DPR5000助濾劑自動加藥裝置的研制與應用

王 帥，任建賓，李曉強

（華陽新材料科技集團有限公司，山西 陽泉 045000）

引言

新景礦洗煤廠的煤泥水在壓濾過程中常伴隨濾布堵塞、濾餅致密化、透氣性差、脫水速率低、濾餅水分高、處理能力低等嚴重問題。通過在煤漿中添加助濾劑的方法可以在不變更現有過濾設備和選煤工藝的情況下，降低濾餅水分，縮短壓濾時間，達到提高壓濾效果的目的[1-4]。助濾劑的添加方法有人工和機械自動兩種。人工加藥的加入量及添加速度僅憑經驗，容易造成藥劑溶液濃度不穩定，干粉易打團，攪拌不充分，溶解不徹底，造成藥劑浪費，甚至堵塞管路。而采用自動加藥裝置將助濾劑添加到壓濾機前的攪拌桶中，可以解決人工添加助濾劑的弊端[5-7]。

本文根據新景礦洗煤廠的現場情況研究一套自動加藥裝置將新型復合助濾劑添加到煤泥壓濾機中，實現助濾劑的自動化、智能化添加，達到降低濾餅水分，縮短壓濾時間的效果。

1 助濾劑自動加藥裝置的研發

1.1 助濾劑自動加藥裝置的工作原理

助濾劑自動加藥裝置是一種將攪拌箱和儲藥箱集成到一體的獨立系統。圖1 為助濾劑自動加藥裝置示意圖。助濾劑自動加藥裝置的工作工程如下：首先，由人工將粉末狀助濾劑加入到干粉料斗中。干粉料斗頂端設置一濾網，可對助濾劑進行預先除雜。然后，位于干粉料斗下方的喂料機內部設有螺旋輸送機將助濾劑輸送到加熱料斗內進行除濕。助濾劑除濕后被加熱斗下方的文氏管所產生的負壓作用吹送到混料室預混，并在水幕的保護下到達攪拌桶進行充分攪拌。最后，PLC 控制的轉排控制閥打開，藥液進入儲藥箱儲存。轉排完后，進水控制閥打開進入到下一制備過程。儲藥桶內存儲的藥液，經螺桿泵在PLC 控制下輸送到加藥點。

圖1 助濾劑自動加藥裝置示意圖

1.2 助濾劑自動加藥裝置的研制

該助濾劑自動加藥裝置包括助濾劑計量、助濾劑輸送、助濾劑自動加濕攪拌、藥液熟化和儲存、藥液計量輸送五部分。

1.2.1 助濾劑計量

粉末狀的助濾劑經人工加入到干粉料斗中后，由其下方的喂料機內部的螺旋輸送機將助濾劑輸送到加熱料斗中。螺旋輸送機的給料量大小由PLC 進行精確計量和控制。為了防止空氣濕度相對較大時助濾劑會變得潮濕并有可能粘到給料機側壁上，在干粉料斗中設計了加熱裝置。加熱裝置的加熱時間也由PLC 控制，這樣就完全克服了助濾劑的凝結現象。

1.2.2 助濾劑輸送

助濾劑在加熱料斗中經均勻加熱除去水汽后在重力和空氣負壓作用下滑移到加熱料斗底部的文氏管中。漩渦氣泵產生的高速氣流在文氏管中形成負壓將助濾劑吸入文氏管并沿管道輸送到混料室中。

1.2.3 助濾劑自動加濕攪拌

助濾劑和清水在混料室內簡單混合后被送入攪拌桶，在攪拌桶中進行充分攪拌。藥液攪拌好后在轉排閥的作用下排放到儲藥箱中。轉排閥的開閉由PLC 控制。

1.2.4 藥液熟化和儲存

藥液在儲藥箱中經過充分熟化后暫時存放在儲藥箱中。藥液儲存時間不超過24 h。

1.2.5 藥液計量輸送

藥液計量輸送由兩臺螺桿泵實現。這兩臺螺桿泵共用一根進料歧管和儲藥箱相連，每臺螺桿泵都有獨立的開關閥。由PLC 控制器螺桿泵，使助濾劑的投加量可實現適時控制。

本文研制的助濾劑自動加藥裝置型號為DRP5000。PLC 采用西門子S7-200，通訊采用RS485（西門子）與觸摸屏直接通訊，可擴展以太網、MODBUS、PROFIBUS 通訊接口，方便與總控室的遠距離通訊。助濾劑自動加藥裝置的技術參數見表1，主配置功率見表2。

