DPR5000助滤剂自动加药装置的研制与应用

王 帅，任建宾，李晓强

（华阳新材料科技集团有限公司，山西 阳泉 045000）

引言

新景矿洗煤厂的煤泥水在压滤过程中常伴随滤布堵塞、滤饼致密化、透气性差、脱水速率低、滤饼水分高、处理能力低等严重问题。通过在煤浆中添加助滤剂的方法可以在不变更现有过滤设备和选煤工艺的情况下，降低滤饼水分，缩短压滤时间，达到提高压滤效果的目的[1-4]。助滤剂的添加方法有人工和机械自动两种。人工加药的加入量及添加速度仅凭经验，容易造成药剂溶液浓度不稳定，干粉易打团，搅拌不充分，溶解不彻底，造成药剂浪费，甚至堵塞管路。而采用自动加药装置将助滤剂添加到压滤机前的搅拌桶中，可以解决人工添加助滤剂的弊端[5-7]。

本文根据新景矿洗煤厂的现场情况研究一套自动加药装置将新型复合助滤剂添加到煤泥压滤机中，实现助滤剂的自动化、智能化添加，达到降低滤饼水分，缩短压滤时间的效果。

1 助滤剂自动加药装置的研发

1.1 助滤剂自动加药装置的工作原理

助滤剂自动加药装置是一种将搅拌箱和储药箱集成到一体的独立系统。图1 为助滤剂自动加药装置示意图。助滤剂自动加药装置的工作工程如下：首先，由人工将粉末状助滤剂加入到干粉料斗中。干粉料斗顶端设置一滤网，可对助滤剂进行预先除杂。然后，位于干粉料斗下方的喂料机内部设有螺旋输送机将助滤剂输送到加热料斗内进行除湿。助滤剂除湿后被加热斗下方的文氏管所产生的负压作用吹送到混料室预混，并在水幕的保护下到达搅拌桶进行充分搅拌。最后，PLC 控制的转排控制阀打开，药液进入储药箱储存。转排完后，进水控制阀打开进入到下一制备过程。储药桶内存储的药液，经螺杆泵在PLC 控制下输送到加药点。

图1 助滤剂自动加药装置示意图

1.2 助滤剂自动加药装置的研制

该助滤剂自动加药装置包括助滤剂计量、助滤剂输送、助滤剂自动加湿搅拌、药液熟化和储存、药液计量输送五部分。

1.2.1 助滤剂计量

粉末状的助滤剂经人工加入到干粉料斗中后，由其下方的喂料机内部的螺旋输送机将助滤剂输送到加热料斗中。螺旋输送机的给料量大小由PLC 进行精确计量和控制。为了防止空气湿度相对较大时助滤剂会变得潮湿并有可能粘到给料机侧壁上，在干粉料斗中设计了加热装置。加热装置的加热时间也由PLC 控制，这样就完全克服了助滤剂的凝结现象。

1.2.2 助滤剂输送

助滤剂在加热料斗中经均匀加热除去水汽后在重力和空气负压作用下滑移到加热料斗底部的文氏管中。漩涡气泵产生的高速气流在文氏管中形成负压将助滤剂吸入文氏管并沿管道输送到混料室中。

1.2.3 助滤剂自动加湿搅拌

助滤剂和清水在混料室内简单混合后被送入搅拌桶，在搅拌桶中进行充分搅拌。药液搅拌好后在转排阀的作用下排放到储药箱中。转排阀的开闭由PLC 控制。

1.2.4 药液熟化和储存

药液在储药箱中经过充分熟化后暂时存放在储药箱中。药液储存时间不超过24 h。

1.2.5 药液计量输送

药液计量输送由两台螺杆泵实现。这两台螺杆泵共用一根进料歧管和储药箱相连，每台螺杆泵都有独立的开关阀。由PLC 控制器螺杆泵，使助滤剂的投加量可实现适时控制。

本文研制的助滤剂自动加药装置型号为DRP5000。PLC 采用西门子S7-200，通讯采用RS485（西门子）与触摸屏直接通讯，可扩展以太网、MODBUS、PROFIBUS 通讯接口，方便与总控室的远距离通讯。助滤剂自动加药装置的技术参数见表1，主配置功率见表2。

表1 DRP5000助滤剂自动加药装置的技术参数

表2 自动加药系统的主配置功率

1.3 控制系统的操作步骤

DRP5000助滤剂自动加药装置的控制系统操作步骤如图2 所示。

图2 自动控制系统操作步骤

1.4 自动加药装置的创新改进

本助滤剂自动加药装置相对于传统自动加药装置具有如下创新改进：

1）干粉料斗中的助滤剂暴露在空气中容易受潮而结块，并粘在器壁上，造成药剂添加困难。本加药装置在干粉料斗及其药剂出口设置了加热措施，防止药剂受潮结块。

2）粉料在喂料机内部容易形成架桥，造成螺旋输送机空转而不能排料。传统加药装置在外部设置振动电机破坏粉料架桥，提高粉料输送效率。但振动电机启动时振动力大，影响加药系统的正常运行。本加药装置将喂料机内部的螺旋输送机设计为大螺旋套小螺旋，破坏粉料架桥，提高了粉料输送效率。

3）当设备长时间停机不运行时，干粉料斗中残留药剂若不及时清理会受潮结块，影响设备使用。本加药装置在干粉料斗下部设计了排料口，可将残留粉料排除并装袋储存，避免了传统设备停机后药剂不好导出，在料斗中受潮结块。

1.5 助滤剂自动加药装置的安装

1.5.1 施工条件

经过现场实地勘测，选煤厂压滤车间具备安装助滤剂自动加药装置的条件如，空间：压滤车间二层目前有9.6 m×2.6 m 平面可供安装自动加药装置，空间位置可以满足自动加药机的安装布置；供电：压滤车间二层现有配电室并有一套富余配电柜，加药系统供电可从该配电室接线取电；供水：临近的新压滤车间设有压滤机入料泵机械密封冷却水箱，来源为消防用水，可提供不间断供水，目前二寸管路已铺设至一楼压滤机入料泵处，药剂溶解用水可以在此管路上焊接铺设；安装：压滤车间二层现有行程覆盖车间全平面的电动葫芦桥式起重机，可为施工吊运设备材料提供便利条件。

1.5.2 安装顺序

采取从下往上的顺序安装，即储药箱、搅拌箱和排料管路、梯子和栏杆、搅拌系统、附属管路、电源。图3 为助滤剂自动加药装置安装图。

图3 助滤剂自动加药装置安装图

2 工业试验效果

本文进行了助滤剂自动加药装置添加助滤剂的工业压滤试验。现场按照0.3%的药剂浓度中制备药剂，溶解1 h 后开始进行压滤试验。试验结果见下页表3。

表3 工业压滤时间及滤饼水分实验结果

从工业压滤试验结果可知，该助滤剂自动加药装置在运行过程中能够稳定连续地向搅拌桶中加入助滤剂。添加助滤剂后，压滤机的压滤效果明显改善，压滤时间平均缩短了6 min 左右。滤饼脱落正常，无粘滤布、堵滤布网眼现象出现，且出水较不加药前更加纯净，滤饼水分平均降低了2.0%。

3 结论

通过实地勘测，结合现场实际需求，经技术改进研制了助滤剂自动加药装置，并进行了自动添加助滤剂进行压滤的工业试验，结果表明该助滤剂自动加药装置能够稳定连续地向搅拌桶中加入助滤剂，且助滤效果良好，压滤效果明显改善，压滤时间平均缩短约6 min，滤饼水分（质量分数）平均降低2.0%。