潘一選煤廠浮選加藥控制系統的自動化改造與應用

章宏令

(淮南礦業集團選煤分公司 潘一選煤廠，安徽 淮南 232082)

潘一選煤廠浮選加藥控制系統的自動化改造與應用

章宏令

(淮南礦業集團選煤分公司 潘一選煤廠，安徽 淮南 232082)

為了解決潘一選煤廠浮選系統人工加藥存在的問題，在制定改造方案的基礎上，對其進行自動化改造。介紹了浮選自動加藥控制系統的控制原理、系統結構、系統功能，并分析了其在該選煤廠的應用效果。生產實踐表明：該系統投入應用后，工人勞動強度降低，浮選效果明顯改善；浮選精煤灰分比較穩定，浮選精煤產率提高了1.01個百分點，干煤泥藥劑消耗總量下降了0.13 kg/t，經濟成效顯著。

浮選；自動加藥；手動加藥；藥劑消耗

潘一選煤廠地處淮南煤田潘謝礦區，于1986年建成投產，是一座處理能力為5.00 Mt/a的礦井型動力煤選煤廠。2011年11月，該選煤廠開始進行技術改造，經兩次改造后其成為礦井型煉焦煤選煤廠，洗選能力為5.00 Mt/a，原煤以不脫泥混合給料方式入選，洗選工藝為70～3 mm粒級無壓給料三產品重介質旋流器分選、3～0.25 mm粒級煤泥重介分選、<0.25 mm粒級煤泥浮選、浮選精礦加壓過濾機脫水、尾礦沉降過濾離心機與壓濾機脫水的聯合工藝。主導產品為2#焦精煤，主要用于生產焦炭。

該選煤廠浮選系統采用傳統的人工手動加藥，主要依靠浮選司機的經驗操作。但該方式受人為因素影響較大，往往不能及時根據入浮礦漿狀況調整藥劑，容易造成藥劑浪費和浮選精煤損失，浮選精煤指標也難以得到保證；此外，工人勞動強度較大，生產效率較低，浮選成本較高，嚴重影響選煤廠經濟效益。為此，2014年10月潘一選煤廠對浮選加藥控制系統進行了自動化改造。

1 改造方案

目前，浮選系統加藥方式有兩種，第一種是在一次浮選入料泵的入口處集中加藥，第二種是在礦漿預處理器上方分點加藥。根據該選煤廠的實際情況和其他選煤廠的應用經驗，第二種加藥方式更合理。在確定加藥方式的基礎上，設計浮選系統自動加藥控制系統，并安裝相應的設備與儀器。在礦漿入浮總管道上安裝濃度計，測量入浮礦漿濃度；在每臺礦漿預處理器入料管道上安裝礦漿流量計和循環水流量計，測量管內流體流量；在每臺浮選機的礦漿預處理器上安裝兩臺計量泵，實現即時定量加藥。

該系統可根據每臺浮選機的入浮礦漿量(以干煤泥計算)單獨加藥，調控精確，且能夠消除入浮煤泥性質差異帶來的偏差；加藥點靠近浮選機，加藥管路較短，系統靈敏度高，有利于消除控制系統的滯后性；可以計算出每臺浮選機的入浮礦漿流量和濃度，生產數據全面，有助于總結分析生產工藝和崗位司機操作。

2 浮選自動加藥控制系統

浮選自動加藥控制系統是通過檢測浮選機的入浮礦漿濃度與流量，并計算出干煤泥量，進而建立浮選藥劑添加量與干煤泥量、入浮礦漿濃度關系的數學模型，通過流量計和濃度計對所需數據進行采集，以控制核心PLC對數據進行處理，實時跟蹤入浮礦漿濃度和流量變化，及時調整浮選藥劑添加量的生產過程自動控制系統[1]。

2.1 控制原理

浮選自動加藥控制系統是一個動態系統，即浮選藥劑添加量由入浮礦漿量、噸煤藥耗量等參數決定[2-3]，藥劑添加量與各參數的關系可表達為：

Q0i=K1×m+K0i，

(1)

式中：Q0i為藥劑添加量，i=1、2，L/h；K1為干煤泥藥耗量，L/t；m為干煤泥量，t/h；K0i為修正值，i=1、2，L/h。

在實際生產過程中，由于每臺浮選機的工況和入浮礦漿的性質不同，其藥劑添加量也存在差異，通過修正值可以對藥劑添加量進行微調，以達到滿足生產要求的目的。

2.2 系統結構

潘一選煤廠浮選自動加藥控制系統結構圖如圖1所示，該系統主要由PLC模塊、觸摸屏、計量泵、濃度計、電磁流量計等組成。其中一臺濃度計安裝在一次浮選機的DN600入料管道上，10臺電磁流量計分別安裝在5臺礦漿預處理器的礦漿入料管和循環水管上。利用檢測到的入浮礦漿濃度和流量數據，可以計算出每臺浮選機的入浮礦漿中所含的干煤泥量。