表1 DRP5000助濾劑自動加藥裝置的技術參數

表2 自動加藥系統的主配置功率

1.3 控制系統的操作步驟

DRP5000助濾劑自動加藥裝置的控制系統操作步驟如圖2 所示。

圖2 自動控制系統操作步驟

1.4 自動加藥裝置的創新改進

本助濾劑自動加藥裝置相對于傳統自動加藥裝置具有如下創新改進：

1）干粉料斗中的助濾劑暴露在空氣中容易受潮而結塊，并粘在器壁上，造成藥劑添加困難。本加藥裝置在干粉料斗及其藥劑出口設置了加熱措施，防止藥劑受潮結塊。

2）粉料在喂料機內部容易形成架橋，造成螺旋輸送機空轉而不能排料。傳統加藥裝置在外部設置振動電機破壞粉料架橋，提高粉料輸送效率。但振動電機啟動時振動力大，影響加藥系統的正常運行。本加藥裝置將喂料機內部的螺旋輸送機設計為大螺旋套小螺旋，破壞粉料架橋，提高了粉料輸送效率。

3）當設備長時間停機不運行時，干粉料斗中殘留藥劑若不及時清理會受潮結塊，影響設備使用。本加藥裝置在干粉料斗下部設計了排料口，可將殘留粉料排除并裝袋儲存，避免了傳統設備停機后藥劑不好導出，在料斗中受潮結塊。

1.5 助濾劑自動加藥裝置的安裝

1.5.1 施工條件

經過現場實地勘測，選煤廠壓濾車間具備安裝助濾劑自動加藥裝置的條件如，空間：壓濾車間二層目前有9.6 m×2.6 m 平面可供安裝自動加藥裝置，空間位置可以滿足自動加藥機的安裝布置；供電：壓濾車間二層現有配電室并有一套富余配電柜，加藥系統供電可從該配電室接線取電；供水：臨近的新壓濾車間設有壓濾機入料泵機械密封冷卻水箱，來源為消防用水，可提供不間斷供水，目前二寸管路已鋪設至一樓壓濾機入料泵處，藥劑溶解用水可以在此管路上焊接鋪設；安裝：壓濾車間二層現有行程覆蓋車間全平面的電動葫蘆橋式起重機，可為施工吊運設備材料提供便利條件。

1.5.2 安裝順序

采取從下往上的順序安裝，即儲藥箱、攪拌箱和排料管路、梯子和欄桿、攪拌系統、附屬管路、電源。圖3 為助濾劑自動加藥裝置安裝圖。

圖3 助濾劑自動加藥裝置安裝圖

2 工業試驗效果

本文進行了助濾劑自動加藥裝置添加助濾劑的工業壓濾試驗?，F場按照0.3%的藥劑濃度中制備藥劑，溶解1 h 后開始進行壓濾試驗。試驗結果見下頁表3。

表3 工業壓濾時間及濾餅水分實驗結果

從工業壓濾試驗結果可知，該助濾劑自動加藥裝置在運行過程中能夠穩定連續地向攪拌桶中加入助濾劑。添加助濾劑后，壓濾機的壓濾效果明顯改善，壓濾時間平均縮短了6 min 左右。濾餅脫落正常，無粘濾布、堵濾布網眼現象出現，且出水較不加藥前更加純凈，濾餅水分平均降低了2.0%。

3 結論

通過實地勘測，結合現場實際需求，經技術改進研制了助濾劑自動加藥裝置，并進行了自動添加助濾劑進行壓濾的工業試驗，結果表明該助濾劑自動加藥裝置能夠穩定連續地向攪拌桶中加入助濾劑，且助濾效果良好，壓濾效果明顯改善，壓濾時間平均縮短約6 min，濾餅水分（質量分數）平均降低2.0%。