趙玉龍
摘要:長期以來,處理尾煤煤泥水所用的藥劑均由人工添加,這種加藥方式易造成藥劑浪費(fèi),且職工勞動強(qiáng)度也較大,不利于智能化選煤廠的發(fā)展,為此提出智能加藥系統(tǒng)研究。本文介紹了濁度計(jì)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理和使用方法,重點(diǎn)分析了該濁度計(jì)通過實(shí)時監(jiān)測循環(huán)水的質(zhì)量智能控制藥劑的添加過程,介紹了該系統(tǒng)在渦北選煤廠的使用效果,為選煤廠智能控制濃縮池循環(huán)水提供一定的借鑒。
關(guān)鍵詞:智能加藥;濁度計(jì);循環(huán)水;絮凝劑
1、概述
洗水閉路循環(huán)及煤泥廠內(nèi)回收一直是選煤廠正常生產(chǎn)和環(huán)保的基本要求,由于煤泥自然沉降速度較慢,因此通過加藥加快沉降速度是滿足這一要求的有效途徑[1-2]。多年來,各研究單位和選煤廠在處理煤泥水的藥劑和設(shè)備方面進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐,取得了一定的成效,但目前針對煤泥水智能加藥的研究尚少[3-4]。
我國大多數(shù)選煤廠還是以傳統(tǒng)的人工加藥方式調(diào)節(jié)藥劑用量,崗位司機(jī)利用探桿測量清水層厚度和質(zhì)量,根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)藥劑量,此種加藥方式無法對循環(huán)水質(zhì)量實(shí)時監(jiān)測進(jìn)而不能精確控制藥劑添加量,同時職工勞動強(qiáng)度也較大[5]。本研究以淮北礦業(yè)集團(tuán)渦北選煤廠煤泥水系統(tǒng)為研究對象,通過現(xiàn)代監(jiān)測儀器為手段開展。
2、渦北選煤廠煤泥水加藥現(xiàn)狀分析
淮北礦業(yè)集團(tuán)渦北選煤廠一期于 2012 年底建成投產(chǎn),現(xiàn)年生產(chǎn)能力 6. 00 Mt。主要入洗焦煤和肥煤,其煤泥水系統(tǒng)流程如下圖1。
渦北選煤廠煤泥水系統(tǒng)存在以下特點(diǎn):
1)煤泥水的主要成分是浮選尾礦和原生煤泥濃縮機(jī)的溢流。由于入洗原煤性質(zhì)多變,且煤泥水中含有殘存的化學(xué)藥劑,因此其流量、濃度、粒度、粘度、硬度等性質(zhì)變化也較大,這就使煤泥水的處理具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性;
2)尾煤濃縮機(jī)是實(shí)現(xiàn)煤泥水沉降的設(shè)備。表1所示為尾煤濃縮機(jī)底流粒度組成,從表中可以看出,煤泥的主要組成是0.25mm以下的高灰細(xì)泥,極難自然沉降澄清。實(shí)際生產(chǎn)過程中,為了加速煤泥的沉降,渦北選煤廠選用分子量大于1000萬的陰離子型聚丙烯酰胺和純度大于85%的氯化鈣。
3)崗位司機(jī)不定時到現(xiàn)場手動測量循環(huán)水,不能對水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。人員在絮凝劑自動加藥機(jī)操作面板上手動調(diào)節(jié)藥劑濃度、攪拌時間、給料泵起停,效率較低。崗位司機(jī)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整藥劑添加量,由于個人操作習(xí)慣、技能水平不同,易造成藥劑浪費(fèi)且自身勞動量較大。
4)藥劑添加無計(jì)量設(shè)施。如果添加的藥劑量不夠,循環(huán)水濃度較大,不能滿足主洗用水需求,易造成產(chǎn)品帶介等問題;如果藥劑量過大,則會造成壓濾機(jī)成料時間過長、濾餅粘度大難以從濾板上脫落、濃縮機(jī)壓耙子等問題。
5)每日加藥量由人工上傳到信息管理平臺上,對加藥情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時,需人員分煤種、分系統(tǒng)、分時間段摘錄數(shù)據(jù)后分析。
3、煤泥水智能加藥系統(tǒng)研究
3.1 澄清水層監(jiān)測研究
本系統(tǒng)所用濁度計(jì)是ASK-3000型,其基本原理為紅外散射光技術(shù)。光源在被測物中傳輸時會發(fā)生散射,其散射光強(qiáng)度與被測物濃度成正比。在煤泥水中使用時,分析被測物濃度并經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)化即為煤泥水的濁度。
濁度計(jì)正確安裝方式如圖2所示,圖中A為傳感器,B為傳感器與池壁間的最小間距:45cm,C為池深,D為安裝深度。濁度計(jì)精度較高(小于測量值的10%),測量范圍廣(0-50000mg/L),安裝方便,維護(hù)簡單,自帶清洗裝置,不受天氣等因素影響,能持續(xù)穩(wěn)定地監(jiān)測循環(huán)水質(zhì)。
3.2 改造方案研究
依據(jù)濁度計(jì)所測澄清水層濁度開展絮凝劑加藥控制系統(tǒng)研發(fā)與改造,現(xiàn)對具體方案進(jìn)行描述。
