張亞會(huì)，匡 波，趙慶兵，王在玉

(山東博選礦物資源技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，山東 濟(jì)寧 272000)

生產(chǎn)過(guò)程智能化是工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢(shì)，也是“中國(guó)智造2025”的重要標(biāo)志[1]。重介質(zhì)選煤技術(shù)是當(dāng)今選煤領(lǐng)域應(yīng)用的主流技術(shù)，重介質(zhì)分選工藝具有分選精度高、分選粒級(jí)寬、處理量大以及投資成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于我國(guó)選煤生產(chǎn)領(lǐng)域中，并且產(chǎn)生了良好的分選效果[2]。然而，重介系統(tǒng)中循環(huán)水粒度超限極容易造成噴嘴堵塞，進(jìn)而使介質(zhì)回收率降低、脫介篩脫介脫泥效果變差，直接影響了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。針對(duì)以上情況，選煤廠技術(shù)人員積極調(diào)研新技術(shù)，從提高循環(huán)水水質(zhì)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度及成本支出的角度出發(fā)，選用全自動(dòng)自清洗過(guò)濾器，并在安裝設(shè)計(jì)上加以改進(jìn)，達(dá)到了預(yù)期的效果，進(jìn)一步提升了選煤廠智能化水平。

1 選煤廠簡(jiǎn)介

岱莊選煤廠是一座年入洗1.80 Mt的礦井型煉焦煤選煤廠，始建于1999年，在2013年進(jìn)行了重介選煤技術(shù)改造，洗選工藝為：礦井原煤首先進(jìn)行50 mm分級(jí)，大于50 mm原煤進(jìn)行檢查性手選后進(jìn)入動(dòng)篩跳汰機(jī)排矸，50～0 mm粒級(jí)原煤直接入洗。選煤車(chē)間的重介質(zhì)分選系統(tǒng)采用無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝，該工藝分選精度高，重介密度檢測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，且性能可靠，介質(zhì)回收系統(tǒng)簡(jiǎn)單高效。根據(jù)原煤分選特性，調(diào)節(jié)分選系統(tǒng)的介質(zhì)懸浮液密度及分選壓力，可以精確地實(shí)現(xiàn)精煤、中煤和矸石的有效分選，可根據(jù)市場(chǎng)要求生產(chǎn)出灰分8%～16%的冶煉精煤。生產(chǎn)出的粗煤泥采用煤泥重介旋流器分選工藝，此工藝根據(jù)煤泥篩分浮沉試驗(yàn)確定分選密度和壓力，有效提高了煤泥的分選精度；選擇合適的脫水脫泥設(shè)備，有效地去除了粗精煤泥中的高灰細(xì)泥，提高了粗精煤泥回收率，明顯降低粗精煤泥的灰分，從而減輕了重選“背灰”，提高了重選的精煤產(chǎn)率。煤泥水經(jīng)濃縮后采用壓濾機(jī)回收，回收后的煤泥直接銷(xiāo)售。壓濾機(jī)的濾液通過(guò)濾液泵打回到濃縮車(chē)間循環(huán)水池重復(fù)利用，實(shí)現(xiàn)洗水閉路循環(huán)。

2 存在問(wèn)題及解決思路

無(wú)壓三產(chǎn)品旋流器分選過(guò)程中，產(chǎn)品經(jīng)弧形篩、脫介篩脫介脫水后，經(jīng)膠帶機(jī)轉(zhuǎn)載進(jìn)入產(chǎn)品倉(cāng)。產(chǎn)品脫介脫泥及磁選機(jī)的介質(zhì)回收都需要循環(huán)水，循環(huán)水主要由濃縮機(jī)的溢流和壓濾機(jī)的濾液水組成。循環(huán)水中存在粒度大于8 mm漂浮物(木片和破損的風(fēng)筒布、隔離網(wǎng)等)，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中，噴嘴經(jīng)常堵塞。噴嘴堵塞后，導(dǎo)致產(chǎn)品脫介篩的脫泥脫介效果變差，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，進(jìn)而降低了精煤產(chǎn)率，同時(shí)影響磁選機(jī)的介質(zhì)回收效果。

根據(jù)《選煤廠洗水閉路循環(huán)等級(jí)》(GB/T35051-2018)評(píng)定，一級(jí)洗水閉路循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)包括：實(shí)現(xiàn)清水選煤，洗水實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，不向廠區(qū)外排放；煤泥全部在廠房?jī)?nèi)機(jī)械回收；設(shè)有緩沖水池或濃縮機(jī)，并有完備的回水系統(tǒng)等[3]。

