基于PLC 控制系統重介質洗選煤工藝的研究與應用

蒙長有

（淮礦芬雷選煤工程技術（北京）有限責任公司，安徽 淮南 232046）

引言

毅騰選煤廠隸屬于烏拉特中旗浩通清潔能源有限公司，位于內蒙古自治區巴彥淖爾市金泉工業園區內。其中三車間設計規模為5.00 Mt/年，采用有壓脫泥三產品重介質旋流器+TBS 粗煤泥分選+煤泥浮選的聯合工藝，入選原煤為甘其毛都口岸進口的蒙古焦煤。重介洗煤系統負責分選塊煤。重介車間洗煤過程控制環節主要分布在一至三層，隨著生產崗位人員的不斷減少，重介車間一至三層所有崗位僅由一名崗位人員值守。在重介洗煤系統運行過程中，該人員負責控制重介一樓介質泵、重介二樓介質桶內液面、重介三樓斜輪分選機、脫介篩。由于重介洗煤系統自動化環節比較落后，洗煤過程控制的操作和監控均處于人工手動的原始操作狀態，員工勞動強度大。同時井下毛煤煤質情況逐年下降，并且兩個工作面煤質情況存在較大差異，導致重介洗煤系統入洗原煤煤質變化大，洗煤過程需要頻繁調節，不但再度加大員工勞動強度，而且因人工手動監測及調節分選密度不及時，從而影響洗產品灰分穩定性和回收率。

1 重介自動調節系統的主要組成部分

1.1 懸浮液密度的自動檢測與控制

原懸浮液密度是崗位司機用比重壺在分選槽內對懸浮液進行采樣，然后通過電子秤稱量并計算得出。此種方法操作誤差較大，操作時間較長，操作過程較為繁瑣。在洗煤生產過程中，崗位司機無法實時掌握懸浮液密度的變化情況，導致懸浮液密度波動范圍大。當需要執行懸浮液密度調控操作時，需要崗位司機從重介三樓走到重介二樓介質桶附近，手動調控介質管路閥門執行打分流作業或調控加水閥門進行補加水作業。崗位司機手動調控懸浮液密度不僅作業時間長，同時給崗位司機增加勞動強度。系統應用后，采用同位素密度計在線測量懸浮液的密度，在加水管上安裝角行程電動加水閥門，根據要求的分選密度和當前密度的測量值，通過PLC 控制系統自動控制加水閥門的開度大小，達到對斜輪分選密度的自動控制。不僅取消了手動測量及調控懸浮液的密度的作業方式，減輕崗位司機勞動強度，同時崗位司機可以實時準確地掌握懸浮液密度的變化情況，大大提高了洗煤過程分選密度的穩定性[1-2]（見圖1）。

1.2 懸浮液中煤泥含量的自動檢測與控制

原懸浮液中煤泥含量是崗位司機在分選槽內對懸浮液進行采樣，通過目測觀察懸浮液黏度估測出大概結果。此種方法操作誤差比較大，在洗煤生產過程中，崗位司機無法實時掌握懸浮液中煤泥含量的變化情況，導致懸浮液黏度變化大，不利于洗煤過程的穩定。系統應用后，在合格介桶安裝磁性物濃度計，在分流管路安裝分流執行機構，通過磁性物濃度計檢測懸浮液中的磁性物含量[3]，從而計算出煤泥含量，當懸浮液中煤泥含量超過給定值時，系統將啟動分流執行機構，使懸浮液中煤泥含量控制在給定范圍內。該系統的應用不僅取消了人工觀測懸浮液中煤泥含量的作業方式，減輕崗位司機勞動強度，同時崗位司機可以實時準確地掌握懸浮液中煤泥含量的變化情況，避免了因浮液中煤泥含量過高而造成洗煤過程紊亂現象的發生（見下頁圖2）。

1.3 介質桶液位自動檢測與報警

原介質桶液位情況是崗位司機到重介二樓介質桶附近通過肉眼觀測得出，在洗煤過程中，崗位司機為了解質桶液位情況需要經常往返重介二樓與重介三樓崗位，給崗位司機增加勞動強度。系統應用后，在合格介質桶上方安裝了超聲波液位計，并根據重介洗煤生產過程的需要，設定好合格介質桶液位的上限值和下限值，當液位超出設定范圍時，系統將自動報警。該系統不僅取消了人工對液位的檢測，減輕了勞動強度。同時，避免了因崗位司機監控失誤造成液位過高導致的介質桶跑貨現象及液位過低導致分選槽堆貨現象的發生。

