(píng)價(jià)見表1。改造前后的藥劑消耗對(duì)比見表2。從表中可以看出，通過改造升級(jí)，提高了濃縮機(jī)的濃縮效率，有效降低了藥劑消耗。每噸干煤泥絮凝劑的消耗量由原來的61.05 g降低到48.84 g。斜溝煤礦選煤廠年入選原煤15.00 Mt，按煤泥產(chǎn)率8.5%，絮凝劑14 000元/t計(jì)，年可節(jié)約資金：1500萬×8.5%×12.21g/t×10-6×14000元/t=21.8萬元，經(jīng)濟(jì)效益可觀，改造效果顯著。

表1 改造前后2601濃縮機(jī)工藝效果評(píng)價(jià)

表2 改造前后藥劑消耗對(duì)比

5 結(jié) 語

斜溝煤礦選煤廠針對(duì)自動(dòng)加藥系統(tǒng)加藥量經(jīng)驗(yàn)依賴性強(qiáng)、崗位司機(jī)工作強(qiáng)度大、加藥系統(tǒng)功效低的問題，進(jìn)行了加藥系統(tǒng)智能化升級(jí)改造。通過增加污泥界面儀反饋濃縮機(jī)實(shí)時(shí)澄清層高度、采集設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析及軟件后臺(tái)算法，實(shí)現(xiàn)了加藥機(jī)智能控制加藥量。加藥系統(tǒng)智能化升級(jí)后，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)智能加藥、智能預(yù)警、平板端遠(yuǎn)程控制功能，做到統(tǒng)籌管控，噸煤泥的藥劑消耗量降低了12.21g，節(jié)省了選煤成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，減少了崗位人員數(shù)量，大大降低了人為因素的影響，減輕了崗位職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了加藥系統(tǒng)工作效率和濃縮機(jī)的濃縮效率。