基于专家控制系统的TBS干扰床分选机的应用

张丙申

(平顶山天安煤业股份有限公司 田庄选煤厂，河南 平顶山 467013)

基于专家控制系统的TBS干扰床分选机的应用

张丙申

(平顶山天安煤业股份有限公司 田庄选煤厂，河南 平顶山 467013)

为了提高精煤产率，实现粗煤泥的有效分选，田庄选煤厂采用基于专家控制系统的TBS干扰床分选机对1～0.25 mm粒级煤泥进行分选，并阐述了TBS干扰床分选机的操作要点。该设备的应用实现了四级选煤工艺系统的构建，精煤产率显著提高，不但解决了煤泥分选系统中存在的问题，而且为粗煤泥分选系统技改中有效运用TBS干扰床分选机提供了一个新思路。

粗煤泥分选机；四级选煤工艺；专家控制策略

田庄选煤厂是隶属于平顶山天安煤业股份有限公司的全重介大型炼焦煤选煤厂，于上世纪70年代投产，原设计能力为3.50 Mt/a。经过近些年的产业升级改造与技术创新后，原煤实际处理能力提高到10 Mt/a。该选煤厂入选原煤来源于中国平煤神马集团下属的15座矿井，煤种为炼焦煤，原煤以全粒级(<300 mm)入选，主导产品为1/3焦精煤和焦精煤，具有低灰、低硫、高发热量、高粘结性、质量稳定等特点。

随着采煤机械化程度的提高和地质条件的变化，原煤中的细粒级含量越来越多，1～0.5 mm粒级原煤在重介质旋流器中很难得到有效分选，同时<0.5 mm粒级煤泥在搅拌式浮选机中极易“跑粗”。为了提高煤炭分选效果和精煤产率，田庄选煤厂采用基于专家控制系统的TBS干扰床分选机对1～0.25 mm粒级煤泥进行分选。

1 优化选煤工艺

田庄选煤厂原设计工艺为三级选煤工艺(图1)，采用双层直线振动筛将入选原煤分成(湿法分级)>18、18～2.5、<2.5 mm三个粒级后，通过独立的粗煤泥分级系统对<2.5 mm粒级进行处理。在对该粒级处理过程中，采用分级粒度为0.5 mm的振动筛进行把关，由于其分级效率通常只能达到70%，导致大量<0.5 mm 粒级煤泥进入重介系统，这给后序的脱泥、脱介作业带来很大困难；此外，>0.5 mm粒级煤泥进入浮选系统后，易使浮选尾矿“跑粗”，进而导致浮选精煤产量下降，造成焦精煤资源大量浪费。

为了提高精煤产率，实现企业经济效益最大化，田庄选煤厂对原选煤工艺进行了优化，构建了四级选煤工艺系统。优化后的选煤工艺为块煤采用斜轮重介质分选机和浅槽重介质分选机主再选、末煤采用两产品重介质旋流器分选、粗煤泥采用TBS干扰床分选机分选、细煤泥浮选的四级选煤工艺，田庄选煤厂原煤四级分选原则流程如图2所示。

图1 田庄选煤厂原煤三级分选原则流程

图2 田庄选煤厂原煤四级分选原则流程

2 TBS干扰床分选机操作要点

实现粗煤泥高质量分选的关键是合理控制入料粒度和浓度，把控好专家控制系统和精矿脱泥质量，只有控制好入料质量和分选过程及精矿脱泥作业，才能更好地控制粗精煤质量。

2.1 入料的脱泥与浓缩处理

针对TBS干扰床分选机入料粒度偏细、浓度偏低及<0.5 mm粒级煤泥脱泥效果不好的问题，首先对其入料进行脱泥、浓缩处理。将TBS干扰床分选机原入料桶改成入料角锥沉淀桶，即将原入料桶高度增加，增设溢流槽与中心入料稳流桶，并铺设溢流管道使溢流进入浮选入料方池，以改善入料粒度和浓度，解决脱泥筛筛下水流量与TBS干扰床分选机入料泵流量的平衡问题。TBS干扰床分选机进料后剩余的脱泥筛筛下水自流导入浮选入料池，既能保证TBS干扰床分选机的入料粒度和浓度，又能保证入料的脱泥效果。

2.2 基于专家控制策略的分选过程控制

(1)顶水压力控制。当TBS干扰床分选机结构参数一定时，影响分选密度的因素主要为入料性质、排料控制和顶水稳定程度。在某一时间段内入料性质处于稳定状态时，排料控制对分选密度有直接影响，而顶水稳定程度仍然是影响TBS干扰床分选机分选效果的决定因素。基于专家控制系统的TBS干扰床分选机顶水进口前安装有精密压力变送器和快速气动调节阀，二者可及时将检测信号传输至可编程序控制器的PLC，再利用PID调节器结合专家策略，实现基于设定压力的顶水进水阀门的自动调节，从而保证顶水压力稳定[1]。

