重介分选反分流工艺设计与应用实践

王彩霞，王 健

(1.晋能控股煤业集团 煤炭洗选加工利用分公司， 山西 晋城 048200； 2.晋能控股集团 技术研究院， 山西 晋城 048200)

密度控制是重介分选工艺效果的重要保证。分流是密度控制的关键执行动作之一，即精煤产品脱介筛合介段筛下浓缩悬浮液通过分流设备分流到稀悬浮液系统，再经过磁选机净化和浓缩后返回合格介质桶的过程。分流作用主要表现在两点：提高重介悬浮液密度；降低系统中煤泥含量。可见，分流作为调整重介悬浮液密度的一个重要方法和手段，在重介旋流器分选过程中起着重要的作用。

然而在某些洗煤厂，脱介筛合介段过短，稀介段过长，导致实际进入磁选机的浓缩悬浮液量过多，其实质是相当于进行了一部分分流，此时合介桶悬浮液密度大都高于设定值，必须通过“大补水”来降低悬浮液密度，悬浮液密度实际处于一种“高位平衡”状态，并非最佳平衡点，选煤厂必定存在“高水耗”和“高介耗”，洗选成本明显增加。因此，对这种工况进行分流工艺改进，设计一种“反分流”工艺以及相应的分流装置，以保证分流量最佳，悬浮液密度平衡点最佳。

1 反分流工艺与装置设计

反分流工艺设计思路：改变传统设计的合介往稀介分流方法，从脱介筛筛下稀介段往合介段进行适量反分流，从而合理减少进入磁选机的悬浮液量，降低合介桶中悬浮液密度，减少补水量，在保证悬浮液密度控制前提下，降低介质消耗。

反分流工艺及反分流装置见图1.

1—精煤脱介筛 2—稀介段 3—合介段 4—反分流装置 5—合介桶 6—稀介桶 7—分流旁路 8—旁路蝶阀 9—防堵塞管路 10—分流蝶阀 11—分流管路 12—防堵蝶阀图1 反分流工艺及反分流装置示意图

工艺设计：精煤脱介筛分为合介段和稀介段，合介段筛下为合格介质，直接进入合介桶，稀介段筛下一部分进入稀介桶，另一部分通过反分流装置进入合介桶。

反分流装置设计：执行机构设计的优劣对于控制系统性能实现很重要，为此针对上述特殊工况的选煤现场实际情况和管路结构与布置，设计了复合分流装置(图1)，分流旁路和分流管路共同组成了双重分流结构，应对现场煤质波动，同时在上述两管路上分别安装旁路蝶阀和分流蝶阀调整分流量，其中旁路蝶阀作为辅助分流阀门，开度固定，分流蝶阀作为主调蝶阀，起主要作用(自动控制用执行机构)。在防堵塞管路上安装防堵蝶阀，当反分流装置出现堵塞情况时，打开防堵蝶阀，将稀介直接返回稀介桶。

反分流装置特点：1) 改变原分流执行机构的有压分流模式，分流阀在脱介筛下安装，避免了大块煤存在，保证了执行机构可靠性。2) 针对现场实际工况，设计了分流阀双重分流结构，应对煤质波动，提高控制系统鲁棒性。3) 设计了分流管路防堵塞管路，提高了分流阀寿命。

2 反分流工艺控制系统设计

重介悬浮液密度智能控制系统采用3层结构，总架构见图2，在原有控制系统中增加反分流控制模块，反分流控制以补水阀位设定值做输入，反分流阀作为输出，形成单输入和单输出的控制架构，采用PID控制器完成，同时将桶位高限作为停用反分流自动控制的依据，反分流控制框图见图3. 补水阀设定值以工业运行经验为准，取相对小值，减少补水量。

图2 重介悬浮液密度智能控制系统总架构图

图3 反分流控制系统框图

3 工业性应用

成庄矿模块化选煤厂采用重介旋流器进行分选，其中脱介筛在改造中延长了稀介段长度，相应缩短了合介段长度，导致形成了大分流和大补水的运行工况。因此，该厂进行了反分流工艺、装置和控制系统的设计并在末煤车间进行了工业性试验。控制系统采用原控制系统的整体架构，即PLC采用原控制系统AB 1769 PLC，增加模拟量输入、模拟量输出模块即可，反分流装置采用该设计的组合装置包括分流阀，其他传感器和原控制系统相同，增设相应的反分流PID控制器，其他控制系统不变。

工业试验研究表明，采用反分流工艺并实现自动控制后，密度控制稳定、质量稳定、反分流量相对稳定，且保持了合理的混料桶桶位，改变了原工艺大分流大补水的高位平衡状态，形成重介分选过程在新的水介平衡点上分选条件，取得了降低介耗和水耗的效果。目前已经进入工业应用阶段，现场运行效果良好。

4 结 论

提出了反分流工艺、反分流装置和反分流控制系统设计方案，实现了反分流自动控制，为系统从高水耗和高介耗调整为较低平衡创造了条件。反分流控制和原控制系统可同步运行，且反分流调节灵活，保证了重介悬浮液密度控制的准确性和稳定性。在成庄矿选煤厂的工业应用表明，在保障重介洗煤过程稳定运行基础上，有效降低了洗煤厂水耗和介耗，降低了洗选成本，增加了经济效益。