選煤廠分選工藝的四大環(huán)節(jié)

隨著煤炭產(chǎn)業(yè)的升級(jí)與發(fā)展，現(xiàn)代化選煤廠逐漸趨于大型化、自動(dòng)化，選煤廠的日常生產(chǎn)逐步由人工操作發(fā)展為自動(dòng)控制。自動(dòng)控制具有反應(yīng)靈活、精確度高和反饋及時(shí)的特點(diǎn)，提高各工藝環(huán)節(jié)設(shè)備對(duì)煤質(zhì)波動(dòng)的適應(yīng)性，在提高各設(shè)備工作效率的基礎(chǔ)上，保證產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。隨著國(guó)家對(duì)煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)的要求逐步提高，現(xiàn)代化自動(dòng)控制技術(shù)在選煤廠生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用日益廣泛，自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)逐步滲透到選煤廠的各個(gè)生產(chǎn)和工藝環(huán)節(jié)。目前選煤廠自動(dòng)控制環(huán)節(jié)主要包括重力分選環(huán)節(jié)（尤其是重介質(zhì)分選工藝）、浮選環(huán)節(jié)、尾煤泥水沉降濃縮自動(dòng)加 以及粗煤泥處理中TBS分選環(huán)節(jié)等。下面小編將討論選煤廠各生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化控制的使用現(xiàn)狀及研究進(jìn)展。

一、重選環(huán)節(jié)

在選煤廠的各種分選工藝中，重力分選所占比重 。重力分選環(huán)節(jié)控制 的優(yōu)劣將會(huì)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量及后續(xù)浮選、煤泥水處理等環(huán)節(jié)。在諸多重選常用選礦設(shè)備的分選工藝中，重介旋流器分選工藝的自動(dòng)控制最為先進(jìn)和成熟。其自動(dòng)控制主要針對(duì)合格介質(zhì)桶懸浮液的密度、液位和旋流器入料壓力。通常采用經(jīng)典的PID控制策略，采取對(duì)懸浮液密度精確控制，入料壓力穩(wěn)定控制，介質(zhì)桶液位適當(dāng)控制的原則。

懸浮液密度的穩(wěn)定性將影響后續(xù)重介旋流器的分選密度，進(jìn)而影響精煤產(chǎn)品的質(zhì)量。其控制過(guò)程為：密度低時(shí)，補(bǔ)加介質(zhì)或增加分流量；密度高時(shí)，在合格介質(zhì)泵入料口安裝加水閥，根據(jù)密度反饋信號(hào)控制水閥開(kāi)度， 對(duì)合介桶內(nèi)密度的控制。但生產(chǎn)實(shí)踐表明：補(bǔ)加清水與懸浮液介質(zhì)間缺乏擾動(dòng)且同向流動(dòng)的特點(diǎn)，不利于清水和懸浮液間的充分混合，導(dǎo)致所測(cè)數(shù)據(jù)低于實(shí)際混合后懸浮液密度，對(duì)調(diào)節(jié)造成一定的干擾。為避免測(cè)量誤差對(duì)密度控制的干擾，曾采用在合格介質(zhì)桶上方補(bǔ)加清水的方法。補(bǔ)加后的清水與脫介篩下合格介質(zhì)充分混合后進(jìn)入合介桶。雖然此方法可有效避免密度測(cè)量偏差，但滯后效應(yīng)明顯。因此，目前 種方法應(yīng)用更為廣泛。

介質(zhì)桶液位控制通常采用調(diào)節(jié)分流箱閥門(mén)的開(kāi)度及補(bǔ)加介質(zhì)量的方法，旋流器入料壓力通過(guò)主選泵配置的變頻器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)達(dá)到穩(wěn)定控制。

在重介工藝參數(shù)控制過(guò)程中，補(bǔ)加清水、介質(zhì)量或者改變分流量等操作均會(huì)同時(shí)影響介質(zhì)密度和液位，甚至影響入料壓力。因此懸浮液密度、合介桶液位的控制過(guò)程存在較強(qiáng)的耦合作用。由于選煤基礎(chǔ)理論相對(duì)薄弱，各參數(shù)調(diào)節(jié)輸入輸出間很難建立精確系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，給系統(tǒng)的自動(dòng)控制帶來(lái)很大困難。近年來(lái)，模糊邏輯控制以其不要求精確的數(shù)學(xué)模型，而且 于被控對(duì)象，適合多變量、解耦控制的特性而受到廣泛研究和推廣。模糊邏輯控制以PID為控制器，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定模糊規(guī)則，將輸入變量模糊化，通過(guò)解耦補(bǔ)償器對(duì)各變量進(jìn)行解耦，并將模糊輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化后反饋給被控對(duì)象。模糊邏輯控制使重介選煤控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定，比傳統(tǒng)單變量控制方法取得更好的控制 。

