专题-重介质选煤自动化发展现状.docx

1、重介质选煤自动化发展现状摘要 简要介绍了重介质选煤自动化内容，通过悬浮液密度、悬浮液粘度、旋流器入料口压力及合格介质桶液位等四个典型参数的自动化检测和控制来综述重介质选煤自动化现状,并指出了目前存在的问题。关键词 重介质；选煤；自动化The automation status of dense medium coal preparation Lv PengAbstract The automation content of dense medium coal preparation is introduced briefly.The automated detect and control o

2、f four typical parameters which are the density of suspension, the viscosity of suspension,the inlet pressure of cyclone and the level of washer tub are summarized to review the present automation status of dense medium coal preparation,and several inadequates are also pointed out in this paper. Key

3、words dense medium; coal preparation; automation1 概述当前，重介质选煤已经广泛应用于生产实践。重介质选煤具有分选精度高，对原煤可选性变化适应性强、选煤效率高、可实现低密度分选，取得低灰精煤、处理能力大等优点，同时在处理难选煤、极难选煤和含矸量较大的原煤上具有独特的优势。重介质选煤是一个复杂的、多参数动态过程，系统的工艺参数，如悬浮液密度、粘度、介质桶液位高度、煤泥含量、流量、旋流器入料口压力等，往往会随着分选过程的进行而随机变化，值得注意的是上述参数的变化都会对分选效果产生显著的影响。例如，重介质悬浮液的密度会直接影响到精煤产率和灰分；煤泥含量

4、多少与悬浮液粘度息息相关，进而影响分选效果。因此，对重介质选煤过程中各项工艺参数进行及时、准确、科学的检测和调整就显得极为重要。要实现上述要求，单靠人工来完成显然是不现实的。例如，目前大部分选煤厂主要由人工来完成高密度重介质的制备，工人根据经验来决定重介质需添加多少，这样势必会引起合格介质桶内密度的波动，从而对选煤过程造成不利影响。因此需要运用现代化的计算机技术对重介质选煤各项工艺参数的集中监测、定时记录、超标报警，实现各项工艺参数自动调整，提高重介质分选效果、降低工人的劳动强度。本文通过悬浮液密度、悬浮液粘度、旋流器入料口压力和合格介质桶液位等四个参数的自动化检测和控制来综述重介质选煤自动化

5、现状。2 重介质选煤自动化内容2.1 工艺参数检测自动化重介质选煤工艺参数检测自动化，主要包括悬浮液的密度、流量、粘度及煤泥含量的自动检测；介质桶液自动检测，旋流器入口压力自动检测； 入洗原煤量和灰分的自动检测；精煤产量和灰分的自动检测等1。2.2 选煤过程控制自动化重介质选煤过程控制自动化，主要包括悬浮液密度自动控制；悬浮液粘度即悬浮液中煤泥含量的自动控制；旋流器入口压力自动控制；合格介质桶液位即循环悬浮液流量的自动控制；精煤产品灰分的自动控制；入洗原煤量的自动控制等1。3 典型工艺参数的检测与控制3.1 悬浮液密度重介质选煤是利用阿基米德原理，根据入选原煤与悬浮液密度的不同分选出精煤、中煤

6、和矸石，可见悬浮液密度对分选效果的好坏有直接影响，因此能否保证重介质选煤的高效性关键在于悬浮液密度是否能够保持稳定。及时、有效、准确地检测和控制悬浮液的密度，使煤在指定密度下分选，以达到最佳的分选效果。一般的，当悬浮液密度过高时，应及时添加适量水来恢复至正常水平；当悬浮液密度过低时，可通过加大精煤弧形筛筛下物进入稀介质桶的分流量，经磁选机选出的磁性物质加到合格介质桶中，以此来提高悬浮液密度。在生产实践中，有些选煤厂也会通过加入较高密度的悬浮液或者直接加入干磁铁矿粉，使悬浮液升高到指定水平。重介质悬浮液密度闭路控制原理如图 1所示。调节器加水或介质密度测量图 1 重介质悬浮液密度闭路控制原理实际