圖1 潘一選煤廠浮選自動加藥控制系統結構圖

為了避免藥劑罐內液面變化對計量泵輸出流量的影響和管路虹吸現象，在管道上安裝了背壓閥；同時在管道上加裝了脈沖阻尼器，以穩定流體壓力和流量，消除管道振動現象，確保背壓閥正常工作。計量泵安裝圖如圖2所示。

圖2 計量泵安裝示意圖

2.3 系統功能

潘一選煤廠浮選自動加藥控制系統工作流程如圖3所示。

圖3 浮選自動加藥控制系統工作流程圖

(1)測量與控制功能。PLC通過檢測儀表進行數據采集，并通過以太網與觸摸屏進行數據交換，數據經CPU計算與處理后，通過輸出模塊輸出控制信號并驅動計量泵工作。該系統不但能夠實時跟蹤入浮礦漿中的干煤量，而且能夠實時動態調節計量泵的流量；其控制方式有兩種，分別為自動控制和手動控制，浮選司機可根據實際生產情況選擇。

(2)操作、顯示、記錄功能。這些均是基于觸摸屏的人/機交互界面的功能，包括實時顯示浮選系統工藝流程和動態參數(包括實時趨勢圖和歷史趨勢圖)、自動/手動控制方式選擇、計量泵遠程啟停、工藝參數設置、歷史記錄查詢、累積量顯示(包括日累積和月累積)等。

3 應用效果

2014年11月潘一選煤廠浮選自動加藥控制系統正式投入使用，在系統工作狀態穩定后，于2014年12月23—25日對4011#一次浮選機進行了單機試驗。不同加藥方式時的試驗數據對比結果如表1所示。

表1 不同加藥方式時的試驗數據對比結果

由表1、表2可知：采用自動加藥控制系統后，浮選精煤灰分比較穩定，在11.06%～12.29%之間；浮選精煤產率由64.14%提高至65.15%，提高1.01個百分點；干煤泥藥劑消耗總量下降0.122 kg/t，浮選生產成本降低。

潘一選煤廠月綜合數據顯示：2014年1—10月，干煤泥的捕收劑、起泡劑消耗量分別為0.88、0.55 kg/t，藥劑消耗總量為1.43 kg/t；11月干煤泥的捕收劑、起泡劑消耗量分別為0.73、0.57 kg/t，藥劑消耗總量為1.30 kg/t。由此可見，該系統投入使用后，干煤泥藥劑消耗總量下降0.13 kg/t。按照煤泥入浮量為原煤入選量的18%、藥劑價格為1.08萬元/t計算，每年可節約藥劑成本151萬元。

4 結語

浮選自動加藥控制系統在該選煤廠應用后，運行可靠，控制精度較高，不但使浮選工藝指標得到改善，商品煤質量穩定，而且使工人勞動強度下降，浮選藥劑消耗量降低，帶來了較好的經濟效益。

[1] J.S.拉斯科夫斯基，郭秀平，李長根.煤的浮選及其未來[J].國外金屬礦選礦,2007，44(2)：18-23.

[2] 張 嘉.煤泥浮選裝置加藥專家系統及浮選參數測量研究[D].太原：太原理工大學，2010.

[3] 李海波，柴天佑，岳 恒.浮選過程自動控制系統[J].控制工程,2013，20(5)：796-799.

Application of the renovated automatic flotation reagent dosing control system at Panyi coal preparation plant

ZHANG Hong-ling

(Panyi Coal Preparation Plant, Huainan Mining Group Coal Preparation Branch, Huainan, Anhui 232082, China)

In order to solve the problems encountered by the plant in the use of artificial flotation reagent dosing system, work is made on its transformation into an automatically-operated version, on the basis of the well-conceived renovation scheme. Following a description of the working principle, structural design and functions of the automated dosing control system, an analysis is made in the paper of the results obtained through the application of the system. Practice indicates that the use of the system has led to reduced labor intensity, noticeably improved flotation performance, higher stability of flotation concentrate ash, an increase of the yield of flotation concentration by 1.01 percentage points, and a drop of consumption reagent by 0.13 kg/t(dry fine coal), bringing in, therefore, remarkable economic benefit for the plant.

froth flotation; automatic dosing of flotation reagents; hand dosing of reagents; consumption of reagents

1001-3571(2016)01-0084-03

TD948.9

B

2016-01-27

10.16447/j.cnki.cpt.2016.01.022

章宏令(1985—)，男，安徽省廬江縣人，工程師，工學碩士，從事選煤廠機電設備管理工作。

E-mail：zhanghongling10@163.com Tel：0554-7632757