Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of effects of coal enrichment in jigs at changing grain composition of the feed

Pielot J., Pielucha W.

Mining – Informatics, Automation and Electrical Engineering

|

2016

|

R. 54, nr 2

48--54 [tekst ang.], 101--108 [tekst pol.]

EN

One of the basic coal preparation processes is coal preparation in water pulsating jigs. The efficiency of coal preparation depends on the washability of the raw coal feed and the shape of partition curves which, in turn, depend on the grain composition of the feed. Thus, when the grain composition changes, it is necessary to change the partition density of the jig (by changing the reception intensity of the undersized product) [2, 6]. The authors of the article attempted to estimate, tentatively, how an on-line analysis of the feed grain composition, in technological configurations with one or two jigs that successively prepare the concentrates, can improve the preparation efficiency with respect to the dynamic properties of the jig. The jig is an inertial object with time delay – transport delay. However, preparation processes of minerals have a non-linear character [4, 12] – equivalent parameters of the object are different for positive and negative changes in the set value. Dynamic effects of preparation were presented with respect to changes in the grain composition.

PL

Jednym z podstawowych procesów przeróbki węgla jest wzbogacanie w osadzarkach wodnych. Efekty tego procesu zależą od wzbogacalności węgla surowego oraz od składu ziarnowego nadawy. Przy zmianie składu ziarnowego, aby zachować stałą zadaną jakość koncentratu, konieczna jest zmiana gęstości rozdziału w osadzarkach (poprzez zmianę natężenia przepływu produktu dolnego). W artykule podjęto próbę wstępnego oszacowania, w jakim stopniu analiza składu ziarnowego nadawy (w trybie on-line) do układów technologicznych – jednej osadzarki oraz dwóch osadzarek wzbogacających posobnie – może poprawić efektywność wzbogacania, uwzględniając własności dynamiczne osadzarki. Osadzarka ma charakter obiektu inercyjnego z opóźnieniem czasowym – transportowym. Przedstawione zostały dynamiczne efekty wzbogacania przy zmianach składu ziarnowego nadawy.

2

Efekty wzbogacania węgla energetycznego w dwóch równoległych osadzarkach

Pielot J.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2010

|

R. 34, z. 4/1

231-240

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy wzbogacania grawitacyjnego węgla we fragmencie układu technologicznego przeróbki węgla - wzbogacania w dwóch osadzarkach. Uzyskane wyniki dotyczą szczegółowej analizy jednego z układów rozpatrywanych w opracowaniu [11]. Założone zostały zmiany gęstości rozdziału w jednej z osadzarek, a wyznaczone zostały optymalne gęstości rozdziału w drugiej osadzarce przy różnej zadanej jakości koncentratu końcowego. Podane zostały względne wartości produkcji dla rozpatrywanych przypadków wzbogacania.

EN

Stabilization of coal quality parameters is an important technological problem especially in the presence of variable raw coal characteristics such as coal size distribution and its washability. Local control systems for gravitational preparation processes have been introduced (the control of the density of separation in heavy media vessels and the refuse discharge in jigs) to compensate the influence of various disturbances on the performance of technology. The main task of these local control systems is to stabilize technological chosen parameters on the desired level, which makes it easier to keep the quality of coal within the limits of declared price and allows to control final products parameters according to the terms of the contract. Concentrates of steam or coking coal are often produced in a system of parallel processes of coal separation in heavy media vessels, jigs and flotation. In such a system there usually exists an optimal point of work (global extremum) for which the maximum amount of the final concentrate with desired ash content can be obtained. The final product of desired quality (ash content) can be produced for various set values of the densities of separation in both processes so that the blending of two components would give product of desired quality. Further analysis will show that the considered system has the characteristic of the extreme object i.e. that for the desired ash content in the product it is possible to choose optimal separation densities for which the system produces the maximum amount of the blend or the maximum value of the product [1]. In the paper an application of computer simulation program for coal preparation processes analysis and their control has been presented. The integral part of this software is an algorithm of searching the function algorithm of control target, i.e. the maximum production function of preset quality. In the paper is presented results of analysis part of coal preparation system, that is two jigs. These results relate detailed analyses one of certain of plant reviewed in the study [11]. Value of separation density was desired in one jigs, but in second jigs the value of separation density was calculated as optimum value. The density of separation in jigs can be changed indirectly, for instance by the adjustment of the float position linked with refuse removal gate. Relative values were given to the production for examined cases of enriching.