為確保一級(jí)洗水閉路循環(huán)，技術(shù)人員研究對(duì)洗水閉路循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行改造優(yōu)化，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)水用量，以及循環(huán)水管路布置情況，積極和過(guò)濾器廠家研究，選用過(guò)濾精度為3 mm的過(guò)濾器，即可清除粒度超限雜物，滿足生產(chǎn)水量的需求，同時(shí)，可杜絕或減少因清理噴嘴而影響生產(chǎn)，保證各噴水運(yùn)行正常，進(jìn)而降低介耗，達(dá)到提高洗選效益的目的。

3 循環(huán)水除雜系統(tǒng)的技術(shù)改造

3.1 主要設(shè)備簡(jiǎn)介

經(jīng)與濟(jì)南福米德環(huán)?？萍加邢薰狙芯看枭?，選用SCF-A180-1.6型全自動(dòng)自清洗過(guò)濾器。設(shè)備外形如圖1所示。

圖1 全自動(dòng)自清洗過(guò)濾器

過(guò)濾裝置基本原理：含雜質(zhì)的水由入口進(jìn)入過(guò)濾器，先流經(jīng)粗濾網(wǎng)進(jìn)行粗過(guò)濾，然后進(jìn)入細(xì)濾網(wǎng)內(nèi)腔進(jìn)行細(xì)過(guò)濾，過(guò)濾后的凈水由出口流出。過(guò)濾出來(lái)的雜質(zhì)吸附在細(xì)濾網(wǎng)上，并因此形成了濾網(wǎng)內(nèi)外表面的壓差。當(dāng)壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)(比如0.5 Bar時(shí))，壓力傳感器傳送信號(hào)給控制器，控制器打開(kāi)排污閥從排污口排出，結(jié)果使得水力馬達(dá)腔和雜質(zhì)收集器室的壓力下降，從而產(chǎn)生了類似于真空清洗原理的負(fù)壓抽吸，濾網(wǎng)表面的雜質(zhì)隨著反沖洗水通過(guò)集污器和水力馬達(dá)排到污水腔，經(jīng)過(guò)排污孔排出。排水使水力馬達(dá)和雜物收集器旋轉(zhuǎn)，以使整個(gè)濾網(wǎng)得以沖洗。整個(gè)反沖洗過(guò)程自動(dòng)控制，只需數(shù)秒，在自清洗過(guò)程中不會(huì)造成主水流的中斷。

過(guò)濾屬于水的凈化過(guò)程中不可缺少的處理手段，用于攔截水中的雜質(zhì)，以凈化水質(zhì)或保護(hù)系統(tǒng)中其他設(shè)備的正常工作。普通網(wǎng)式過(guò)濾器因其過(guò)濾效果好、阻力小而廣泛應(yīng)用于水源過(guò)濾、工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)等領(lǐng)域，但其缺點(diǎn)是納污量小、易受污物堵塞、清洗工作復(fù)雜，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行拆卸才能實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)濾部分的清洗，無(wú)法監(jiān)控過(guò)濾器的狀態(tài)，而且受人為因素影響比較大，使整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度很低。全自動(dòng)自清洗過(guò)濾器具有對(duì)原水進(jìn)行過(guò)濾并自動(dòng)對(duì)濾芯進(jìn)行清洗排污的功能，且清洗排污時(shí)系統(tǒng)不間斷供水。該設(shè)備與以往的過(guò)濾器相比具有自動(dòng)化程度高，處理量大，可自行清洗排污，并不間斷供水，應(yīng)用面廣泛等優(yōu)點(diǎn)。

該設(shè)備采用PLC控制，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇手動(dòng)與自動(dòng)操作。

(1)手動(dòng)部分。觸摸屏撥到手動(dòng)控制，按啟動(dòng)，接觸器吸合，清洗電機(jī)開(kāi)始工作；按停止，清洗電機(jī)停止工作，清洗電機(jī)工作過(guò)程中，按急停按鈕可緊急制動(dòng)。

(2)自動(dòng)部分。時(shí)間控制+壓差控制，觸摸屏撥到自動(dòng)控制，在參數(shù)設(shè)置畫(huà)面設(shè)置過(guò)濾時(shí)間與清洗時(shí)間，然后回到主畫(huà)面，主畫(huà)面顯示過(guò)濾時(shí)間、設(shè)定值，清洗時(shí)間和設(shè)定值，過(guò)濾時(shí)間與清洗時(shí)間輪流工作，此時(shí)，如果壓差開(kāi)關(guān)到位，接觸器也吸合，則開(kāi)始清洗工作。上位機(jī)操作界面如圖2所示。

圖2 操作系統(tǒng)界面

過(guò)濾系統(tǒng)的特點(diǎn)：① 過(guò)濾面積大，納污量高；② 清洗方式簡(jiǎn)單，且清洗循環(huán)采用電子監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗排污，全自動(dòng)自清洗過(guò)濾器控制系統(tǒng)中的各參數(shù)均可調(diào)節(jié)；③ 設(shè)有電機(jī)過(guò)載保護(hù)，可有效保護(hù)電機(jī)；④ 具有在清洗排污時(shí)不間斷供水、無(wú)需旁路的特點(diǎn)，且清洗時(shí)間短，排污耗水量少，不超過(guò)總流量的1%；⑤ 維修性強(qiáng)、安裝拆卸簡(jiǎn)便易行。

