Nowoczesna instalacja klarowania i zagęszczania mułów z wykorzystaniem zagęszczacza z płytami pochylonymi Metso.

Proces wzbogacania węgla prowadzony jest w trzech węzłach technologicznych:

- we wzbogacalniku cieczy ciężkiej typu DISA,
- osadzarkach,
- wzbogacalnikach spiralnych.

W toku przygotowania urobku do wzbogacania wydzielana jest klasa ziarnowa poniżej 0,1 mm. Jako produkt przelewowy baterii hydrocyklonów materiał ten stanowi nadawę na zagęszczacz promieniowy gdzie w procesie sedymentacji jest zagęszczany, a następnie filtrowany w prasach komorowych bądź taśmowych.. Dotychczas proces wzbogacania węgla prowadzony był w oparciu o jeden zagęszczacz promieniowy o średnicy 40m. Realizowane na coraz to wyższym poziomie zadania produkcyjne (10 – 12 tys. t węgla handlowego na dobę) spowodowały, iż powierzchnie klarowania zgęszczacza Dorra okazała się niewystarczającą. W celu poprawy pracy obiegu wodno-mułowego Inwestor zdecydował się na zabudowę nowego zagęszczacza mułów, który, dla wykorzystania istniejącej infrastruktury i sieci rurociągów miał zostać zlokalizowany obok istniejącego zagęszczacza.

Po przeprowadzeniu analiz, z kilku rozważanych wariantów wybrano zagęszczacz z płytami pochylonymi typu lamelowego firmy Metso.

Wybór zabudowy zagęszczacza charakteryzującego się kompaktową konstrukcją podyktowany był następującymi czynnikami:

- ograniczona przestrzeń przewidziana do zabudowy zagęszczacza,
- niższe koszty zabudowy w porównaniu do tradycyjnego zagęszczacza promieniowego,
- spełnienie zakładanych parametrów technologicznych dotyczących klarowności przelewu i zagęszczenia wylewu,
- krótszy czas zabudowy w porównaniu do tradycyjnego zagęszczacza promieniowego,

Projekt technologiczny jak również projekt budowlany wykonany został przez firmę Carbo Projekt. Część związaną z automatyką i sterowaniem przygotowała Carboautomatyka. Montaż instalacji oraz zagęszczacza dostarczonego przez Metso, wykonała firma Carbo Montaż.

Charakterystyka i zasada działania zagęszczacza lamelowego firmy Metso

Aby odpowiednio dobrać wielkość zagęszczacza do postawionego zadania wyznacza się wymaganą powierzchnię potrzebną do klarowania i zagęszczania. Wielkość tego parametru zależy od ilości podawanej nadawy, jej zagęszczenia, ciężaru właściwego części stałych, granulacji oraz od zdolności do sedymentacji. Niestety bardzo często pojawia się problem, że wyznaczona powierzchnia sedymentacji determinuje wielkość zagęszczacza, którego gabaryty są zbyt duże.

Zachowując wymaganą powierzchnię sedymentacji możliwe jest zastosowanie bardziej kompaktowej konstrukcji. Konstrukcja oparta jest na zastosowaniu układu pochylonych płyt usytuowanych równolegle w stosunku do siebie. Rozwiązanie to daje możliwość zwielokrotnienia powierzchni sedymentacji (klarowania i wstępnego zagęszczenia) na dużo mniejszej przestrzeni zabudowy co ilustruje rys. 1.

Rys. 1 – Powierzchnia klarowania i wstępnego zagęszczania

Rysunek nr 2 ilustruje zasadę szybszej sedymentacji w układzie lamelowym. W cylindrze pionowym następuje swobodna sedymentacja. Gdy pochylimy cylinder prędkość opadania pojedynczej cząstki jest znacznie szybsza. Droga swobodnej sedymentacji pojedynczej cząstki jest bardzo krótka, po czym cząstka wchodząc w kontakt ze ścianką cylindra zsuwa się po niej z dużo wyższą prędkością niż prędkość swobodnej sedymentacji. W przemysłowym zastosowaniu rolę ścianki po której zsuwają się cząstki pełnią płyty lamelowe.

Schemat pakietu płyt lamelowych przedstawiony został na rys.3

Na rysunku nr 4 przedstawiony został schemat konstrukcji zagęszczacza typu LTE z płytami pochylonymi.