二、浮選環(huán)節(jié)

浮選作為金屬礦及非金屬礦選礦的主要分選方法，同樣被廣泛應(yīng)用于細(xì)粒煤分選。煤泥浮選是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，影響浮選機(jī)分選 的主要因素有入料煤泥性質(zhì)、礦漿濃度、 劑制度、充氣量、液位及浮選工藝等。穩(wěn)定可靠的浮選控制系統(tǒng)可提高浮選精煤產(chǎn)率、穩(wěn)定控制精煤的灰分水平、降低 劑消耗、改善精煤過(guò)濾脫水 。浮選自動(dòng)控制環(huán)節(jié)主要包括入料性質(zhì)檢測(cè)、入料濃度調(diào)節(jié)、 劑添加和監(jiān)控操作。

入料性質(zhì)檢測(cè)主要包括入料濃度及流量檢測(cè)。入料濃度可由同位素濃度計(jì)或雙膜盒濃度計(jì)測(cè)量。同位素濃度計(jì)要求防護(hù)嚴(yán)格，但適用范圍大，非接觸式，安裝方便，測(cè)量精度高；雙膜盒濃度計(jì)不存在防護(hù)問(wèn)題，對(duì)濃縮浮選更適合，測(cè)量誤差?。坏珜?duì)濃度偏低的直接浮選工藝而言，濃度測(cè)量誤差較大。浮選入料流量檢測(cè)多使用電磁流量計(jì)，超聲波流量計(jì)的使用相對(duì)較少。

入料濃度控制通過(guò)補(bǔ)加稀釋水來(lái) 。濃度調(diào)節(jié)過(guò)程如下：分別利用電磁流量計(jì)和濃度計(jì)測(cè)量原煤漿和濾液的流量和濃度信號(hào)，通過(guò)乘法運(yùn)算獲得入浮原煤干煤泥量和循環(huán)干煤泥量，兩者加和即為浮選環(huán)節(jié)總干煤泥量。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)浮選環(huán)節(jié)所要求的入浮濃度，計(jì)算該條件下入浮煤泥水流量。通過(guò)減去入浮原煤漿和濾液量，即可獲得所需添加稀釋水的流量。上述過(guò)程中的流量和濃度信號(hào)經(jīng)儀表采集、PID運(yùn)算處理分析后，經(jīng)輸出模塊將控制指令傳遞給電控液動(dòng)執(zhí)行器，并帶動(dòng)閥門(mén)動(dòng)作。

浮選 劑添加量的控制是在檢測(cè)礦漿 劑量、計(jì)算 劑缺量基礎(chǔ)上，采用計(jì)量泵 劑自動(dòng)添加。其自動(dòng)控制過(guò)程如下：選煤廠在分析入浮煤泥性質(zhì)基礎(chǔ)上，通過(guò)浮選試驗(yàn)，在滿足精煤產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，確定 劑量與入浮煤漿濃度及干煤泥量的關(guān)系，并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。 劑調(diào)節(jié)控制過(guò)程中，在測(cè)量煤漿濃度及入浮原煤泥量基礎(chǔ)上，經(jīng)數(shù)學(xué)模型函數(shù)變換獲得在滿足精煤產(chǎn)品質(zhì)量前提下，確定浮選 劑給定值。通過(guò)與實(shí)際測(cè)量的加 反饋信號(hào)比較，經(jīng)PID運(yùn)算處理并輸出信號(hào)指令，控制加 電磁閥動(dòng)作。

另外，浮選機(jī)液位與充氣量的控制也有一定的應(yīng)用，但因液位計(jì)、充氣量在實(shí)際操作中調(diào)節(jié)不頻繁，對(duì)產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量影響不太敏感，所以大部分選煤廠仍采用人工調(diào)節(jié)。