3

Analiza maksymalnej wartości produkcji przy wzbogacaniu różnych klas ziarnowych węgla energetycznego w osadzarkach

Pielot J.

Górnictwo i Geoinżynieria

|

2010

|

R. 34, z. 4/1

217-230

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy wzbogacania grawitacyjnego węgla we fragmencie układu technologicznego przeróbki węgla-wzbogacania w osadzarkach. Dla czterech wersji wzbogacania - z jedną, dwiema albo trzema osadzarkami wyznaczono optymalne gęstości rozdziału w osadzarkach przy różnej zadanej jakości koncentratu końcowego. Zasadnicza różnica warunków wzbogacania w poszczególnych wersjach układu technologicznego dotyczy różnych szerokości klas ziarnowych nadawy. Podane zostały względne wartości produkcji dla rozpatrywanych przypadków wzbogacania.

EN

Coal preparation plants are currently considering the introduction of more complex control procedures. Maximization of yields of desired quality saleable products or optimization of total economic effect of the plant production are main tasks for control systems at present. Design of such systems requires a thorough understanding of the whole technological process, its characteristics and interaction among unit operations in the plant. Computer simulation is a convenient tool for designing and evaluating complex coal preparation processes. It enables determination of expected results of coal processing and selection of an optimal strategy of the control of the whole plant [4]. In design of the coal preparation process control systems the computer simulation models are very useful. Computer simulation allows considering, in an efficient way, various variants of technological system solutions, analysing conditions of preparation process course in case of commercial contracts changed and while raw coals characteristics are changed [4]. In the paper an application of computer simulation program for coal preparation processes analysis and their control has been presented. The integral part of this software is an algorithm of searching the function algorithm of control target, i.e. the maximum production function of preset quality. The procedure how to determine the maximum production value has been presented in four exemplary technological systems with one, two or else three jigs. Results of power coal enrichment in considered technological systems have been presented in the paper. For four version of technological scheme and different production foredesign the optimal separation densities for each jigs have been calculated. The basic difference between four technological systems is connected with different size distribution of raw coal. Relative production value in considered cases have been show.

4

An analysis of effects of coal jigging after changes in the grain composition of a feed

Pielot J.

Archives of Mining Sciences

|

2010

|

Vol. 55, no 4

827-846

EN

In the article the results of coal jigging were presented. For four versions of enrichment - with one, two or three jigs - optimal density of partition in jigs was determined with various desired quality of a final concentrate. The substantial difference in conditions of enrichment in individual versions of a technological system refers to various widths of the feed grain classes. Then enrichment forecasts were made at optimal partition widths in jigs, but with changes in mass contents of grain classes of a feed for jigs. Relative production values were given for the considered enrichment cases.

