增设原煤灰分仪提高末煤系统的精细化控制

[摘 要]在末煤处理系统中重介旋流器是主要的分选设备。提高重介旋流器的分选效果对乌厂的产品质量有较大的影响，为了优化重介旋流器的分选效果，通过加入原煤灰分在线监测仪，对工艺进行细微技术改造。使重介旋流器分选的工艺参数随原煤灰分的变化而自动变化，从而达到提高分选效果的目的。

[关键词]旋流器 液固比 入料压力 灰分 分选效果

中图分类号：TQ536.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0016-01

前 言：乌兰木伦选煤厂始建于2003年6月，于同年10月份正式投入运行，本厂加工的原煤有侏罗纪煤、石炭纪气煤两个煤种，主要出产优质混煤，所用生产工艺采用重力选矿法，洗选用水实现了一级闭路循环。原设计规模为3Mt/a，后经过2011年的工艺改造后新加了-50mm末煤系统，现生产能力为6.6Mt/a。工艺改造加入的末煤系统对本厂的原煤入洗率有了很大的提升，产品品质也有了了较大的提高，其中重介旋流器对末煤系统的分选效果有较大的影响。改善重介旋流器在分选过程中的工艺参数，对乌厂末煤系统分选效果有很大的提高。

一、末煤系统工艺简介

原煤经302分级筛分级后，50mm以上进入块煤系统，50mm以下经401末煤入洗刮板转载到末煤系统入洗，末原煤经402固定筛、403脱泥筛预先脱泥，50-2mm进入406混料桶与合介混合，经407混料泵打入408重介旋流器进行分选，重介旋流器溢流出精煤，底流出矸石，精煤经409、410、411、412固定筛及脱介筛脱介，经413、414离心机脱水后经415精煤转载刮板转载到501混煤胶带机上。矸石经416脱介筛脱介后经423矸石转载胶带机到701胶带机。

二、重介旋流器简介

原煤是煤、夹矸煤、矸石等的混合物，其密度范围一般为 1.2-2.6g/L。把这种不同密度的混合物放人具有中间密度的重介质中，即可分出两种不同密度级的产品：即低于重介质密度的浮物和高于重介质密度的沉物。浮物浮于重介质液面，沉物沉于分选槽的底部，通过机械或溢流将浮物和沉物分别排出，这就是重介质选煤。因此，这种选煤方法是根据阿基米德原理，即颗粒在重介质中所受的重力G0 等于颗粒的重力与同体积介质浮力之差，

即：G0=V（δ-ρ）g

式中： V---颗粒的体积L

δ---颗粒的密度kg/L

ρ---重介质的密度kg/L

g---重力加速度m/s2

从上式可以看出，颗粒在重介质中所受重力G0的大小，与颗粒体积V 和颗粒与介质间的密度差（δ-ρ）成正比，颗粒在重介质中的垂直运动方向取决于颗粒密度与重介质的密度差值有关；这里有三种情况：

（1）颗粒的密度大于重介质密度（δ>ρ）时，颗粒的重力大于重介质的浮力，颗粒下沉；

（2）颗粒的密度等于重介质密度（δ=ρ）时，颗粒的重力与重介质的浮力相等，颗粒可悬浮在重介质中的任意位置；

（3）颗粒的密度小于重介质密度（δ

乌兰木伦选煤厂新建末煤系统采用的重介旋流器为D48B-T241型克莱博斯旋流器，处理量Q=620t/h，V=2068m3/h。其直径为1200mm。根据实际的分选目的，入料口、溢流口和底流口的尺寸分别为600mm、750mm、400mm。

三、影响重介旋流器的主要工艺因素

根据分选过程的影响因素是否可调，可将影响重介质旋流器分选效果的因素分为两大类：一种是由工艺实际条件和设备本身决定的、在生产过程中不易变动的参数即中介旋流器的结构参数（主要包括中介旋流器的直径、锥比、底流口的尺寸、中心溢流管的直径和长度）；另一种为一定程度上可以调节的即工艺参数。（主要包括悬浮液特性、入料压力、入料固液比）。[2]