3.2 改造方案設(shè)計(jì)及施工

在濃縮車(chē)間2臺(tái)循環(huán)水泵出水共用管切斷安裝電動(dòng)控制閥門(mén)，閥門(mén)兩端利用三通安裝自動(dòng)除雜裝置，自動(dòng)除雜裝置和電動(dòng)控制閥門(mén)并聯(lián)，確保自動(dòng)除雜裝置故障時(shí)不影響正常洗煤生產(chǎn)，設(shè)計(jì)排污管路，確保自動(dòng)除雜裝置雜物的自動(dòng)排除，達(dá)到自動(dòng)過(guò)濾效果目的，降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

項(xiàng)目小組人員利用每日檢修時(shí)間對(duì)循環(huán)水管路進(jìn)行改造，在原循環(huán)水管路合適的位置安裝閥門(mén)及三通，然后將過(guò)濾器與閥門(mén)并聯(lián)安裝，最后進(jìn)行除雜管路的安裝和電纜的敷設(shè)。安裝示意如圖3所示。

圖3 施工安裝示意

4 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

(1)清洗方式簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗排污。清洗排污時(shí)不間斷供水、無(wú)需旁路，且清洗時(shí)間短，排污耗水量少。

(2)有效杜絕磁選機(jī)噴頭的堵塞情況，提高了介質(zhì)的回收效果，減少了生產(chǎn)成本的支出，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(3)改造后有效降低了循環(huán)水濃度，改善了脫介篩的脫介脫泥效果，提高了精煤產(chǎn)率，增加了洗煤效益。

(4)通過(guò)對(duì)循環(huán)水管路的改造，使循環(huán)水質(zhì)有了較大改善，一方面提高了精煤產(chǎn)率，增加了經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)還提高了磁選機(jī)回收率，降低了介質(zhì)消耗成本。此項(xiàng)技術(shù)不僅對(duì)于促進(jìn)煤炭企業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，且同樣可以應(yīng)用在其他領(lǐng)域內(nèi)，適用性較為廣泛。

5 技術(shù)改造效果分析

5.1 技術(shù)指標(biāo)分析

2020年7月份投入使用運(yùn)行一段時(shí)間后，對(duì)磁選機(jī)尾礦、產(chǎn)品帶介量，以及分選情況進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)結(jié)果與項(xiàng)目未投入使用之前對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表1、表2、表3。經(jīng)對(duì)比，數(shù)量效率提升0.56%，磁選機(jī)尾礦帶介量降低0.025 g/L。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

改造前由于脫介篩脫介脫泥效果差而污染精煤，造成精煤灰分偏高，從而降低精煤產(chǎn)率。7月份數(shù)量效率98.47%，改造后8月份數(shù)量效率99.03%，改造后數(shù)量效率提升0.56個(gè)百分點(diǎn)，岱莊選煤廠按每年入洗原煤180 萬(wàn)t計(jì)算，2020年精煤平均單價(jià)為872 元/t，每年增加效益180萬(wàn)t×0.56%×872元/t=878.98萬(wàn)元。

改造后磁選機(jī)尾礦帶介量降低0.025 g/L，磁選機(jī)小時(shí)處理量為200 m3，4臺(tái)磁選機(jī)每小時(shí)減少介質(zhì)損失4×200×0.025=20 kg，選煤系統(tǒng)處理量300 t/h，岱莊選煤廠按每年入洗原煤180萬(wàn)t計(jì)算，生產(chǎn)時(shí)間按照年6 000 h計(jì)算，年減少介質(zhì)損失20×6000÷1000=120 t，每噸介質(zhì)713元，節(jié)約費(fèi)用120×713=8.56萬(wàn)元。

表1 改造前后磁尾帶介數(shù)據(jù)對(duì)比 g/L

表2 改造前后產(chǎn)品帶介數(shù)據(jù)對(duì)比 g/kg

表3 改造前后洗煤分選情況對(duì)比

6 結(jié) 語(yǔ)

岱莊選煤廠循環(huán)水除雜裝置投入使用后，截止目前運(yùn)行狀況良好，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)水自動(dòng)凈化和雜物的排放，有效杜絕了脫介篩及磁選機(jī)噴頭堵塞情況的發(fā)生，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少生產(chǎn)成本支出，增加選煤廠洗選效益。該裝置安裝后，設(shè)定好程序自動(dòng)運(yùn)行，易于維護(hù)，避免了之前因管路堵塞而產(chǎn)生的額外工作量，起到了“減人提效”的作用，對(duì)于智能化選煤廠建設(shè)起到了積極的推動(dòng)作用。