PL

W zakładach wzbogacania węgla zmiany założeń produkcyjnych, wynikające z konieczności realizacji kontraktów handlowych, oraz różnorakie zakłócenia procesów produkcyjnych prowadzą do uzyskiwania różnych punktów pracy struktury technologicznej. Optymalne decyzje sterujące, maksymalizujące oczekiwane efekty sterowania nadrzędnego, np. uzyskania maksymalnej wartości produkcji o zadanej jakości, można rozwiązywać z wykorzystaniem optymalizacji statycznej (Cierpisz & Pielot, 1999a, 2001; Pielot, 2006). W artykule rozpatrzone zostały zagadnienia sterowania dotyczące fragmentu układu technologicznego - wzbogacania węgla energetycznego w osadzarkach. W literaturze od dawna podnoszony jest problem wzbogacania osadowego w wąskich klasach ziarnowych. Pomiędzy koncentratem a odpadami osadzają się bowiem małe ziarna kamienia i duże ziarna węgla - czyli tzw. ziarna równopadające. Warstwa tych ziarn ma tym większą grubość im szersza jest klasa ziarnowa wzbogacanego węgla surowego. Wzbogacanie w osadzarkach jest więc tym dokładniejsze, im węższe są klasy ziarnowe wzbogacanego węgla, co prowadzi jednak do konieczności stosowania większej liczby osadzarek (Krukowiecki, 1970, s. 160). Celem analiz przedstawionych w artykule jest najpierw porównanie wzbogacania tego samego węgla surowego w jednej, dwóch bądź trzech osadzarkach o łączonych koncentratach. Porównanie efektów wzbogacania, zwłaszcza wartości produkcji o zadanej jakości pozwala określić przyrost tej wartości w układach wzbogacania równoległego dwóch albo trzech osadzarek względem wartości produkcji uzyskiwanej z jednej osadzarki. Określenie przyrostu wartości produkcji może być ekonomiczną przesłanką rozbudowy układu wzbogacania. Następnie wykonane zostały obliczenia przy zmianach zawartości masowych klas ziarnowych w nadawie do osadzarek i zestawione zostały wyniki tych prognoz, co pozwala na ilościową ocenę różnic wartości produkcji i zawartości popiołu w koncentracie. W prognozach symulacyjnych wykorzystane zostały charakterystyki ilościowo-jakościowe nadawy trudno wzbogacalnej. W tablicy 1 przedstawione są charakterystyki składu ziarnowego, zaś w tablicy 2 przedstawiona jest charakterystyka gęstościowo-jakościowa. Jest to nadawa o charakterystyce wzbogacalności identycznej w przypadku wszystkich klas ziarnowych. Taki wybór pozwala łatwiej prześledzić wpływ różnej niedokładności wzbogacania w osadzarkach w różnych klasach ziarnowych. Przyjęto do obliczeń nadawę, zawierającą trzy klasy ziarnowe: 0,5-1 mm, 2-5 mm oraz 8-20 mm. W modelu osadzarki przyjęto, że dla tych trzech klas obowiązuje pięć uogólnionych krzywych rozdziału, które przedstawione są na rys. 1. Dwie pierwsze krzywe dotyczą klasy 0,5-1 mm (ważona wartość Ep = 0,177), kolejne dwie - klasy 2-5 mm (ważona wartość Ep = 0,082) zaś ostatnia krzywa - klasy 8-20 mm (Ep = 0,062). Prognozy wzbogacania przeprowadzone zostały dla czterech układów technologicznych. Pierwszy układ (I) to wzbogacanie węgla w pojedynczej osadzarce - rys. 2, kolejne dwa układy (IIa i IIb) to wzbogacanie węgla w dwóch osadzarkach rys. 3 a czwarty układ (III) to wzbogacanie w trzech osadzarkach każdej klasy ziarnowej nadawy oddzielnie - rys. 4. Układy dwóch osadzarek z rys. 3 różnią się wielkością otworów sita przesiewacza, a zatem w układzie IIa w osadzarce pierwszej wzbogacane są dwie najdrobniejsze klasy nadawy (1 i 2 w tab. 1) a w osadzarce drugiej klasa najgrubsza (3). W układzie IIb w osadzarce pierwszej wzbogacana jest najdrobniejsza klasy nadawy (1) a w osadzarce drugiej dwie pozostałe klasy (2 i 3). Na rysunku 5 zilustrowane są zmiany zawartości popiołu w poszczególnych koncentratach z osadzarek we wszystkich czterech układach technologicznych. Widoczne spore różnice zawartości popiołu są spowodowane jedynie różnymi niedokładnościami wzbogacania w osadzarkach w różnych klasach ziarnowych. Do obliczeń optymalizacyjnych wykorzystany został algorytm maksymalizacji produkcji o zadanej jakości, omówiony w pracach (Cierpisz & Pielot, 1997, 2001; Pielot, 1999), wykorzystujący modele tablicowe głównych operacji przeróbki węgla (Goodman & McCreery, 1980). Metodykę modelowania poszczególnych operacji oraz prognoz optymalizacyjnych