选煤厂煤泥水处理控制系统设计与实现

2022-08-18王建美

江西煤炭科技 2022年2期

王建美

（西山煤电（集团）有限责任公司技术中心，山西太原 030053）

选煤厂工艺流程中的煤泥水处理系统主要是利用水作为分选介质对原煤煤料进行分选处理，并完成煤料产品分级、脱水、精选、回收，同时净化洗水和外排水。煤泥水处理系统可以为煤炭分选提供合格的分选介质，保证分选效果，降低环境污染，提高精煤产率。煤泥水处理过程中的有效沉降和有效的底流回收能够保障循环水质量，保证选煤厂正常有序生产且外排水质达到环保要求[1-2]。国内外专家对煤泥水处理过程中的絮凝剂添加、药剂添加进行了一系列的研究。例如：采用粒度仪对煤泥水中的颗粒粒度进行测定并得到粒子直径分布图，指导药剂添加量和添加要求[3]；根据煤泥水中颗粒粒度与沉降速度关系，确定加药配方和加药量并建立煤泥水性质－加药量－沉降特性控制模型[4]；依据煤泥水处理絮凝剂在不同PH 值下的沉降效果，建立恒速动态控制系统，优化絮凝剂给定量，提高药剂使用效率[5]。本文针对官地选煤厂现有煤泥水处理控制系统存在的自动化水平低、药剂浪费严重的问题，对原煤泥水处理控制系统进行优化设计。

1 煤泥水性质影响分析

煤泥水处理中的絮凝剂即起絮凝作用的高分子化合物，其分子结构可达3.5 um，通过活性基团与煤泥水中的矿粒发生桥键作用或者桥联作用，形成絮团，使得煤泥水悬浮体解稳。絮凝剂的添加需达到最佳用量，才能达到最佳絮凝效果；絮凝剂添加过量会导致絮凝保护，无法达到半包和状态[6-7]。煤泥水的浓度对絮凝沉降效果影响较大，浓度越高，絮凝剂使用越多，沉降速度越低，处理效果不佳；浓度越低，煤泥水清水分离率越高，沉降过程絮凝剂的干扰较弱，沉降效果较好。煤泥水pH为中性或者弱碱性时，絮凝沉降效果最好。煤泥水的粒度较细时，颗粒的布朗运动加速，煤泥水黏度增加，煤泥水絮凝效果差。煤泥水处理工艺流程一般采用二段浓缩、二段回收流程，其中一段浓缩机用于回收粗煤泥，二段浓缩机用于回收细粒煤泥，溢流水作为循环水再次使用[8]。煤泥水处理控制系统主要包括自动加药系统、浓缩池底流回收系统两部分，控制流程为在煤泥水中添加药剂、在浓缩池中沉降、经底流进入压滤系统。

2 方案实现

2.1 系统设计

选煤厂煤泥水处理控制系统设计框图见图1所示，由主控制系统、浓缩池底流回收系统、自动加药系统以及HMI四部分组成，各部分之间通过CAN总线通讯完成数据交互。主站控制系统主要实现的功能包括：①周期性采集煤泥水入料流量、入料浓度传感器数据，若数据正确则用于煤泥水控制；若数据错误则触发报警；②周期性采集溢流水浊度并通过无线传输模式输送至主站控制器；③完成对底流泵、底流阀、加药泵的逻辑控制；④采集浓缩池底流回收系统、自动加药系统运行数据并传送至煤泥水控制系统HMI。

图1 选煤厂煤泥水处理控制系统设计框图

2.2 浓缩池底流回收系统

浓缩池底流回收系统用于实现底流压滤以及底流送料功能，协调底流和压滤系统协同工作，同时完成与主站控制系统的CAN总线通讯，硬件连接如图2 所示。该系统的核心控制器选用BeckHoff的CX8050 CPU，并根据DI、DO、AI、AO进行系统扩展[9-10]。监测1#～3#桶液位的液位计选用基于超声波非接触检测原理的CZTZ-01 型液位传感器，触头沿安装方向发射超声波，遇到接触物后进行反射并精确测量桶内液位。该超声波液位传感器输出4～20 mA电流信号，经控制器接收并A/D转换后输出实际液位值。用于控制底流泵的阀门选用Z973X/H-6 型刀型闸阀，可实现电动远程控制并实时显示阀门开度，提高了阀门的控制精度。

图2 浓缩池底流回收系统硬件

浓缩池底流回收系统的CX8050 CPU的输入、输出点配置如表1 所示，硬件接线以及软件编程时需严格按照表1 进行设计。软件实现时，将该系统分为系统初始化模块、模拟量采集模块、通讯模块、底流泵和阀控制模块、底流泵和阀运行指示模块、故障报警模块以及系统输出状态更新模块。各模块之间通过输入、输出参数以及返回值完成数据、指令的交互。