三、TBS分選

近年來(lái)，在選煤廠的干擾床分選機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)TBS）被廣泛應(yīng)用于粗煤泥的分選回收。其工作原理是將一定壓力的上升水流經(jīng)由壓力箱分布板均勻分散到槽體底部，入料煤泥在上升水流的紊流作用下進(jìn)行干擾沉降，依照不同密度顆粒干擾沉降末速的差異 分選。顆粒在下降過(guò)程中相互干擾，重的懸浮顆粒在槽體下部形成自生介質(zhì)層，使槽體中形成密度梯度，限制物料通過(guò)底流。物料由入料井沿切線方向進(jìn)入TBS后，粗或重物料集中于槽體底部，細(xì)物料和全部輕物料進(jìn)入溢流，通過(guò)溢流堰進(jìn)入溢流水槽，粗或重的物料通過(guò)底部錐形閥門(mén)間斷排出。錐形閥門(mén)的開(kāi)合由PLC控制器自動(dòng)控制，探測(cè)器浸入槽體內(nèi)自生介質(zhì)層中，持續(xù)監(jiān)測(cè)此處密度。探測(cè)器所測(cè)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成密度信號(hào)后，將于預(yù)先設(shè)定密度進(jìn)行比對(duì)。當(dāng)床層密度低于或超過(guò)預(yù)先給定值，控制器即發(fā)出一個(gè)4～20mA的信號(hào)到執(zhí)行器。通過(guò)執(zhí)行器開(kāi)啟或關(guān)閉錐形閥門(mén)，直至床層密度接近或達(dá)到給定值。執(zhí)行器可在0～100mm范圍內(nèi)自由、平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)，錐形閥門(mén)可任意定位。

四、尾煤煤泥水沉降濃縮自動(dòng)加

浮選尾煤煤泥水沉降濃縮 好壞，將直接影響循環(huán)水濃度及各分選環(huán)節(jié) 。循環(huán)水濃度過(guò)大將導(dǎo)致高灰細(xì)泥積聚，增加煤泥水處理負(fù)擔(dān)。傳統(tǒng)的煤泥水沉降所需凝聚劑和絮凝劑，一般靠人工憑經(jīng)驗(yàn)添加，主觀性強(qiáng)。 的煤泥水凈化系統(tǒng)以監(jiān)測(cè)煤泥沉降速度與澄清水濁度調(diào)控為基礎(chǔ)，確定絮凝劑與凝聚劑添加量。

煤泥水凈化系統(tǒng)包括 劑制備、 劑添加和監(jiān)測(cè)監(jiān)控。 劑制備環(huán)節(jié)由攪拌器、溶 箱、儲(chǔ) 箱以及加水閥組成。 劑自動(dòng)添加由加 計(jì)量泵和加 閥等裝置組合完成。煤泥水凈化系統(tǒng)的核心為監(jiān)測(cè)部分，主要儀器有位置探測(cè)器、濃度傳感器、濁度傳感器和計(jì)時(shí)電路等。煤泥水監(jiān)測(cè)部分的工作過(guò)程是利用真空原理吸取添加過(guò)絮凝劑的煤泥水樣液至特定取樣筒；取樣筒滿則取樣過(guò)程終止；PLC控制器內(nèi)部計(jì)時(shí)器自煤泥水開(kāi)始沉降時(shí)計(jì)時(shí)；濃度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)取樣筒底部濃度，當(dāng)濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)時(shí)器停止工作，記錄沉降時(shí)間；通過(guò)對(duì)比測(cè)定與給定沉降時(shí)間，調(diào)節(jié)絮凝劑計(jì)量泵轉(zhuǎn)速。待取樣筒中煤泥全部沉降，濁度傳感器檢測(cè)取樣筒上部澄清液的濁度，通過(guò)與給定值比較，調(diào)節(jié)凝聚劑給料泵泵速。

，小編全面介紹了當(dāng)前選煤廠主要工藝環(huán)節(jié)自動(dòng)化控制的原理及研究進(jìn)展。采用現(xiàn)代化控制技術(shù)對(duì)選煤廠主要工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)控制，在避免人工操作的主觀性和隨意性的同時(shí)，還有助于靈活機(jī)動(dòng)的根據(jù)入料性質(zhì)及生產(chǎn)指標(biāo)的變化調(diào)節(jié)各工藝操作參數(shù)，使各操作因素水平始終處于 狀態(tài)。自動(dòng)化控制技術(shù)在選煤廠的應(yīng)用將節(jié)約生產(chǎn)成本，解放勞動(dòng)力，確保生產(chǎn)穩(wěn)定，提高經(jīng)濟(jì)效益等。因此，選煤廠自動(dòng)控制的投入潛力巨大。