przedstawiono w opracowaniach (Cierpisz & Pielot, 1999b, 2001). Wartość produkcji (PV), która jest funkcją celu algorytm maksymalizacji, określona jest w kolejnych układach (rys. 2-4) zależnościami (2a-2c). Do obliczania wartości produkcji wykorzystana została czwarta wersja formuły sprzedażnej z 2002 roku (Blaschke et al., 2003; Lorenz et al., 2002). Na rysunku 6 przedstawiono uzyskane wyniki względnej maksymalnej wartości produkcji, uzyskanej przy różnych zadanych zawartościach popiołu w koncentracie końcowym. Każdy punkt na tych wykresach uzyskany został przy każdorazowo optymalnych gęstościach rozdziału w poszczególnych przypadkach. Poziomem odniesienia była maksymalna możliwa do osiągnięcia wartość produkcji w układzie z jedną osadzarką. Kształt krzywych maksymalnej wartości produkcji ilustruje charakter układów technologicznych, które z punktu widzenia teorii sterowania są nieliniowymi obiektami ekstremalnymi. Przyrosty maksymalnej wartości produkcji w układach z dwiema lub trzema osadzarkami są dość znaczące - zwłaszcza dla dobrej wymaganej jakości koncentratu - i przedstawione są na rys. 7. Ze wstępnych szacunków kosztów wzbogacania wynika, że w przypadku układów równoległych przyrost wartości produkcji rekompensuje z nadwyżką koszty eksploatacyjne osadzarek. W przypadku więc gdy w zakładzie wzbogacania znajdują się dwie (trzy) osadzarki, to celowym działaniem jest skierowanie do nich różnych klas ziarnowych nadawy. Szczegółowych analiz wymaga natomiast rozstrzygnięcie kwestii, czy możliwe jest w odpowiednio krótkim czasie zrekompensowanie ewentualnych kosztów inwestycyjnych zakupu i instalacji nowej osadzarki - nadmienić należy, że może to być jednak mniejsza osadzarka o mniejszej wydajności, gdyż kierowana do niej byłaby tylko część nadawy. Oczywistym wydaje się również wzbogacanie w układzie równoległym z rozdzieleniem klas ziarnowych w przypadku gdy jedna osadzarka ma zbyt małą wydajność w stosunku do ilości węgla surowego. W celu prześledzenia zmian zawartości masowych poszczególnych klas ziarnowych w węglu surowym nadawa została rozdzielona na dwie nadawy o różnym składzie ziarnowym, co przedstawione jest w tabeli 3. Można założyć, że obie nadawy są mieszane ale znajdują się w osobnych zbiornikach i mogą być zadawane w różnych wzajemnych proporcjach. Zsumowanie obydwu nadaw w proporcjach N1 - 50% oraz N2 - 50% daje w efekcie tę samą charakterystykę składu ziarnowego jak w tabeli 1. Wszystkie dotąd przedstawione wyniki obliczeń dotyczą takiego właśnie przypadku. Również podane w tablicy 4 wartości gęstości rozdziału, zapewniające uzyskanie koncentratu końcowego o zadanej jakości, dotyczą równych proporcji nadaw. We wszystkich kolejnych obliczeniach, całkowita masa obydwu nadaw pozostawała zawsze bez zmian, zmieniały się jedynie proporcje ilościowe nadaw N1 i N2 w zakresach od 25:75% do 75:25%. Wzrost udziału nadawy N1 (przy jednoczesnym zmniejszaniu się udziału nadawy N2) oznacza większą ilość ziarn największych (klasa 3) wzbogacanych z mniejszą niedokładnością. Oznacza jednocześnie mniejszą ilość ziarn najdrobniejszych (klasa 1) wzbogacanych z większą niedokładnością. Udział ziarn pośrednich (klasa 2) pozostawał każdorazowo niezmienny. Zawartość popiołu w koncentracie końcowym przy zmianach proporcji nadaw N1 i N2 zmienia się najbardziej w układzie z jedną osadzarką, i to we wszystkich przypadkach przedstawionych na rys. 8. Jest to więc układ najbardziej wrażliwy na zmiany składu ziarnowego. Najbardziej odporny pod tym względem jest układ z trzema osadzarkami (III), w którym zakres zmian zawartości popiołu w koncentracie końcowym jest najmniejszy. Układy z dwiema osadzarkami - IIa i IIb są pod tym względem wzajemnie równoważne. Wychód koncentratu końcowego zasadniczo zawsze maleje - rys. 9. Również w przypadku wychodu koncentratu największy zakres zmian zachodzi w układzie I, a najmniejszy w układzie III. Znowu więc układ z jedną osadzarką jest najbardziej wrażliwy, natomiast układ z trzema osadzarkami najbardziej odporny na zmiany składu ziarnowego. Na rys. 10 przedstawione są zmiany wartości produkcji. Z rysunku wynika, że poprawa składu ziarnowego skutkuje zasadniczo wzrostem wartości