浮选加药操作自动控制系统在大屯选煤厂的应用

浮选加药操作自动控制系统在大屯选煤厂的应用
王晓坤;左泉;张卫军
【摘要】针对大屯选煤厂浮选加药系统存在的问题,根据改造后的浮选生产工艺提出了新的浮选药剂测控方案.生产实践表明,新系统投入运行后,不仅减轻了工人劳动强度,提升了岗位操作自动化水平,并且提高了浮选尾矿灰分和浮选精煤产率,增加了企业的经济效益.
【期刊名称】《选煤技术》
【年(卷),期】2013(000)004
【总页数】4页(P71-73,78)
【关键词】浮选加药系统;存在问题;测控方案;尾矿灰分;精煤产率;经济效益
【作者】王晓坤;左泉;张卫军
【作者单位】煤炭科学研究总院唐山研究院,河北唐山063012;上海大屯能源有限公司选煤中心,江苏沛县221611;煤炭科学研究总院唐山研究院,河北唐山063012【正文语种】中文
【中图分类】TD943;TD948.9
1 概述
上海大屯能源股份有限公司选煤厂 (以下简称大屯选煤厂)位于江苏省沛县境内微山湖畔，是由平顶山选煤设计院设计的1.80 Mt/a矿区型选煤厂，主要产品为1/3主焦煤，目前采用 50～0 mm粒级不脱泥重介旋流器分选、粗精煤泥重介旋流器
回收、煤泥 (＜0.5 mm)浮选联合工艺流程。

在浮选工艺环节，其浮选生产系统入料主要由重介系统离心液、煤泥浓缩旋流器底流、磁选机尾矿组成，通过捞坑溢流缓冲池收集，再经缓冲泵输送至2台矿浆准备器，进入2台四室的XJM－S16型浮选机浮选，浮选精矿由2台加压过滤机和4台真空过滤机进行脱水。

该厂煤泥量较大，进入浮选的煤泥量约占入选原煤总量的20%左右。

加药系统改造前，药剂添加仅依靠人工手动调节阀门来控制捕收剂和起泡剂的用量，无法自动跟踪浮选入浮煤泥量的变化，加药量和加药比例均不能定量调节，不仅药剂消耗量大，生产成本高，且浮选精煤产率降低，产品指标波动较大［1－2］。

为解决此问题，2010年11月，大屯选煤厂在充分调研论证的基础上，决定进行浮选加药操作自动控制系统改造。

2 浮选加药操作自动控制系统
2.1 系统结构
浮选加药操作自动控制系统主要由上位机(操作员工作站)、下位机 (可编程序控制器)、药剂罐、计量泵、药剂乳化站［3］及分点电磁阀［4］组成。

其中:
(1)上位机是浮选岗位司机操作的工作站(工业电脑)，能显示全部实时生产参数，由操作员控制命令发出，调整浮选工艺指标。

(2)下位机 (可编程序控制器)负责现场实时生产参数采集、处理及运算，并控制现场仪表及传感器等的动作执行。

(3)药剂罐用于浮选生产药剂的储存及药剂使用量的统计。

(4)计量泵可根据入浮干煤泥量实时控制浮选药剂的在线计量添加，并可调整药剂瞬时添加量。

(5)药剂乳化站通过把浮选药剂与清水进行乳化，使浮选药剂反应时间缩短，并能增加反应面积，从而提高浮选药剂的使用效率，对选煤厂浮选环节的节能降耗起到积极促进作用。

(6)分点电磁阀的作用是通过该阀的控制使浮选机各个分室可根据不同的工况有效
控制药剂添加量及药剂添加比例，并在满足生产指标的情况下对浮选药剂进行微调。

图1所示为浮选药剂添加系统结构简图。

在该添加系统中入浮矿浆浓度是通过浮
选加药操作自动控制系统中一台专用差压式工业浓度计［5］检测的，浓度计安装位置选择在DN500上料管道;矿浆流量检测由电磁流量计完成，两台电磁流量计
分别安装在两根DN350的矿浆准备器入料管上;药剂计量和添加采用计量泵和电
磁阀方式，由变频器控制隔膜计量泵计量和输送浮选药剂，其中捕收剂经过乳化器与清水成比例混合充分并乳化后输送到各个加药点，起泡剂则经过隔膜计量泵计量直接输送到各个加药点;加药时，在矿浆准备器集中加药，浮选机分室采用电磁阀
分点加药。

该浮选加药操作自动控制系统以PLC为核心进行数据采集、处理和控制输出，开
关量的输入/输出均具有继电器隔离装置［6］，模拟量信号加装信号隔离器，以
保证输入/输出信号的可靠性、稳定性和实时性。

图1 浮选药剂添加系统结构简图Fig.1 Stucture of flotation reagent adding system
2.2 测控方法
浮选药剂添加系统是一个随动系统，即药剂添加量由入浮干煤泥量、矿浆流量和浓度等参数决定。

在浓度不变的前提下，随入浮矿浆流量的增加，加药量也应相应增加;如果干煤泥量不变，只是浓度有增加或减少，加药量应随着浓度的增加呈减少
的趋势。

因此，药剂添加量既要跟踪原矿干煤泥量，同时需要跟踪入浮浓度［7］。

药剂添加量G应如下计算:
式中:G为药剂添加量;K为吨煤油耗;g入浮为入浮干煤泥量;A、B为加药量随浓度
变化的系数;ρ为入浮矿浆浓度。

通过上面经验公式，可计算得到药剂添加给定值，经系统比较分析运算 (图2)后，通过控制变频器频率进而控制隔膜计量泵［8］的药剂添加。

浮选机分室的电磁阀加药量由PLC脉冲控制模块调节分点加药量。

图2 药剂比较调节图Fig.2 Diagram of reagent comparison and adustment
3 系统功能
浮选加药操作自动控制系统运用计算机实现了生产数据的整合管理，将整个浮选生产系统的信息整合到了统一的系统内，让浮选司机通过及时了解各种生产数据，运用PLC控制药剂的添加，实现了浮选操作的自动控制。

