宮平平

(山西焦煤西山煤電斜溝煤礦，山西 興縣 033602)

1 概 況

斜溝煤礦選煤廠隸屬于山西焦煤西山煤電集團有限責(zé)任公司，位于山西省呂梁地區(qū)興縣縣城以北50 km的魏家灘鎮(zhèn)，是一座處理能力15 Mt/a的現(xiàn)代化礦井型煉焦煤選煤廠，分兩期建設(shè)安裝，現(xiàn)一二期系統(tǒng)均已投入生產(chǎn)運行。該廠極細(xì)粒級煤泥絮凝沉淀脫水回收系統(tǒng)主要由4臺直徑38 m的高效濃縮機和12臺ZKGS550/2000-U型程控隔膜壓濾機組成。由沉降離心機離心液、高頻篩篩下水和濃縮旋流器溢流組成的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)，通過絮凝劑添加系統(tǒng)將藥劑添加至濃縮機，煤泥在濃縮池中進行絮凝沉淀，濃縮機底流進入快開壓濾機脫水回收，溢流做為循環(huán)水復(fù)用，選煤廠極細(xì)粒級煤泥水流程見圖1。

圖1 選煤廠極細(xì)粒級煤泥水處理工藝流程

選煤廠煤泥水處理一直都屬于復(fù)雜、難管的工藝環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的完善程度、管理水準(zhǔn)、運行效果質(zhì)量的高低直接影響選煤廠的社會效益、經(jīng)濟指標(biāo)。斜溝選煤廠隨著近些年不斷延長開采年限，同時伴隨機械化程度的提升，入洗原煤出現(xiàn)了含矸量大、粘度大等特點，導(dǎo)致了超細(xì)煤泥量的大幅度增加，因此如何采取對應(yīng)的技術(shù)、管理措施，確保煤泥水系統(tǒng)低成本、高效率運行，促進各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)穩(wěn)定，是選煤廠現(xiàn)階段急需解決的課題。

目前斜溝煤礦選煤廠煤泥水深度澄清的主要手段是利用加入化學(xué)藥劑使煤泥水中的懸浮物以較大顆?；蛩缮⑿鯃F的形式沉降分離，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)絮凝劑的用量在3 g/m3時，沉降效果不佳，當(dāng)達到10 g/m3時，沉降速度明顯加快，當(dāng)達到100 g/m3時，絮凝劑的作用不是“架橋”而是起分散作用[1]。由此可見，絮凝劑用量的大小是很重要的，絮凝劑的用量有一個最佳值，具體見圖2。當(dāng)用量過大時，不僅造成浪費，而且顆粒因超負(fù)荷現(xiàn)象會導(dǎo)致新的穩(wěn)定現(xiàn)象(膠體保護作用)[2]，為后續(xù)煤泥水脫水環(huán)節(jié)造成不利影響。

圖2 最佳絮凝劑用量

2 現(xiàn)狀調(diào)查及原因分析

2.1 現(xiàn)狀調(diào)查

選煤廠一二期生產(chǎn)系統(tǒng)濃縮池分別采用了2臺BAWJ-400J絮凝劑添加系統(tǒng)，使用藥劑為聚丙烯酰胺，藥劑消耗量居車間材料消耗的第二位。在一級洗水閉路循環(huán)內(nèi)，對生產(chǎn)每噸干煤泥所用的絮凝劑平均值進行計算。斜溝選煤廠隨機抽取3個月統(tǒng)計值如表1所示。

表1 改造前生產(chǎn)每噸干煤泥消耗絮凝劑值統(tǒng)計

由表1計算可知，生產(chǎn)每噸干煤泥所用的絮凝劑平均值為59.65 g。與其他同類型選煤廠相比，藥劑耗量較大。為降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，急需通過改造措施來降低煤泥水藥劑消耗[3]。

2.2 原因分析

2.2.1 加藥方式存在弊端

現(xiàn)有的加藥方式為多點加藥方式，即中心井加藥和入料管加藥共同使用。中心井加藥即將配制好的絮凝劑水溶液通過螺桿泵直接輸送到濃縮池中心井液面的上方，由于加藥點在濃縮池液面以上，此加藥點不能保證絮凝劑水溶液與煤泥水充分、快速、有效地混合，且與空氣長時間接觸干燥易發(fā)生堵塞，由此造成了藥劑不必要的損失(見圖3)[4]。

圖3 改造前加藥方式示意

2.2.2 無法實現(xiàn)對加藥機的自動調(diào)節(jié)

加藥機由粉末產(chǎn)品傳輸系統(tǒng)和藥劑溶解儲存系統(tǒng)組成。加藥機在自動運行啟動后，需要人工通過操作柜設(shè)定添加絮凝劑干粉時間和加藥泵的運行頻率。攪拌桶在液位達到設(shè)定下限時開始補加水，給料機運行添加藥粉，攪拌機構(gòu)攪拌一定時間后通過轉(zhuǎn)移閥為儲藥箱加藥，后啟動加藥泵為濃縮機加藥。加藥量的大小完全由人工調(diào)節(jié)，無法實現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場入料濃度、澄清層高度、原煤帶量等綜合因素自動調(diào)整加藥量。

