重介選煤工藝存在問題及自動化控制技術優化研究

侯劍

摘要：選煤工藝直接決定選煤效率，重介選煤技術作為選煤廠常用的選煤工藝，主要利用煤炭與其他礦物不同的物理、化學性質，采用物理和化學方法降低原煤中的灰分、硫分和矸石等雜質含量，并經過洗選后加工成質量均勻、用途不同的成品煤。采用重介選煤的主要優點是分選效果好、效率高、選煤的粒度范圍大、操作工藝過程易于實現自動化。為此，在接下來的文章中，將圍繞重介選煤工藝存在問題及自動化控制技術優化方面進行詳細分析，希望能夠給相關人士提供重要的參考價值。

關鍵詞：重介選煤;問題;自動化控制

引言：文章主要針對當前選煤廠存在的問題為切入點，重點給出了重介選煤自動化控制優化方案，希望能給相關人士提供參考依據。

1.選煤廠概況及存在的問題

某地區選煤廠年設計選煤產量5.0Mt/a，在2010年將原采用的跳汰選煤升級為重介旋流器選煤。改造后主要存在如下問題：①雖然重介旋流器中安裝了磁性物含量儀，但實際工作過程完全憑借經驗進行，造成介耗損失嚴重，選煤成本增加;②由于選煤廠房高度有限，選煤系統內的稀介不能直接流入磁選機，需要另外設計稀介桶利用泵站打入磁選機，工人勞動強度大且入料不穩定，稀介回收不均勻;③煤介桶和精煤磁尾桶內的液位高度以及磁選機入料口的壓力全靠手動控制，選煤效果差，選煤設備經常出現損壞等。鑒于上述問題，選煤廠決定進行自動化控制技術改造。

2.重介選煤自動化控制優化方案

2.1介質桶液位自動調節控制

懸浮液循環使用過程中，由于煤體內帶水，所以會引起介質桶內的液位不斷變化，液位過高會引起懸浮液泄露，液位過低會導致懸浮液被抽空而影響正常生產。液位的不穩定會導致選煤參數調整困難，影響選煤質量。通過設置連續測量液位計，自動檢測各類介質桶的液位，可以實現介質桶液位自動調節控制。懸浮液液位檢測信號被輸送至控制主機，控制主機將實際液位與設定工作液位進行對比后，通過PLC的運算輸出結果控制分流閥門開度，保證介質桶的液位維持在設定的范圍之內。

2.2煤泥含量自動調節控制

根據本廠入選煤質，重介選煤過程中，懸浮液的煤泥含量要求控制在50%～60%范圍內，當煤泥含量過高時，精煤弧形篩下的合格懸浮液分流去精煤介質桶，經過磁選機進行脫泥處理，保證煤泥含量達標。為了實現煤泥含量自動控制，可以設置連續測量磁性物含量計，自動檢測各類介質桶煤泥含量。測量信號傳輸至控制主機，主機的運算結果直接決定分流閥門開度。通過設置連續測量磁性物含量計，可以保證介質桶的煤泥含量維持在設定范圍內。

2.3重介懸浮液密度自動控制

在重介選煤過程中，對懸浮液密度的監測和控制是關鍵技術。根據密度不同，重介懸浮液可以分為低密度懸浮液（密度<1500kg/m3）、高密度懸浮液（密度>1600kg/m3）、稀懸浮液（密度<1000kg/m3）。懸浮液密度自動調節控制過程可以概括為：①在介質泵出口處設置γ射線懸浮液介質密度檢測系統，該系統可以將介質密度值轉換為電流信號，電流值區間范圍4mA～20mA，電流信號傳輸至PLC;②PLC經過運算后，同樣可以輸出電流值區間范圍4mA～20mA的電流信號，該信號可以控制補水電動調節閥。通過以上兩個步驟，可以在重介選煤過程中實現對重介懸浮液密度的實時監測，保證懸浮液的密度保持在設定值。在懸浮液密度調節控制系統中，調節器的主要功能是將檢測懸浮液密度的過程變量與設定值進行對比，確定補水電動調節閥是否動作，保證懸浮液密度始終維持在合理范圍。