现场采集的数据可存储于
数据库中，以便于技术人员分析运用，并可通过网页浏览实时查看浮选系统设备运行、药剂添加量、工艺参数变化等情况。

3.1 实时监控功能
系统可实时测控浮选机的入浮浓度;实时测量浮选机的入浮流量和累计量［7］，并可手动清除;可测量添加药剂的瞬时量和累计量，并可手动清除;可根据入浮干煤泥
量和浓度的变化，通过PLC智能运算自动控制浮选药剂添加量;可手动调整加药强度和油醇比例，以适应不同煤质;还可根据需要手动调整各分点加药比例。

3.2 显示和记录功能
可实时动态显示浮选工艺系统图和浮选测控系统的工艺参数 (图3);可显示浮选测
控系统浓度、流量、药剂量等重要工艺参数的实时趋势曲线和历史曲线;还可显示PID调节棒图，进行流量、药剂量的班累计和月累计［9］。

图3 数据记录图Fig.3 the data recording list
3.3 报表查询功能
查询可按每班生产时间、生产时段自定义，既可按月、日、时、分时间区域，分人、分班次统计原矿浓度、流量、干煤泥量、捕收剂添加量、起泡剂添加量、乳化加水量，也可按人员查询当班药剂各分点添加量及比例，并可打印。

3.4 网络功能
操作管理软件可以实现分配多个不同权限的用户，可以多用户维护、使用;实时数据能上传到选煤厂信息服务器，用户可以以网页的形式，实时查看浮选操作数据等信息。

4 应用效果
浮选加药操作自动控制系统于2012年3月在大屯选煤厂正式投入使用，系统投入前后数据对比如图4、表1所示。

由图4、表1可知，系统投用后浮选尾矿灰分平均增加了10个百分点，浮选精煤产率平均提高了10.47个百分点［10］。

图4 2011年与2012年同期产品质量对照图Fig.4 Product quality comparison of same period of 2011 and 2012
表1 2011年与2012年第二季度浮选生产数据对比表Table 1 Flotation production data comparison between 2011 and 2012 %时间 2011年生产数据2012年生产数据26.80 11.28 44.3 52.86 25.02 10.14 50.14 62.805月 24.99 11.15 39.6 51.34 24.75 9.53 52.21 64.346月 25.10 11.24 38.4 48.11 23.53 9.19 53.17 67.39平均原矿灰分浮选精矿灰分尾矿灰分精煤产率4月原矿灰分浮选精矿灰分尾矿灰分精煤产率24.73 11.19 42.1 55.89 24.42 10.25 52.15 66.18
由表2数据可知，浮选加药操作自动控制系统运行后，大屯选煤厂2012年第二季度多回收精煤21891 t，避免了该部分精煤损失到尾矿。

按照六级精煤价格1000元/t、煤泥价格300元/t计算，直接经济效益为 (1000－300) ×21891≈1532万元，经济效益相当可观。

表2 系统投用后增加的精煤量Table 2 The clean coal output added after the system put into operation时间干煤泥量/t 精煤产率提高/% 精煤产量增加/t 药剂用量/kg FS －202 GF 油耗/(kg·t－1)2012年4月52912 9.94 5259 89708
5141 1.792012年5月 57755 13.00 7508 100571 4850 1.832012年6月47323 19.28 9124 96984 1843 2.09合计157990 10.47 21891 287263 11834 1.89
5 结语
浮选加药操作自动控制系统的运行实现了大屯选煤厂浮选过程中重要参数的精确测量和药剂添加量自动、准确地跟踪添加，实现了浮选过程自动化与管理信息化的结合，不仅大幅度提高了浮选产品质量，增加了浮选精煤产率，取得了可观的经济效益，同时也降低浮选司机操作难度和劳动强度，具有良好的社会效益。

参考文献:
［1］赵礼兵，李世厚.浮选加药自动控制的现状与发展［J］.冶金自动化，
2004(增刊).
［2］张英俊.浮选自动加药系统在介休选煤厂的应用［M］.选煤技术，2003(4). ［3］宋艳欣，王世国.FZR型浮选药剂自动乳化及加药系统［J］.选煤技术，2002(4).
［4］李思，李世厚.浮选自动加药机的研究概况［J］.矿产保护与利用，2011(3). ［5］王世国，刘健全，赵宇.STD－III型浮选加药自动测控系统［J］.选煤技术，2007(4).
［6］武卫新.浮选自动加药在浮选中的应用［M］.煤矿现代化，2004(4).
［7］李岿然，赵永刚，王晓坤.浮选自动加药控制系统在回坡底选煤厂的应用［J］.选煤技术，2012(3).
［8］牛宏远，刘恒权.浮选自动加药控制系统的开发与应用［J］.煤炭技术，2006(7).
［9］赵平胜，王然风.浮选自动加药控制系统的设计［J］.山西煤炭，2011(8). ［10］越景林，张静.大屯矿区重介洗选粗煤泥回收工艺分析［J］.选煤技术，
2012(5).。