Nadawa trafia do komory (1), w której następuje flokulacja. Następnie nadawa przez otwory boczne w pakietach płyt (2) trafia między pochylone płyty przepływając do każdej ze szczelin pomiędzy płytami. Proces klarowania zachodzi powyżej wlotu, co nie dopuszcza do mieszania sklarowanej cieczy z podawaną w sposób ciągły zawiesiną.

Sklarowany przelew poprzez rynnę przelewową (3) spływa grawitacyjnie przez komorę przelewu (4) powtórnie do procesu technologicznego.

Finalny etap zagęszczenia mułów odbywa się już w dolnej części zbiornika poprzez kompresję, z wykorzystaniem grabi (5) podobnie jak w tradycyjnych zagęszczaczach promieniowych. Napęd grabi (6) zabudowany jest na górnej platformie zagęszczacza.

Rys. 4– Schemat budowy zagęszczacza typu IPS, LTE

Układ sterowania i wizualizacji pracy zagęszczacza

Niewątpliwie ważnym elementem pracy zagęszczacza jest jego układ sterowania. Carboautomatyka przy współpracy z Metso zaprojektowała bezobsługowy system sterowania zagęszczaczem. Układ bazujący na pomiarze on-line zagęszczenia wylewu, w sposób ciągły reguluje wydajnością pomp mułowych w zależności od otrzymywanego zagęszczenia w wylewie.

Dzięki zastosowaniu klarometru, pobierającego próby z nadawy na bieżąco określana jest prędkość sedymentacji, a dzięki temu możliwe jest dozowanie zawsze optymalnej dawki flokulanta przy zmiennych parametrach nadawy. W płaszczu zagęszcza zainstalowane zostały manometry, dzięki którym możliwe jest otrzymywanie informacji o zbyt dużej zawartości mułu w zagęszczaczu. W sytuacji jeśli wystąpiłby problem odbioru mułów z zagęszczacza, po przekroczeniu maksymalnego poziomu mułu w zbiorniku, układ sygnalizuje konieczność ograniczenia nadawy, a w przypadku braku reakcji obsługi automatycznie odcina nadawę na zagęszczacz.

Zagęszczacz wyposażony jest również w układ automatycznego podnoszenia grabi, na wypadek przekroczenia granicznego momentu obrotowego.

Praca zagęszczacza oraz urządzeń towarzyszących jest wizualizowana na panelu operatorskim zabudowanym w pomieszczeniu obsługi. Panel pozwala na bieżąco kontrolować stany pracy poszczególnych urządzeń oraz parametry sczytywane przez urządzenia pomiarowe. Wszystkie te informacje przekazywane są również do dyspozytorni gdzie zintegrowane zostały z istniejącym systemem sterowania i wizualizacji pracy całego ZPMW. System archiwizacji danych oraz raportowana pozwala na automatyczne generowanie informacji z określonego odcinka czasu pracy zagęszczacza w powiązaniu z gęstością wylewu, dozowaniem flokulanta, przeciążeniu urządzenia, pomp itp.

Próby ruchowe i testy po zabudowie zagęszczacza

Najistotniejszymi parametrem technologicznym układu przeznaczonego do zabudowy było uzyskanie właściwej czystości przelewu – zawartość części stałych w przelewie poniżej 1g/l, zagęszczenie wylewu minimum 350g/l z oczekiwanym 450 – 500g/l, wydajność – 800 m3/godz. Wykonane próby ruchowe w pełni potwierdziły założenia przyjęte na etapie projektu. Osiągnięto wydajność na poziomie 800 – 1000 m3/h przy zawartości części stałych w nadawie na poziomie 35 – 45 g/l./. Przelew zagęszczacza jest dużo bardziej czysty niż zakładano i z reguły nie przekracza 0,1 g/l. Zagęszczenie wylewu również osiągnęło zakładane parametry. Nie stwierdzono przy tym zwiększenia zużycia flokulantów .

Zastosowany układ sterowania i wizualizacji pracy urządzeń pozwolił na optymalizację pracy całego węzła technologicznego. Na podkreślenie zasługuje fakt, że nowo zabudowany zagęszczacz posiadający średnicę 12m, .może przejąć połowę nadawy kierowanej do procesu sedymentacji.

Rys. 5 - Zagęszczacz lamelowy IPS LTE-1140