煤泥水加药论文：煤泥水加药体系运用讨论

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本文作者：詹德宽作者单位：铁法能源公司

自动加药系统的工作原理

系统结构如图1所示，聚丙烯酰胺溶解搅拌药桶总加水量10m3，30min完成。加水到2m3搅拌器启动，斗式提升机开始上料。上料是均匀定量地把聚丙烯酰胺粉剂输送到预混器，在预混器中，聚丙烯酰胺和旋转水流混合，然后进入搅拌桶。上药的速度由PLC控制斗式提升机驱动轮的转速来调节。加水完成以后搅拌器继续搅拌30min，聚丙烯酰胺就能充分溶解，配制好的0．2％（重量比）药液放入聚丙烯酰胺药剂池。当储料箱到低料位时，电容料位传感器报警，提升机停止上料。为提高干粉的流动性，储料箱中有机械振动装置。斗式提升机的链条上有许多小料斗，固定容积的料斗在储料箱中充满，料斗升至提升机顶部最高点处翻转料斗实现卸料。只要控制输送链条的速度就能计量，斗式提升机是容积计量。储料箱装在地面上，最高点距离地面不超过800mm，方便工人上料。预混器中的干粉药剂极易吸潮结块，因此装有螺旋破碎装置。搅拌桶上的液位计有两个作用，一是提供加水到位信号，PLC关闭进水电动阀；二是将配制好的药液排放液位下降的速度反馈给PLC，PLC由此判断过滤器堵塞的程度，严重时发出报警信号。过滤器中的杂物需人工清除。聚丙烯酰胺药剂池高液位时，搅拌桶不工作，中等液位时搅拌桶恢复工作，低液位时加药泵不工作，且报警。高液位和中液位之间有10m3的空间，刚好能容下一桶配制好的聚丙烯酰胺溶液。

自动加药控制系统的组成及控制原理

1自动加药控制系统的组成及功能

自动加药控制系统由5部分组成，见图2。（1）可编程控制器（PLC），是控制系统的核心。PLC可使系统配置灵活，可搭载多种基本单元、扩展单元和扩展模块，组成不同I／O点和不同功能的控制系统。（2）主站。主站为电源空气开关、模拟量模块、光端机及隔离继电器提供承载平台，主站控制柜内配置有DC24V电源。（3）上位机，可以是一台或几台PC机。操控人员也可以使用上位机组态流程图开启和关闭任何设备和阀门。（4）厂级局域网。局域网的形成可以实现厂内相关管理人员随时随地登陆组态软件，监视自动加药流水线的状态。（5）远程控制站。属主站控制柜的远程部件，以触摸屏控制的形式来开启和关闭流程中的设备。

2自动控制系统控制原理

大平煤矿选煤厂煤泥水自动加药控制系统选用三菱可编程控制器（PLC），型号为FX2N－48MR－001。1个输入扩展模块FX2N－16EX（扩展16个输入点），1个RS－485通讯用的扩展板FX2N－485－BD，1个8通道模拟量输入模块FX2N－8AD，1个8通道模拟量输出模块FX2N－8DA；485通讯扩展板用于和上位连接通讯。模拟量输入模块用于把现场的测量信号传给PLC，如流量、浓度、煤泥厚度等；模拟量输出模块用于控制现场的控制单元，如加药泵等，触摸屏作为现场的人机接口，可显示流程、报警和各控制单元的状态（如阀门的开关、流量、液位、浓度、煤泥厚度等和各种曲线图等），还能通过触摸屏设定参数，控制各设备的运行。通过上位机能把每天各参数的运行曲线保存打印，还可以在上位机上把各参数的运行数据做成表格保存、打印，保存的天数取决于硬盘的容量，在上位机也能远程控制所有操作。

3自动加药控制系统特点

（1）采用模块化、集散型结构，保证扩展性、开放性和稳定性；（2）所有操作都有手动和自动两种方式；（3）各被控制对象和监控数据都能在触摸屏和上位机实时显示，且能以表格或曲线形式存档，能历史查询；（4）故障报警响应准确及时，能存档查询；（5）采用标准网络，能与厂级公用系统联网。

工业性试验结果

药剂浓度与浓缩机入料、溢流、底流浓度呈现一定的关系，试验结果如表1所示。（1）溢流浓度值与药剂浓度值成反相关关系，即溢流浓度随着药剂浓度的升高而降低。而当药剂浓度大于等于0‰时，溢流浓度维持在0．5g／L，此时可视为循环水较清澈。（2）底流浓度值与药剂浓度值成正相关关系。而当药剂浓度大于等于2．5‰时，底流浓度过高，易导致耙式浓缩机负荷过重，甚至导致洗煤生产中断。（3）综上试验结论，该选煤厂尾水处理所使用的絮凝剂浓度不宜超过2．5‰；再从浓缩池入料浓度结果来看，当浓度为2．0‰时，入料浓度最低，即尾水处理效率处在较高点。所以，该厂尾水处理所配制的絮凝剂理论浓度定为2．0‰。

技术经济效益分析

（1）浓缩机浓缩效率提高10％以上，溢流中微细颗粒明显减少，即使连续洗煤生产，溢流仍可保持清水状态。同时，底流浓度、粒度的变化也为压滤生产创造了有益的条件，有效提高了压滤煤泥产量。（2）加药系统改造前，聚丙烯酰胺粉剂由人工投加，而这一过程常由于粉剂不均匀造成结块不能充分溶解，造成大约10％的浪费；由于人工添加药液量和添加时间的相对盲目性，投加聚丙烯酰胺药液和净水剂药液，又造成大约20％的浪费。综合起来，聚丙烯酰胺浪费了30％。而实现自动化加药以来，提升机的卸料斗可实现定量均匀的卸料，且PLC浊度计模块可以较准确的探测到洗水浓度，从而更准确的判断加药时间和加药量，杜绝了聚丙烯酰胺的浪费。聚丙烯酰胺价格按12500元／t计，改造前每月聚丙烯酰胺耗用以平均8t计，年用聚丙烯酰胺96t，采用自动加药系统后，每年节省聚丙烯酰胺药费36万元。（3）净水剂以72t／月计，年用净水剂864t，净水剂浪费了20％，净水剂价格按1790元／t计，采用自动加药系统每年节省药剂费30．9万元。（4）自动控制及提高溶解药效，不但节省药剂的费用，而且还能节约大概30％～40％的电能。平均节电按35％计算，现在每天用电450kW•h，电费按0．6元／kW•h计算，则每年约节省电费4万元。（5）加药系统现有两名操作员，人员不减，但降低了劳动强度，提高了系统的自动化程度，便于系统的运行、监控及控制，延长设备的使用寿命。

结论

（1）该絮凝剂自动加药系统设计新颖，运行稳定可靠，在浓缩系统应用中，实现对煤泥沉降速度和澄清水浊度的监测和控制，加快了煤泥浓缩和沉淀效果。（2）据统计，煤泥水自动加药系统改造以后，每年可节约系统运行各项费用约70万元；使用该系统19个月的时间，节约总额将与项目投资总额持平。（3）系统设计最优化，配置简洁，性价比高，采用PLC和变频器控制，系统全自动化运行无需人工操作。