7、生产中，常用的悬浮液密度测量装置有：射线密度计、水柱平衡式密度计、双管差压密度计、浮子式密度计等，其中射线密度计和水柱平衡式密度计在选煤厂应用最广泛。（1） 射线密度计射线密度计是利用射线通过悬浮液时，其强度衰减强弱与悬浮液密度的关系来测定悬浮液密度的装置。将一束由放射性同位素铯137(137Cs)产生的射线通过待测悬浮液，由于悬浮液的吸收，射线强度会减弱，且射线强度的衰减与悬浮液密度之间存在下列关系：I=Ioe-umd (1)式中，Io-无被测悬浮液时的射线强度；I-通过被测悬浮液后的射线强度；um一质量吸收系数(与被测悬浮(与被测悬浮液、射源种类有关的常数)；被测悬浮液密度；d被测悬浮液厚

8、度(一般为管道的内径)2。当放射源种类、待测悬浮液和测量管道内径确定后，Io、um、d均可确定，根据上式，就可以通过测出射线强度I来确定悬浮液密度。图 2为射线密度计工作原理图。放射源智能密度计调节器电动阀泵阀门重液清液图 2 射线密度计工作原理实际生产中，由于基本采用的是湿法选煤工艺，过程中的各种附着夹带等，使得在不添加外水情况下，合格介质的密度通常会逐渐增大，密度控制系统通过添加稀释水来调节悬浮液密度。在介质泵入料管上游安装一个电动阀，根据智能密度计测量得到的密度然后由调节器来控制电动阀开合度，当测量的悬浮液密度大于指定的数值，调节器控制使电动阀开度增大，向悬浮液中补加清水，这样悬浮液密度

9、就可逐渐降至所需水平。同理，悬浮液密度低于指定密度也可自动调节。（2） 水柱平衡式密度计水柱平衡式密度计是根据U形管连通器压强平衡原理而设计的密度测量装置。其工作如图 3所示。调节被测悬浮液进入密度计的流量，使测量桶上部边缘产生并保持有稳定、适量的溢流。与测量桶直径相比，底流口直径可忽略不计，因此测量桶内悬浮液的流速基本为零，可视为静止。持续清水从清水管均匀、稳定、缓慢流至测量桶中，整个测量装置处于稳定时，根据流体力学相关理论，清水与悬浮液在图中A界面处产生相等的压强，即H1=H2水 (2)其中，H1表示；H2表示清水面距A处高度；表示悬浮液密度；水表示。由上式可知，悬浮液面距A处高度H1和清

10、水密度水是常数，因此当悬浮液密度发生变化时，清水面距A处高度h2高度也将随之变化，若在清水管的合适位置安装一个差压变送器，然后调整装置的零点迁移及量程，使其分别代表悬浮液的下限和上限，这就是水柱平衡式密度计的工作原理2。清水信号转换器待测悬浮液差压变送器H1H2溢流测量筒底流AP1图 3水柱平衡式密度计3.2 悬浮液粘度悬浮液粘度是影响重介质选煤分选效果的另一个重要因素。如果黏度过低，悬浮液中磁性介质就会出现明显沉降，无法得到稳定密度；如果黏度过高，粒度较小的物料就得不到有效分选，精煤灰分增高，并且磁性介质也会附着在产物表面难以脱离，造成产品污染，介耗增加等等3。给定PID控制器执行器分流箱煤

11、泥含量悬浮液密度计算磁性物密度图 4 悬浮液煤泥含量控制框图目前，国内外普遍采用的悬浮液粘度的检测方法是通过检测悬浮液中的磁性物含量和悬浮液密度，并以此换算悬浮液中的非磁性物含量，即煤泥含量。煤泥含量在某种程度上代表了悬浮液粘度，因此重介质选煤要求合格介质中保持适宜的煤泥含量。通常情况下，悬浮液中磁性物含量是利用磁性物含量测定仪来测定。磁性物含量测定仪主要是通过将悬浮液中磁性物含量的变化转换为电感量变化，在悬浮液中包含的多种物质，只有磁性物质才可以转换电感量，其余的非磁性物质则不会。磁性物含量测定仪就是利用电感量产生的电信号来综合得到磁性物质含量。生产实践中，在介质管位置上安装一个磁性物含量测

