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，且職工勞動強度也較大，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。本文介紹了濁度計的結構組成、工作原理和使用方法，重點分析了該濁度計通過實時監(jiān)測循環(huán)水的質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。

關鍵詞：智能加藥;濁度計;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備方面進行了有益的探索和實踐，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，崗位司機利用探桿測量清水層厚度和質量，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗調(diào)節(jié)藥劑量，此種加藥方式無法對循環(huán)水質量實時監(jiān)測進而不能精確控制藥劑添加量，同時職工勞動強度也較大[5]。本研究以淮北礦業(yè)集團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：

1）煤泥水的主要成分是浮選尾礦和原生煤泥濃縮機的溢流。由于入洗原煤性質多變，且煤泥水中含有殘存的化學藥劑，因此其流量、濃度、粒度、粘度、硬度等性質變化也較大，這就使煤泥水的處理具有相當?shù)膹碗s性;

2）尾煤濃縮機是實現(xiàn)煤泥水沉降的設備。表1所示為尾煤濃縮機底流粒度組成，從表中可以看出，煤泥的主要組成是0.25mm以下的高灰細泥，極難自然沉降澄清。實際生產(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）崗位司機不定時到現(xiàn)場手動測量循環(huán)水，不能對水質進行實時監(jiān)測。人員在絮凝劑自動加藥機操作面板上手動調(diào)節(jié)藥劑濃度、攪拌時間、給料泵起停，效率較低。崗位司機根據(jù)經(jīng)驗調(diào)整藥劑添加量，由于個人操作習慣、技能水平不同，易造成藥劑浪費且自身勞動量較大。

4）藥劑添加無計量設施。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，則會造成壓濾機成料時間過長、濾餅粘度大難以從濾板上脫落、濃縮機壓耙子等問題。

5）每日加藥量由人工上傳到信息管理平臺上，對加藥情況進行統(tǒng)計分析時，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)所用濁度計是ASK-3000型，其基本原理為紅外散射光技術。光源在被測物中傳輸時會發(fā)生散射，其散射光強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)過一定的轉化即為煤泥水的濁度。

濁度計正確安裝方式如圖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。

3.2 改造方案研究

依據(jù)濁度計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)對具體方案進行描述。

首先，絮凝劑自動加藥機出料管增加電子流量計一臺，尾煤濃縮機增加濁度計一臺，流量計和濁度計讀數(shù)后臺可見。每臺加藥機的S7-200PLC增加1臺對應的以太網(wǎng)模塊（Cp243-1），并新增1臺工業(yè)以太網(wǎng)交換機，將S7-200PLC連接到網(wǎng)絡中。實現(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行。

然后，設定程序，絮凝劑自動加藥機流量根據(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)設置智能、普通控制兩種操作方式。

智能控制模式程序設置如下：

（1）當濁度計讀數(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）當濁度計讀數(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）當濁度計讀數(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，因此當濁度計讀數(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的流量運轉;

（5）當濁度計讀數(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的流量運轉;

（6）當濁度逐漸下降，系統(tǒng)根據(jù)設定的濁度值也逐漸關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班生產(chǎn)。普通模式下，崗位司機在控制電腦上進行藥劑泵的開停、流量的調(diào)節(jié)。

4、現(xiàn)場應用效果分析

4.1 現(xiàn)場應用效果

根據(jù)多次試驗摸索，正常生產(chǎn)時，濁度計實時監(jiān)測循環(huán)水質量，工作狀態(tài)穩(wěn)定。濁度計讀數(shù)在2.4以下，水質較好，能滿足主洗生產(chǎn)要求，需用小劑量的藥劑，防止藥劑浪費。當濁度計讀數(shù)在2.4以上時，水質惡化速度較快，有出黑水的可能性，此時應及時加大藥量。智能調(diào)節(jié)模式下，加藥系統(tǒng)能根據(jù)濁度計反饋讀數(shù)及時調(diào)整藥劑量，實現(xiàn)精準加藥。

系統(tǒng)可分系統(tǒng)、時段、煤種統(tǒng)計藥劑用量，便于管理人員分析，為尋求煤質變化及不同煤種配洗時更高精度的藥劑用量提供基礎數(shù)據(jù)。圖三為5月21日夜班智能調(diào)節(jié)模式下，濁度計讀數(shù)變化圖。

4.2經(jīng)濟效益分析

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，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)的順利運行，減少事故臺時，可帶來的經(jīng)濟效益不可估量。

4.3 社會效益分析

由于自動加藥機已納入后臺操作，大大減輕了職工的勞動強度，提高了企業(yè)形象，具有較好的社會效益。

結論

通過本研究可知，采用基于濁度計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)濟效益，降低職工勞動強度，具有明顯的經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻

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