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重介懸浮液密度控制系統在選煤使用中的分析

作時間:2019-10-08  來源:  作者:
   
摘 要: 重介懸浮液密度作為影響重介洗選效果的重要因素,實現對其的有效控制,能夠顯著提升洗選作業精煤產出質量,增強洗選產品綜合收益。以此為著手點,針對重介懸浮液密度控制系統在選煤使用中的情況開展探究。結合工程實際,對重介懸浮液密度自控系統的構成和應用做出翔實分析,希望能夠為其他選煤廠相似工作的開展提供借鑒和參考。
0 引言
煤炭洗選工藝作為洗煤廠生產作業的核心節點,整個工藝系統運行的高效性和有效性對于選煤廠綜合效益的獲得有直接的影響。因此,針對選煤廠作業實際,積極探索高效的煤炭洗選工藝,實現煤炭價值的非常大提升,對于推動煤炭洗選產業更好的發展有積極意義。
1 工程概述
A 選煤廠設計洗選能力為 4.0×10 6 t/a,所用工藝主要為選前脫泥 1~50 mm 粒級進入無壓給料三產品重介旋流裝置,其他粒級煤泥中粒級為 0.25~1 mm 的煤泥使用 CSS 分選工藝;粒級不足 0.25 mm 的煤泥使用浮選工藝。而在整個重介質選煤生產工藝中,懸浮液密度會對實際分選效果有直接影響。在選煤廠原洗選系統中,主要通過人工操控和加水閥門遠程調控的方式調控懸浮液密度,這會在一定程度上導致介質密度控制精度差、重介質損耗高、設備運行耗能多、運行成本高等問題。有鑒于此,A選煤廠針對重介質洗選中的懸浮液密度控制系統開展技術改造分析,引進懸浮液密度自控系統,并對控制系統軟、硬件開展升級研究,并將其納入礦井 PLC集控系統,以實現生產數據的實時共享,完成對洗選工藝機械化和自動化水平的提升 [1] 。
2 自控系統構成分析
A選煤廠原洗選工藝總體為“無壓給料三產品重介旋流裝置+CSS分選工藝+細煤泥浮選”的聯合洗選工藝,其中,重介懸浮液密度的監測控制會對重介分選精準度和產出的精煤質量有直接影響。為了達成對懸浮液密度的良好、有效控制,A選煤廠引入重介懸浮液密度自控系統。該系統以 PLC控制技術為核心,一方面,在分流管上布設分流電動調節裝置;另一方面,在合介管上借由旁路設計增設磁性物含量測定裝置,將合格介質密度測定數據和磁性物含量測定數據實時上傳至控制中心,再由控制中心結合實際生產情況對數據做出分析處理,向合介分流閥和補水調節閥發出調控指令,進而實現對懸浮液密度的有效控制 [2] 。圖 1 即為選煤廠重介懸浮液密度自控系統示意圖。
20191008101133.jpg
3 系統作業內容分析
完整的重介自控系統構成部分可分為懸浮液密度自控系統、煤泥含量自控系統和合介桶液位控制系統,其作業內容如下。
3.1 重介懸浮液密度控制系統
鑒于重介洗選過程存在非線性、時變性、環境干擾等諸多不定因素,其作業過程建模難度較大。因此,在系統控制算法上選用 PID 控制算法、專家控制和模糊控制等,以有效規避建模難的問題,提升系統的操控性能 [3] 。圖 2 即為重介懸浮液密度控制原理示意圖。
20191008101142.jpg
在重介洗選作業中,合介桶液位能夠隨著懸浮液密度的改變而改變;谶@一特性,借由調控水量便可調控懸浮液密度,同時還可增加介質濃度作為輔助變量,以提高調整精準度。作業時,實測密度值會實時傳輸至 PID 控制器并同預設密度值進行比對分析,差值信號會經專家系統校對檢驗無誤后反饋至伺服放大器中,進而驅動電機執行機構執行相關操作,其具體作業內容如下。
當監測到懸浮液密度超過預定值時,系統自行開啟調節閥補充水量,從而降低懸浮液密度;當監測到懸浮液密度值與預設值的差值不超過 0.002 g/cm 3 時,系統 PID 控制器不會響應操作;當監測到的懸浮液密度值與預設值的差值超過 0.01 g/cm 3 ,但合介桶液位正常時,忽略黏度計算值,系統設定分流量為 45%,增大懸浮液密度;而當合介桶液位低于下限時,為了確保旋流裝置入口具備充足壓力,不進行分流,借由增添濃介質增加懸浮液密度,同時調節閥門,加大水量,提升合介桶液位 [4] 。
3.2 煤泥含量控制系統
在重介質洗選作業中,懸浮液中的煤泥含量會對分選結果造成直接影響,導致產品脫介難度增加,降低精煤分選精準度,降低懸浮液的穩定性和流變性,影響實際分選效果。為了非常大程度確保懸浮液具備良好的穩定性與流變性,必須控制懸浮液中的煤泥含量。首先在系統上料管增設密度測定裝置和磁選物含量測定裝置,用于實時測定懸浮液密度和磁性物含量,并通過測定值計算出懸浮液中的煤泥含量。其計算公式為:
20191008101154.jpg
式(1)中,β 為懸浮液中煤泥含量,g/L;δ c 為煤泥密度,g/cm 3 ;ρ 為懸浮液密度,g/cm 3 ;δ f 為磁鐵粉密度,g/cm 3 ;G 為磁性物含量,g/L。其次,使用弧形篩下分流設備調控懸浮液分流量,以實現對煤泥含量的調控。當煤泥含量小于預設值,則 PID 控制器減小輸出,通過伺服放大裝置調控分流裝置,降低分流量;當煤泥含量超過預設值時,PID 調節裝置加大輸出,通過伺服放大裝置調節分流裝置,增加分流 [5] 。
3.3 合介桶液位控制分析
合介桶液位作為重介分選作業中的主要參數指標,當液位過高時,會發生溢流,引起重介質的流失;當液位過低時,則無法確保重介旋流裝置入口具備足夠壓力,會引起空泵現象。有鑒于此,確保合介桶液位的合理性至關重要。
合介桶液位控制系統選用開關量控制方式,分設液位上下限。作業時,當桶內液位小于下限且懸浮液密度較大時,系統自行補水,調節液位高度與懸浮液密度;當桶內液位超過上限且懸浮液密度較小時,系統自行分流,并適當增添濃介質,調節液位高度與懸浮液密度。圖 3 即為合介桶液位控制系統作業示意圖,其中,PT為閥門開關 [6] 。
20191008101204.jpg
4 結語
A選煤廠通過對自身洗選工藝系統的優化改良,精煤產品質量大幅提高且灰分含量得到有效控制。同時,懸浮液密度控制系統實現手動控制與自動控制的自行轉換。整個改良后的系統運行 1 a 以來,選煤廠作業人員工作強度大幅降低,作業環境顯著改善,企業綜合效益獲得提升。
 
 
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