2 自動調節系統的應用過程

重介洗煤司機上崗后，根據上個班的洗煤過程情況，制定懸浮液介質添加數量，并組織人員添加介質。滿足開機條件后，洗煤司機聯系廠調度員啟動重介洗煤系統，設備正常運轉后，洗煤司機回到重介三樓洗煤控制室，操控重介自動控制系統的控制屏，設置洗煤過程的懸浮液密度設定值。重介洗選自動調節系統將通過管路密度計實時測量的懸浮液密度與洗煤司機輸入的密度設定值進行比對。當密度測量值大于給定值時，控制系統將自動打開加水閥門，執行加水操作；當密度測量值小于給定值時，控制系統將自動關閉加水閥門，停止執行加水操作。控制系統根據密度測量值與設定值差值絕對值的大小，自動調整加水閥門的開合程度，進而控制自動調節過程的速度。設置洗煤過程的懸浮液中煤泥含量的設定值。

重介洗選自動調節系統將通過磁性物含量計實時測量并計算出的懸浮液中煤泥含量計算值與洗煤司機輸入的煤泥含量設定值進行比對。當煤泥含量計算值大于給定值時，控制系統將自動啟動分流執行機構，執行打分流操作；當煤泥含量計算值小于給定值時，控制系統將自動關閉分流執行機構，停止執行打分流操作。控制系統根據煤泥含量計算值與設定值差值絕對值的大小，自動調整分流執行機構的開合程度，進而控制自動調節過程的速度。洗煤司機通過系統控制屏隨時可以查看合格介質桶內懸浮液液位情況，當懸浮液液位超限時，系統會自動啟動報警裝置。洗煤司機聽到報警后，會及時趕到重介二樓檢查合格介質桶液位情況，并立即做出相應的處理，避免事故的發出。在洗煤過程中如果需要人工干預，洗煤司機可以將系統的自動控制過程調整為手動控制過程，這時洗煤司機可以自行調節洗煤過程的各項參數，調整完畢后可隨時切換到自動控制過程。

3 效益分析

重介洗選自動調節系統在選煤廠應用后，通過對重介工藝參數的在線測量、顯示和自動調節，大大降低了崗位司機的勞動強度、降低了介質損耗，提高了重介洗煤系統的運行穩定性，提高了洗產品穩定率和回收率。

3.1 降低崗位司機勞動強度

系統應用后，取消了崗位司機手動檢測懸浮液密度、介質桶液位、打分流等作業方式，不但降低了崗位司機的勞動強度，還規避了相關操作的安全隱患，為選煤廠安全生產工作提供有力保障。

3.2 降低介質消耗

系統應用后，可以實現對懸浮液中煤泥含量的及時準確的控制，避免了由于合格介質懸浮液黏度過高，導致洗精煤及洗矸石表面大量粘帶懸浮液的現象的發生，既減少了洗煤過程中的介質消耗，又提高了洗產品的質量；與此同時也降低了稀介質懸浮液的黏度，提高了磁選機在回收介質過程中的介質回收效果。介質消耗對比情況見表1。

表1 重介洗煤自動控制系使用前后介質消耗對比表

通過表1 對比分析可以看出，選煤廠重介洗選自動控制系統應用后，洗煤過程噸煤介耗數值減少了0.1 kg，每年可節約介質費7.2 萬元。

3.3 提高重介洗煤系統的運行穩定性

系統應用后，通過對介質桶液位的自動檢測，避免了因崗位司機監控失誤造成液位過高導致的介質桶跑貨現象及液位過低導致分選槽堆貨現象的發生，杜絕了因介質桶跑貨、分選槽堆貨造成中斷生產事故的發生，提高了重介洗煤系統的運行穩定性。

3.4 提高洗產品穩定率和回收率

系統應用后，通過對懸浮液密度及煤泥含量的實時檢測與自動控制，保證了重介洗煤過程在入洗原煤煤質不變的條件下，懸浮液狀態的穩定性。同時提高了重介洗煤過程在入洗原煤煤質變化較大的條件下，對懸浮液密度調控的速度。從而縮小了洗產品灰分的波動區間，降低了洗矸石帶煤量，提高了洗產品穩定率和回收率。同時提高重介分選機數量效率1%以上。按照每年重介入洗60 萬t 原煤，精煤理論產率35%，洗產品售價600 元/t 計算，精煤回收率可提高0.35%，重介洗產品量每年可增加0.21 萬t，此項每年可增加經濟效益126 萬元。

3.5 綜合效益分析

經濟效益，每年可節約介質費7.2 萬元，洗產品增收126 萬元，則項目合計年效益為133.2 萬元。安全效益，此次改造提高了洗煤系統運行穩定率，減少了崗位司機的勞動強度，規避了手動操作打分流、檢測懸浮液密度、介質桶液位過程中的安全隱患，為毅騰選煤廠安全生產工作提供有力保障。

4 結論

重介洗選自動調節系統在毅騰選煤廠應用后，實現了懸浮液密度、煤泥含量、介質桶液位的自動檢測與控制，降低了崗位司機的勞動強度和介質消耗，提高了重介洗煤系統的洗煤穩定率和回收率，規避了手動操作打分流、檢測懸浮液密度、介質桶液位過程中的安全隱患，為選煤廠安全生產工作提供了有力保障。