2.4煤介桶和精煤磁尾桶液位自動調控

重介選煤過程中，煤介桶內的物料需要經過泵站壓入煤介旋流器進行分選，精煤磁尾桶內的物料也需要經過煤泥旋流器進行分級濃縮。由于泵站壓力不穩定，所以會引起桶內來料不均勻，經常在桶內出現抽空現象。針對這一問題，選煤廠通過在煤介桶和精煤磁尾桶內加入液位計、補水閥和出料閥實現液位自動控制。自控控制系統會實時采集煤介桶和精煤磁尾桶內的液位、壓力及閥門開度信號，經過PLC處理后，控制補水閥和出料閥的開度。

2.5實現從單機自動化到全廠自動化

當前，大部分的選洗設備都實現了單一的自動化，例如跳汰與重介選煤，但如何將這些設備作為一個整體進行控制，實現全廠綜合治理，例如國外一些企業，每班只需2人就可實現生產目標[1]，這將是我國未來發展的一個趨勢。而對于全廠自動化趨勢，當前傳感器網絡就是一項不可多得的技術選擇。物聯網已經走進人們生活，企業的應用更是較為廣泛。特別是無線傳感器網絡的應用，更是加速了自動化趨勢進程。對于重介選煤來說，合格介質中煤泥的含量一般控制在40%～60%，如果煤泥含量太低，不利于介質穩定;如果過高，則影響介耗與分選效果。此外，旋流器介質入口壓力也是一個重要的工藝參數，當壓力突然增大時，通常可判斷為管路或旋流器堵塞，減小則為液位過低或管路、旋流器有跑漏情況。鑒于此，可借助傳感器節點來實時采集重介旋流器中重介給料管道的重介密度（磁性物濃度）及介質入口壓力，然后利用無線自組織網絡LEPS協議，將采集到的數據實時傳入至控制中心或上位機，系統流程如圖1所示;或者利用控制總線、I/O總線等技術，將I/O模塊采集到的數據經I/O總線上傳至控制器、模擬量數據采集器或邏輯運算器等模塊，再經控制總線將數據上傳至工控機等管理級網絡中.這樣當系統某生產指標發生突發情況時，一方面控制系統會立刻進行報警，將故障情況迅速傳至相關負責人手持設備;另一方面，可直接去總控制室查看旋流器等設備的運行及參數情況，而這些參數也是肉眼所無法獲得的，從而快速、準確地獲取到問題的所在[2]。此外，企業負責人還可通過手持設備登錄控制系統查看廠區生產情況，從而實現單一設備自動化到全廠自動化的改進。

2.6優化參數及控制目標

作為當前制約自動化技術發展的瓶頸，參數設置及控制目標確立，一直是研發人員的痛點。眾所周知，對于軟件開發或傳感器數據的采集及傳輸較易實現。而在煤炭選洗過程中，不同的設備在同一時間點同時運行，需要多設備相互配合。這種配合，不僅體現在運行狀態上，更多為產物質量上。例如，對于磁選、分級、浮選等一系列過程，如果某一環節出料不符合下一環節進料標準，就會影響到最后產品品質。所以，根據本企業煤質情況，設計對應設備運行參數及控制目標，對于最后產物至關重要。而這也是實現系統最優控制的基礎。

結論：

簡而言之，該地區選煤廠采用自動控制技術優化后的效果，在對原有選煤工藝進行自動化控制改造后，對選煤工藝各類技術指標進行監測。通過實際調查發現，精煤產率在40%左右，重介耗量在1.4左右，精煤灰分<6.2%，精煤水分不超過4%，噸煤月平均耗電量11.5kWh/t。從監測結果可以看出，經過自動化改造后，重介選煤工藝優勢明顯[3]。

參考文獻：

[1]王學明.自動化技術在選煤中的應用分析[J].機械管理開發，2017，32（7）：119-120，176.

[2]孫天虎，王金磊.中國選煤存在的不足與改進對策[J].山東工業技術，2017（17）：61.

[3]李東東，王作棠，辛林，等.數字礦山及關鍵技術[J].煤炭技術，2015，34（2）：269-271.