四、乌厂中存在的问题

系统中缺少原煤灰分在线检测仪，在生产过程中无法实时准确的测得原煤灰分，因而无法根据原煤煤质来实时的控制各个工艺因素如入料压力，不能使工艺因素时刻处于最佳值，因而无法使分选效果达到最优化。

我们这里重点讨论的是入料压力对乌厂重介旋流器的分选效果的影响，因为在乌厂中已经安装有密度自动系统，可根据设定好的悬浮液密度自动调节使悬浮液密度基本保持稳定而不会有太大的波动，人工添加介质基本能保证密度处在合理的要求范围之内；固液比在分选入洗量保持一定时，也能稳定的保持在最佳值附近，可调节的空间不大，而只有入料压力对分选效果的影响比较明显，而且结合压力表和变频器控制的泵易于实现自动化控制，所以本文重点讨论对入料压力的精细化控制。

五、 解决方法

（一）加装原煤灰分实时检测系统

原煤灰分作为调节洗煤工艺的重要依据，必须时时刻刻进行自动监测，这样才能为工艺的调整提供在参考依据，才能更好地实现工艺因素的精细化控制。

传统的老式灰分仪由于受钢丝皮带的影响其精度往往不够准确。

查阅资料可知现在已经有厂家新近研制出了精度不受钢丝皮带影响的灰分仪，即北京辰安测控科技有限公司生产的ZZ-89G型用于钢丝皮带的在线煤灰分仪，我们可以考虑采购安装。

（二）入料压力的精细化控制

在旋流器的入料口处有一只压力传感器，利用压力传感器和407变频泵的配合使用，可很好解决这一问题。在得到原煤灰分的实时数据时，如果压力传感器的压力显示小于此灰分下的最佳入料压力时，可增加407变频泵的转速使其压力达到最佳分选压力。相反，在压力传感器压力显示大于此灰分下的最佳入料压力时，可降低407变频泵的转速使其压力达到最佳分选压力。而这里所说 的最佳分选压力，是通过安装原煤灰分监测以后，结合原煤灰分、重介旋流器入料压力、产品灰分、和产品单位时间的产量等综合数据调试对比后得出的，即在某一原煤灰分下，能够得到最佳分选效果的入料压力值。

六、安装后的效果分析

如果安装了原煤灰分仪，我们就可以实现实时监测原煤煤质灰分。这就可以作为我们对入料压力进行调节的依据，根据原煤灰分的实时变化调节407入变频入料泵的频率从而改变入料压力，对选煤过程实现动态精细化控制，提高分选效果。

根据平时的生产实践经验可知，在没有安装原煤灰分在线监测仪时，乌厂的产品灰分一般能达到11%～13%；产品发热量能得到5000～5200大卡，产品的水分保持在19%～20%。而据在最佳工艺因素下选煤效果估算，在加装灰分仪并实现精细化控制之后产品的灰分可达到10.8%～12%；发热量可达到5100～5300大卡；水分还保持在19%～20%。

表1-1 改造前后效果对比表

可见，加装原煤灰分在线监测仪并实现自动化技术改造后，产品煤的品质将会有较大的提高。

七、可行性分析

这种改造成本小，在操作过程中也能比较容易实现，只需要购买并且在301胶带机上安装原煤灰分在线监测仪。这样就可以得到原煤的实时灰分值。通过PLC模拟量进行技术改造，使灰分监测仪得出的数据能够对选煤工艺的调节提供指导依据，改造后不会有后续的投入，维护保养也不会耗费太多的工序。能够取得的比较明显的煤质改善，而且会一次投资，长期受益。

八、小结

在原煤入选皮带上增设灰分在线监测仪，就能够结合产品灰分、产品产量等相关的数据更好的指导工艺参数（入料压力）的调节，从而达到洗煤工艺的精细化控制，提高了分选效率。

参考文献

[1] 谢广元.选矿学，中国矿业大学出版社[M]，2001.8（2005.1重印）.

[2] 杜焕铜，师文虎.影响重介质旋流器分选效果的因素分析[J]，选煤技术，2012.12.