劉小會，王建南

(西山晉興能源有限責任公司 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，分兩期建設安裝，現(xiàn)一、二期系統(tǒng)均已投產(chǎn)運行。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(分級旋流器底流)TCS分選機分選，0.2～0.045 mm細煤泥(濃縮旋流器底流)沉降離心機脫水回收，小于0.045 mm極細煤泥快開壓濾機脫水回收。

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)，嚴重時造成生產(chǎn)癱瘓和環(huán)境污染，降低選煤廠經(jīng)濟效益，因此，煤泥水系統(tǒng)是整個選煤工藝系統(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極細粒極煤泥絮凝沉淀脫水回收系統(tǒng)主要由4臺φ38 m的高效濃縮機(每臺配備1臺加藥機)和12臺ZKGS550/2000-U景津程控隔膜壓濾機組成。煤泥水進入濃縮池分配箱后通過入料管給入濃縮機緩沖桶內(nèi)，通過加藥機添加絮凝劑進入濃縮機，煤泥進行絮凝沉淀，濃縮機底流由泵輸送至壓濾機脫水回收，溢流做為循環(huán)水循環(huán)復用[2]。

圖1 斜溝煤礦選煤廠煤泥水系統(tǒng)工藝流程

加藥機由粉末產(chǎn)品測量傳輸系統(tǒng)和聚合物的溶解儲存系統(tǒng)組成，主要包括固體喂料機、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]。加藥機在自動運行啟動后，通過濃縮池入料管濃度計監(jiān)測到煤泥水達到一定濃度，儲藥箱制藥桶無藥劑時開始補加水，給料機運行添加藥粉，攪拌機構攪拌一定時間后通過轉(zhuǎn)移閥為儲藥箱加藥，最后啟動加藥泵為濃縮機加藥。

2 原自動加藥系統(tǒng)存在的問題

絮凝劑的使用一方面要達到提高澄清效果，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行電流、底流濃度等因素設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，實際操作過程中受到人員的操作經(jīng)驗、人工檢測和藥量調(diào)整的滯后性影響，難以實現(xiàn)及時、快速檢測和科學合理調(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，一方面導致絮凝劑的浪費，另一方面難以保證溢流煤泥水濃度的穩(wěn)定[4]。另外壓濾進料時間、帶煤量、濃縮機電流等數(shù)據(jù)需要通過對講機從調(diào)度室、壓濾崗位獲取，加藥機崗位司機不能實時有效地掌控煤泥水系統(tǒng)的相關數(shù)據(jù)。

澄清層的高度每班需要通過探桿手動多次探測，不能實現(xiàn)對濃縮池澄清層更及時有效地監(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、附屬設備的巡檢等工作都需要崗位司機完成，由于工作強度高，嚴重影響了加藥系統(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)在原有硬件基礎上，在濃縮機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)升級自動加藥機

根據(jù)洗選方式、入料濃度計、濃縮機電流、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)設定一個基準加藥頻率和加藥時間，后根據(jù)污泥界面儀實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)與目標數(shù)據(jù)的差值和變化趨勢，在原有泵頻率和加藥時間的基礎上進行自動調(diào)節(jié)，保證澄清層高度在最佳范圍內(nèi)的同時降低加藥量[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，同時對整個濃縮機相關參數(shù)進行自動監(jiān)控。改造后，保證了調(diào)整及時準確，實現(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 通過平板端實現(xiàn)對智能加藥系統(tǒng)的全部監(jiān)測與控制

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

圖4 平板移動端操作界面(一)

圖5 平板移動端操作界面(二)

4 智能加藥系統(tǒng)的應用效果

經(jīng)過半年多的試用和改進，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”的功能，崗位司機通過pad端可以實現(xiàn)對加藥機的遠程控制，并了解到崗位相關的所有信息，對加藥機和濃縮機的運行狀態(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時監(jiān)測數(shù)據(jù)為系統(tǒng)及時、準確調(diào)整加藥量奠定了基礎，設備的遠程控制、實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)控等大大降低了職工的勞動強度[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)。

改造前后濃縮機工藝效果評價見表1。改造前后的藥劑消耗對比見表2。從表中可以看出，通過改造升級，提高了濃縮機的濃縮效率，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，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)濟效益可觀，改造效果顯著。

表1 改造前后2601濃縮機工藝效果評價

表2 改造前后藥劑消耗對比

5 結(jié) 語

斜溝煤礦選煤廠針對自動加藥系統(tǒng)加藥量經(jīng)驗依賴性強、崗位司機工作強度大、加藥系統(tǒng)功效低的問題，進行了加藥系統(tǒng)智能化升級改造。通過增加污泥界面儀反饋濃縮機實時澄清層高度、采集設備實時運行參數(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析及軟件后臺算法，實現(xiàn)了加藥機智能控制加藥量。加藥系統(tǒng)智能化升級后，實現(xiàn)了系統(tǒng)智能加藥、智能預警、平板端遠程控制功能，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強度，提高了加藥系統(tǒng)工作效率和濃縮機的濃縮效率。