12、量仪，根据磁性物含量与悬浮液密度进行综合计算，据此可以得出重介质悬浮液中的煤泥含量4。正常生产过程中，合格介质悬浮液中的煤泥含量通常会逐渐增多，当合格介质中煤泥含量超过指定范围时，系统会自动增大悬浮液进入稀介系统的分流，这样就可以降低介质中煤泥的含量，进而降低介耗。3.3 旋流器入料口压力旋流器的入料口压力是影响分选效果的重要因素之一。进入旋流器中的物料，在旋流器中的沉降速度主要取决于离心力和重力，但重力和离心力相比是可忽略不计的。根据理论分析得知， 颗粒在旋流器中的沉降速度与入料速度的平方成正比，而入料速度与旋流器的入料压头有关。因此，旋流器入料口压力是了解分选系统工作正常与否的重要信息5。

13、旋流器入料口压力一般用隔膜式两线制远传压力表来测量。整个系统运行稳定后，根据入选煤质特点和旋流器的结构参数，确定一个稳定的压力值来保证产品质量。如果压力异常增大，说明旋流器有堵塞情况，应及时处理；如果压力骤然减小，可能是因为管路系统存在滴漏，或者是合格介质桶液位过低。变频器介质泵电机入料口压力检测压力给定图 5 旋流器入料口压力控制框图由于旋流器入料口压力与介质泵的出口压力成正向关系，而介质泵的转速与介质泵的出口压力成正向关系，因此可通过变频器控制介质泵的转速控制旋流器的入料口压力与给定值相当。通过调整电机的转速来实现入料压力的稳定，这种方法对泵和阀磨损小5。调整电机的转速又有变频调速和电磁调

14、速，变频调速是目前公认的交流电机调速的最佳手段，节约电能，调速性能好，但存在价格偏高问题。电磁调速需要装电磁离合器，进行土建改动。3.4 合格介质桶液位合格介质桶液位也对选煤生产过程有重要影响。液位过高时，在停车时由于管道和旋流器中的悬浮液回流，会引起介质桶溢流，造成冒料现象，造成介质损失；而液位过低，旋流器压力难以保证，影响正常生产，因此必须控制合格介质桶液位，使其平稳、缓慢的下降6。目前，量液位的仪表有差压式液位计、电容式液位计、浮标式液位计、电极式液位计、超声式液位计、射线料位计等1。目前我国选煤厂常用的是差压式和电容式两种仪表。4 存在的问题随着重介质选煤技术的发展，我国的重介选煤控制

15、技术取得较大的突破，自动化水平不断提高，但与选煤厂实际生产需要还有一定差距。（1） 基础理论研究薄弱，特别是最优化数字模型建立和自适应控制理论的研究，过程控制技术难以适应重介分选工艺要求。（2） 数据采集系统不完善。尽管目前我国重介质选煤在数据采集和传感器方面基本可以满足自动化的要求，但依然存在稳定差等问题，同时一些重要参数应用情况也不尽如人意。（3） 元器件加工质量低。特别是控制分流箱的电动执行器和用于加水的电动阀门，难以长期的运转，故障率高，不便于检修等。（4） 控制软件与全流程智能控制不适应。目前用于重介选煤的控制软件大多为单一环节控制系统，各环节相互独立。重介选煤工艺控制是一个系统工程， 因此应紧密结合重介工艺特点。（5） 适用于重介质选煤工业环境的专用仪表少，多是由化工、石油部门移置的产品。如液位计，多数不适用于介质桶的液位测量。5 结束语我国入选煤中难选煤所占比重较大，今后国内重介质选煤的应用必将随着工艺技术的发展而更加广泛，这就对自动化控制技术提出更高的要求，因为自动化控制技术已经成为工艺系统中不可或缺的环节，它对提高选煤效效果，改善操作条件都有重要影响。顺应工艺系统的发展