Zagadnienia regulacji ekstremalnej w produkcji koncentratów węgla

Autorzy: S. Cierpisz, J. Pielot

Istotnym problemem technologicznym jest zapewnienie stałej jakości produktów wzbogacania (zawartość popiołu, zawartość wilgoci, wartości opałowej) w warunkach zmiennych charakterystyk nadawy (skład ziarnowy, charakterystyka wzbogacalności) oraz zmiennej efektywności rozdziału maszyn wzbogacających. Poszczególne procesy technologiczne wyposaża się w układy automatyki poprawiające ich odporność na występujące zakłócenia, np. układy stabilizacji gęstości cieczy ciężkiej w procesach wzbogacania węgla grubego lub układy regulacji odbioru produktów dla osadzarek.

W procesach flotacji kontroluje się ilość powietrza do aeracji, poziom mętów w komorach, ilość części stałych w nadawie oraz ilość odczynników flotacyjnych dodawanych w celu poprawienia efektywności procesu i racjonalnego zużycia odczynników. W powyższych układach główny nacisk kontroli i sterowania automatycznego jest położony na stabilizację parametrów jakościowych produktów. Wynika to z wagi utrzymania jakości produktów handlowych w danej klasie cennikowej i poprawienia stabilności produkcji określonej warunkami kontraktu sprzedaży węgla.

Produkcja koncentratów węgla energetycznego lub koksowego odbywa się często w równoległym układzie wzbogacalników cieczy ciężkich, osadzarek i flotacji. W układzie takim istnieje optymalny punkt pracy (ekstremum globalne), dla którego uzyskuje się maksymalną ilość koncentratu końcowego o zadanej zawartości popiołu.

Wzrost ilości koncentratu uzyskiwanego w punkcie ekstremalnym w stosunku do praktycznych sposobów prowadzenia układu technologicznego może wynosić 3-5% wychodu koncentratu. Istnieje więc możliwość uzyskania istotnego zwiększenia ilości produkcji o zadanej jakości (cenie) uzasadniająca praktyczną realizację omawianego układu sterowania.

W artykule przedstawiono układy sterowania maksymalizujące ilość koncentratu o zadanej jakości, które wykorzystują algorytmy poszukiwania optymalnego punktu pracy poprzez krokowe zmiany gęstości rozdziału w równoległych procesach grawitacyjnego wzbogacania węgla w cieczach ciężkich i osadzarkach. W osadzarkach można mówić jedynie o pośrednim wpływaniu na gęstość rozdziału produktów poprzez np. zmianę ustawienia położenia pływaka sprzężonego z układem wygarniania produktu dolnego z osadzarki.

Rozważania można uogólniać na układ technologiczny obejmujący również proces flotacji w przypadku wzbogacania węgli koksowych.

W procesie flotacji steruje się ilością powietrza do aeracji, ilością odczynników flotacyjnych i poziomem piany/mętów w komorach. Nie zmienia to koncepcji sterowania w rozpatrywanym układzie.