(2)分选密度控制。一个PID控制回路很难实现对所有物料性质变化的检测、调节，而基于专家控制系统的TBS干扰床分选机采用“PID调节器+专家经验”的综合控制策略，通过探测床层内物料密度，实时调节排料阀的开度，进而有效控制实际分选密度[2]。

(3)综合控制。该TBS干扰床分选机配备的专家控制系统能够根据前后设备开停情况、顶水压力、分选密度变化等进行自动调节与提示，综合控制效果良好[3]。

2.3 精矿脱泥处理

TBS干扰床分选机的溢流精矿和底流尾矿还需进一步处理，精矿采用两级串联的ISB智能振网弧形筛脱泥分级，尾矿采用ZYHS高效可翻转弧形筛脱水分级。为了减少转排过程中的能量消耗，将TBS干扰床分选机布置在高层，方便精矿、尾矿自流进入相应的分级、脱泥设备。另外，根据粗精煤产品质量要求，实时检测粗精煤质量，并将检测结果及时反馈给专家控制系统，确保产品质量合格。

3 应用效果分析

基于专家控制系统的TBS干扰床分选机在田庄选煤厂投入使用后，实现了粗煤泥的有效分选，且不用添加任何介质和药剂，生产效果较好；此外，该分选机的成功应用克服了传统的重介与浮选工艺的不足，选煤工艺得以完善。TBS干扰床分选机不同产物的浮沉结果如表1所示，各产物不同密度级的产率对比结果如图3所示。

工业分选试验表明：当精矿灰分为10.90%时，产率为79.91%，尾矿灰分为77.17%，产率为20.09%，实际分选密度1.79 g/cm3，不完善度为0.095，可能偏差为0.075 g/cm3，数量效率为98.15%，说明基于专家控制系统的TBS干扰床分选机应用效果较好，达到了预期目标。

表1 TBS干扰床分选机产物浮沉结果

图3 TBS干扰床分选机各产物不同密度级的产率对比结果

4 经济效益

(1)重介系统介耗降低。末煤重介分选粒度下限和平均粒度提高后，不但改善了重介质旋流器的分选效果和处理能力，提高了脱泥效果，而且脱介筛筛孔扩大后，脱介难度下降，介质回收效果得到改善，系统介耗大幅下降。基于专家控制系统的TBS干扰床分选机投入使用后，系统介耗量下降了0.26 kg/t，按照磁铁矿粉价格880元/t计算，每年可节约介质成本229 万元。

(2)浮选系统药耗下降。经此改造后，浮选入料粒度分布均匀，有效解决了尾矿“跑粗”问题，不仅提高了浮选效率和浮选精煤产率，还使浮选系统药耗下降。改造后，浮选系统药耗量下降0.033 kg/t，按照浮选药剂8 487元/t计算，每年可节约药剂成本280万元。

5 结语

TBS干扰床分选机是一种经济、实用的粗煤泥分选设备，采用基于专家控制系统的TBS干扰床分选机对1～0.25 mm粒级粗煤泥进行分选，不但实现了粗煤泥的低成本、高效率处理，而且构建了完善的四级选煤工艺系统，为精煤数质量的提高奠定了物质基础。基于专家控制系统的TBS干扰床分选机在田庄选煤厂的成功应用，为传统的重介选煤工艺系统改造提供了有效的探索，为其他同类型选煤厂的技术改造提供了借鉴。

[1] 符东旭,卫中宽.CCS粗煤泥分选机的应用[J].煤炭加工与综合利用,2009(6):1-4.

[2] 张志文.TBS干扰床及其在粗煤泥分选中的应用[J].中国煤炭,2009,32(12):50-52.

[3] 符东旭,许登旺.干扰床煤泥分选机在中国的实践和发展[C].第16届国际选煤大会论文集.徐州:中国矿业大学出版社,2010.

Application of teetered bed separator (TBS) based on expert control system

ZHANG Bing-shen

(Tianzhuang Coal Preparation Plant, Pingdingshan Tian'an Coal Ming Co., Ltd., Pingdingshan, Henan 467013, China)

In order to improve yield of clean coal and separate coarse slime effectively, TBS based on expert control system is employed to separate coarse slime 1-0.25 mm in Tianzhuang coal preparation plant, and then its key operation is introduced. The application shows that built four-stage coal preparation processes can significantly improve the yield of clean coal, which provides a new method of TBS in modification on coarse coal slime system.

1001-3571(2015)05-0077-03

TD948.9

B

Keywordscoarse slime separator; four-stage coal preparation processes; expert control strategy

2015-10-12

10.16447/j.cnki.cpt.2015.05.020

张丙申(1964—)，男，河南省平顶山市人，工程师，从事选煤厂生产管理工作。

E-mail：patanna@sohu.com Tel: 0375-2740378