一二期加藥系統(tǒng)共4臺加藥機，兩期濃縮系統(tǒng)相距較遠，澄清層高度的監(jiān)測、附屬設(shè)備的檢查、各設(shè)備數(shù)據(jù)的獲取等都需要崗位司機現(xiàn)場手動完成，工作強度高，嚴(yán)重影響了加藥系統(tǒng)的工作效率。另外，遇停煤等待帶煤期間不能快速及時對藥劑量進行調(diào)整，操作滯后造成藥劑的不必要消耗[5]。

3 降低煤泥水藥劑消耗改造措施

3.1 關(guān)閉中心井加藥管路閥門，增加加藥管管徑

本次改造目的就是為了讓藥劑和物料能夠更加快速充分的混合。具體為將多點加藥方式調(diào)整為入料管單點加藥，同時關(guān)閉中心井加藥管路閥門，只留入料管作為藥劑進入口，增大加藥管管徑，多方面共同提升藥劑與煤泥水的混合程度，以提高藥劑的絮凝沉降效果(見圖4)。

圖4 關(guān)閉中心井加藥管路閥門示意

3.2 加藥系統(tǒng)智能化改造

3.2.1 增加污泥界面監(jiān)測儀

濃縮池澄清層檢測依靠人工用探桿探測，工作量較大且探測值因操作人員經(jīng)驗不同而有所偏差，效率低下。在濃縮池澄清層安裝美國哈希公司的污泥界面儀，利用探頭收發(fā)超聲波信息以監(jiān)測煤泥水層高度，可直接將數(shù)據(jù)實時反饋到自動加藥系統(tǒng)。

3.2.2 加藥系統(tǒng)軟件的設(shè)計

斜溝選煤廠將局域網(wǎng)在全廠生產(chǎn)區(qū)域范圍內(nèi)進行覆蓋，實現(xiàn)一、二期加藥系統(tǒng)對濃度等數(shù)據(jù)獲得全面監(jiān)控，將控制柜面板上信息、流量計、污泥界面儀和繼電器分別接入PLC系統(tǒng)模塊中[6]。PLC模塊依據(jù)入料濃度的實時數(shù)據(jù)對加藥機給料機添加藥粉時間進行實時調(diào)控，并將用量轉(zhuǎn)化為電信號輸出到執(zhí)行機構(gòu)，以達到調(diào)節(jié)絮凝劑濃度的目的。入料濃度與給藥時間關(guān)系見表2。

表2 入料濃度與給藥時間關(guān)系

另外，PLC模塊依據(jù)污泥界面儀監(jiān)測的澄清層高度對加藥機給藥泵的運行頻率進行實時調(diào)控，澄清層高度與加藥泵頻率關(guān)系見表3。

表3 澄清層高度與加藥泵頻率關(guān)系

通過以上改造，加藥機實現(xiàn)了藥劑濃度、加藥量大小根據(jù)入料濃度、澄清層高度的變化實時精準(zhǔn)調(diào)控，全過程實現(xiàn)了自動控制，無需人工干預(yù)，加藥系統(tǒng)的運行效率大大提升。智能加藥系統(tǒng)控制示意如圖5所示。

圖5 智能加藥系統(tǒng)控制

當(dāng)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，崗位司機可在操作柜上進行加藥泵的開停、頻率大小的調(diào)節(jié)。

3.2.3 平板端控制

濃縮池設(shè)備PLC系統(tǒng)與選煤廠智能化后臺系統(tǒng)互通，實現(xiàn)了PAD端對設(shè)備的監(jiān)控，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)平板端實時更新，又能遠程操作加藥泵、飛力泵、掃地泵等設(shè)備啟停，極大方便了崗位司機日常工作。

4 改造效果以及效益分析

4.1 改造效果分析

通過對煤泥產(chǎn)率及絮凝劑的用量進行統(tǒng)計，抽取7、8、9月計算絮凝劑消耗均值。

由表4統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，生產(chǎn)每噸干煤泥所用絮凝劑消耗為49.03 g。改造之后每噸干煤泥絮凝劑消耗降低了10 g。

表4 改造后生產(chǎn)每噸干煤泥消耗絮凝劑值統(tǒng)計

通過調(diào)整加藥方式和對加藥機的智能化改造，實現(xiàn)藥劑與煤泥水的充分混合，實時監(jiān)測數(shù)據(jù)為系統(tǒng)及時、準(zhǔn)確調(diào)整加藥量奠定了基礎(chǔ)，通過改造減少了藥劑消耗，降低了生產(chǎn)成本。

4.2 改造效益分析

生產(chǎn)每噸干煤泥所用的絮凝劑藥量減少了10 g，按全年生產(chǎn)煤泥140 萬t(煤泥水分按25%計算)，絮凝劑價格約為1.8萬元/t，全年節(jié)省藥劑費用為：140 萬t×75%×10 g×1.8萬元/t=18.9萬元。

5 結(jié) 語

斜溝煤礦選煤廠從關(guān)閉中心井加藥管路閥門，增加加藥管管徑、加藥機智能化操作兩個途徑入手進行改造，有效降低了煤泥水系統(tǒng)絮凝劑的消耗，降低了濃縮池崗位操作人員的勞動強度。在當(dāng)前契約化管理勢在必行的背景下，通過此次活動進一步完善了隊組管理制度，強化了職工操作技能，提高了選煤廠精細(xì)化管理水平。