produkcji. Najlepszym układem pod względem wartości produkcji jest układ z trzema osadzarkami, najgorszym układ z jedną osadzarką. Ponadto w układzie z jedną osadzarką w przypadku niższych zadanych zawartości popiołu poprawa składu ziarnowego daje w efekcie zmniejszenie wartości produkcji - rys. 10a. Ten bardzo niekorzystny efekt wynika z tego, że przy dobrej jakości koncentratu gęstość rozdziału jest względnie mała. W tablicach 5 i 6 podane są gęstości rozdziału w osadzarkach zapewniające uzyskanie koncentratu końcowego o zadanej jakości w przypadkach skrajnych rozpatrywanych proporcji nadaw N1 i N2. Na rys. 11 pokazane są zmiany maksymalnej wartości produkcji możliwej do uzyskania w układzie z jedną osadzarką przy różnych udziałach nadaw N1 i N2. Wzrost udziału nadawy N1, a więc poprawa składu ziarnowego skutkuje większą wartością produkcji, gdyż nawet pojedyncza osadzarka wzbogaca węgiel z coraz mniejszą niedokładnością. Bardzo podobny charakter zmian wartości produkcji ma miejsce w przypadku pozostałych układów. Na rys. 12 pokazane są zmiany maksymalnej wartości produkcji przy udziałach nadaw N1 25% i N2 75% (rys. 12a) oraz N1 75% i N2 25% (rys. 12b). Są to rysunki analogiczne do rys. 6b. W podsumowaniu artykułu sformułowano szereg wniosków. Krzywe rozdziału osadzarek mają kształt odbiegający od idealnej krzywej, co powoduje, iż w procesie wzbogacania grawitacyjnego pojawiają się ziarna błędne. Ponieważ w przypadku różnych klas ziarnowych nadawy krzywe rozdziału mają różny kształt, dlatego efekty wzbogacania są różne w poszczególnych klasach ziarnowych. Możliwy jest dobór gęstości rozdziału w osadzarkach, maksymalizujący wychód koncentratu o zadanej jakości (a więc maksymalizujący wartość produkcji). Układ technologiczny jest obiektem ekstremalnym a zatem możliwy jest dobór optymalnego punktu pracy. Optymalna jakość koncentratu, wynikająca z określonej charakterystyki wzbogacalności węgla surowego i zastosowanego układu technologicznego, powinna być znana osobom zawierającym kontrakty handlowe. Zawartość popiołu w ramach kontraktów powinna jak najmniej odbiegać od optymalnej. W przypadku małej wymaganej zawartości popiołu opłacalne jest stosowanie układu dwóch lub trzech osadzarek. Układ dwóch osadzarek (IIa) jest szczególnie godny polecenia w przypadku gdy pojedyncza osadzarka (układ I) ma zbyt małą wydajność. Wtedy zastosowanie dwóch (trzech) mniejszych osadzarek daje wymierne efekty ekonomiczne - oczywiście najistotniejsze w przypadku nadawy trudno wzbogacalnej. Zmiana składu ziarnowego powoduje - przy niezmiennych gęstościach rozdziału w osadzarkach - zmiany zawartości popiołu w koncentracie końcowym. Najbardziej pod tym względem wrażliwym jest układ z jedną osadzarką (I), najbardziej odpornym jest układ z trzema osadzarkami (III). Poprawa składu ziarnowego (w sensie wzrostu udziału ziarn większych przy jednoczesnym zmniejszeniu udziału ziarn mniejszych) powoduje zmniejszenie wychodu koncentratu końcowego. Najbardziej pod tym względem wrażliwym jest znowu układ z jedną osadzarką (I), najbardziej odpornym jest układ z trzema osadzarkami (III). W układzie III przy dobrej zadanej jakości koncentratu jego wychód nawet nieznacznie rośnie (rys. 9a). Poprawa składu ziarnowego skutkuje zasadniczo wzrostem wartości produkcji. W układzie z jedną osadzarką przy dobrej zadanej jakości koncentratu poprawa składu ziarnowego powoduje jednak zmniejszanie się wartości produkcji (rys. 10a). Zmniejsza się, we wszystkich rozpatrywanych układach, optymalna zawartość popiołu w koncentracie końcowym Możliwy do uzyskania wzrost wartości produkcji jest wartością godną zainteresowania dla technologów w zakładach wzbogacania węgla. Może to przyczynić się do poprawy efektywności dyspozytorskiego sterowania układów technologicznych. Ocena bieżącej wartości produkcji (na podstawie danych z wag taśmowych i popiołomierzy) oraz oszacowanie zakłóceń (np. własności technologicznych węgla surowego za pomocą pomiarów parametrów jakościowych oraz składu ziarnowego w trybie on-line), oddziałujących na obiekt sterowania mogą być wykorzystane do wypracowania odpowiednich korekt wartości zadanych parametrów rozdziału w ramach optymalizacji bieżącej.