首先,絮凝劑自動加藥機(jī)出料管增加電子流量計(jì)一臺,尾煤濃縮機(jī)增加濁度計(jì)一臺,流量計(jì)和濁度計(jì)讀數(shù)后臺可見。每臺加藥機(jī)的S7-200PLC增加1臺對應(yīng)的以太網(wǎng)模塊(Cp243-1),并新增1臺工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī),將S7-200PLC連接到網(wǎng)絡(luò)中。實(shí)現(xiàn)濃度調(diào)節(jié)、流量調(diào)節(jié)、藥劑泵開停等操作在后臺控制電腦上進(jìn)行。
然后,設(shè)定程序,絮凝劑自動加藥機(jī)流量根據(jù)循環(huán)水濁度可智能調(diào)節(jié)。為保證系統(tǒng)的靈活性與可靠性,藥劑添加系統(tǒng)設(shè)置智能、普通控制兩種操作方式。
智能控制模式程序設(shè)置如下:
(1)當(dāng)濁度計(jì)讀數(shù)小于等于1.2時,智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)可將給料泵流量調(diào)節(jié)至100L/min;
(2)當(dāng)濁度計(jì)讀數(shù)在1.2至1.8之間時,智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)將給料泵流量調(diào)節(jié)至120L/min;
(3)當(dāng)濁度計(jì)讀數(shù)在1.9至2.4時,智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)將給料泵流量調(diào)節(jié)至130L/min;
(4)由于單臺給料泵最大流量130L/min,因此當(dāng)濁度計(jì)讀數(shù)大于2.4時,系統(tǒng)自動開啟第二臺加藥泵,新開啟的泵以120L/min的流量運(yùn)轉(zhuǎn);
(5)當(dāng)濁度計(jì)讀數(shù)大于3.0時,系統(tǒng)自動再開啟第三臺加藥泵,新開啟的泵仍以120L/min的流量運(yùn)轉(zhuǎn);
(6)當(dāng)濁度逐漸下降,系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的濁度值也逐漸關(guān)停加藥泵或減少藥劑量。
最后,生產(chǎn)過程中出現(xiàn)異常情況時,可切換到普通模式完成當(dāng)班生產(chǎn)。普通模式下,崗位司機(jī)在控制電腦上進(jìn)行藥劑泵的開停、流量的調(diào)節(jié)。
4、現(xiàn)場應(yīng)用效果分析
4.1 現(xiàn)場應(yīng)用效果
根據(jù)多次試驗(yàn)摸索,正常生產(chǎn)時,濁度計(jì)實(shí)時監(jiān)測循環(huán)水質(zhì)量,工作狀態(tài)穩(wěn)定。濁度計(jì)讀數(shù)在2.4以下,水質(zhì)較好,能滿足主洗生產(chǎn)要求,需用小劑量的藥劑,防止藥劑浪費(fèi)。當(dāng)濁度計(jì)讀數(shù)在2.4以上時,水質(zhì)惡化速度較快,有出黑水的可能性,此時應(yīng)及時加大藥量。智能調(diào)節(jié)模式下,加藥系統(tǒng)能根據(jù)濁度計(jì)反饋?zhàn)x數(shù)及時調(diào)整藥劑量,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)加藥。
系統(tǒng)可分系統(tǒng)、時段、煤種統(tǒng)計(jì)藥劑用量,便于管理人員分析,為尋求煤質(zhì)變化及不同煤種配洗時更高精度的藥劑用量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。圖三為5月21日夜班智能調(diào)節(jié)模式下,濁度計(jì)讀數(shù)變化圖。
4.2經(jīng)濟(jì)效益分析
改造后的系統(tǒng)自2021年初投入使用,對比改造前后入洗噸原煤聚丙烯酰胺使用量如表2所示。從中可以看出,改造前后噸原煤藥耗下降了約31.6%,按照年入洗量300萬噸、聚丙烯酰胺16000元/噸計(jì),年節(jié)省成本超25萬元,1年可回收改造投資成本。
由于自動加藥系統(tǒng)的運(yùn)行,可減少巡崗職工1名,降低人力成本約7萬/年。同時穩(wěn)定的煤泥水系統(tǒng)更有利于保障生產(chǎn)系統(tǒng)的順利運(yùn)行,減少事故臺時,可帶來的經(jīng)濟(jì)效益不可估量。
4.3 社會效益分析
由于自動加藥機(jī)已納入后臺操作,大大減輕了職工的勞動強(qiáng)度,提高了企業(yè)形象,具有較好的社會效益。
結(jié)論
通過本研究可知,采用基于濁度計(jì)的煤泥水智能加藥控制系統(tǒng)能夠大大提高煤泥水加藥智能化水平,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,降低職工勞動強(qiáng)度,具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
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