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(tuán)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(yùn)行。該廠極細(xì)粒級(jí)煤泥絮凝沉淀脫水回收系統(tǒng)主要由4臺(tái)直徑38 m的高效濃縮機(jī)和12臺(tái)ZKGS550/2000-U型程控隔膜壓濾機(jī)組成。由沉降離心機(jī)離心液、高頻篩篩下水和濃縮旋流器溢流組成的煤泥水進(jìn)入濃縮池分配箱后，通過(guò)入料管給入濃縮機(jī)緩沖桶內(nèi)，通過(guò)絮凝劑添加系統(tǒng)將藥劑添加至濃縮機(jī)，煤泥在濃縮池中進(jìn)行絮凝沉淀，濃縮機(jī)底流進(jìn)入快開壓濾機(jī)脫水回收，溢流做為循環(huán)水復(fù)用，選煤廠極細(xì)粒級(jí)煤泥水流程見(jiàn)圖1。

圖1 選煤廠極細(xì)粒級(jí)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(yùn)行效果質(zhì)量的高低直接影響選煤廠的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。斜溝選煤廠隨著近些年不斷延長(zhǎng)開采年限，同時(shí)伴隨機(jī)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(diǎn)，導(dǎo)致了超細(xì)煤泥量的大幅度增加，因此如何采取對(duì)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(yùn)行，促進(jìn)各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)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粒或松散絮團(tuán)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(shí)，沉降效果不佳，當(dāng)達(dá)到10 g/m3時(shí)，沉降速度明顯加快，當(dāng)達(dá)到100 g/m3時(shí)，絮凝劑的作用不是“架橋”而是起分散作用[1]。由此可見(jiàn)，絮凝劑用量的大小是很重要的，絮凝劑的用量有一個(gè)最佳值，具體見(jiàn)圖2。當(dāng)用量過(guò)大時(shí)，不僅造成浪費(fèi)，而且顆粒因超負(fù)荷現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致新的穩(wěn)定現(xiàn)象(膠體保護(hù)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(tái)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(jí)洗水閉路循環(huán)內(nèi)，對(duì)生產(chǎn)每噸干煤泥所用的絮凝劑平均值進(jìn)行計(jì)算。斜溝選煤廠隨機(jī)抽取3個(gè)月統(tǒng)計(jì)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(jì)

由表1計(jì)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(jì)效益，急需通過(guò)改造措施來(lái)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(diǎn)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(guò)螺桿泵直接輸送到濃縮池中心井液面的上方，由于加藥點(diǎn)在濃縮池液面以上，此加藥點(diǎn)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(zhǎng)時(shí)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(jiàn)圖3)[4]。

圖3 改造前加藥方式示意

2.2.2 無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)加藥機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)

加藥機(jī)由粉末產(chǎn)品傳輸系統(tǒng)和藥劑溶解儲(chǔ)存系統(tǒng)組成。加藥機(jī)在自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)后，需要人工通過(guò)操作柜設(shè)定添加絮凝劑干粉時(shí)間和加藥泵的運(yùn)行頻率。攪拌桶在液位達(dá)到設(shè)定下限時(shí)開始補(bǔ)加水，給料機(jī)運(yùn)行添加藥粉，攪拌機(jī)構(gòu)攪拌一定時(shí)間后通過(guò)轉(zhuǎn)移閥為儲(chǔ)藥箱加藥，后啟動(dòng)加藥泵為濃縮機(jī)加藥。加藥量的大小完全由人工調(diào)節(jié)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)入料濃度、澄清層高度、原煤帶量等綜合因素自動(dòng)調(diào)整加藥量。

一二期加藥系統(tǒng)共4臺(tái)加藥機(jī)，兩期濃縮系統(tǒng)相距較遠(yuǎn)，澄清層高度的監(jiān)測(cè)、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(jī)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)完成，工作強(qiáng)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(shí)對(duì)藥劑量進(jìn)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(diǎn)加藥方式調(diào)整為入料管單點(diǎn)加藥，同時(shí)關(guān)閉中心井加藥管路閥門，只留入料管作為藥劑進(jìn)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(jiàn)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(cè)儀

濃縮池澄清層檢測(cè)依靠人工用探桿探測(cè)，工作量較大且探測(cè)值因操作人員經(jīng)驗(yàn)不同而有所偏差，效率低下。在濃縮池澄清層安裝美國(guó)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(cè)煤泥水層高度，可直接將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋到自動(dòng)加藥系統(tǒng)。

3.2.2 加藥系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

斜溝選煤廠將局域網(wǎng)在全廠生產(chǎn)區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行覆蓋，實(shí)現(xiàn)一、二期加藥系統(tǒng)對(duì)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(jì)、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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)加藥機(jī)給料機(jī)添加藥粉時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，并將用量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以達(dá)到調(diào)節(jié)絮凝劑濃度的目的。入料濃度與給藥時(shí)間關(guān)系見(jiàn)表2。

表2 入料濃度與給藥時(shí)間關(guān)系

另外，PLC模塊依據(jù)污泥界面儀監(jiān)測(cè)的澄清層高度對(duì)加藥機(jī)給藥泵的運(yùn)行頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，澄清層高度與加藥泵頻率關(guān)系見(jiàn)表3。

表3 澄清層高度與加藥泵頻率關(guān)系

通過(guò)以上改造，加藥機(jī)實(shí)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(shí)時(shí)精準(zhǔn)調(diào)控，全過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，無(wú)需人工干預(yù)，加藥系統(tǒng)的運(yùn)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(guò)程中出現(xiàn)異常情況時(shí)，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(jī)可在操作柜上進(jìn)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(tái)系統(tǒng)互通，實(shí)現(xiàn)了PAD端對(duì)設(shè)備的監(jiān)控，濃縮機(jī)電流、入料濃度、澄清層高度、壓濾機(jī)進(jìn)料時(shí)間等數(shù)據(jù)平板端實(shí)時(shí)更新，又能遠(yuǎn)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(jī)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(guò)對(duì)煤泥產(chǎn)率及絮凝劑的用量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，抽取7、8、9月計(jì)算絮凝劑消耗均值。

由表4統(tǒng)計(jì)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(jì)

通過(guò)調(diào)整加藥方式和對(duì)加藥機(jī)的智能化改造，實(shí)現(xiàn)藥劑與煤泥水的充分混合，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為系統(tǒng)及時(shí)、準(zhǔn)確調(diào)整加藥量奠定了基礎(chǔ)，通過(guò)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(wàn)t(煤泥水分按25%計(jì)算)，絮凝劑價(jià)格約為1.8萬(wàn)元/t，全年節(jié)省藥劑費(fèi)用為：140 萬(wàn)t×75%×10 g×1.8萬(wàn)元/t=18.9萬(wàn)元。

5 結(jié) 語(yǔ)

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(jī)智能化操作兩個(gè)途徑入手進(jìn)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(dòng)強(qiáng)度。在當(dāng)前契約化管理勢(shì)在必行的背景下，通過(guò)此次活動(dòng)進(jìn)一步完善了隊(duì)組管理制度，強(qiáng)化了職工操作技能，提高了選煤廠精細(xì)化管理水平。