数字化技术在煤炭配筛中的应用

数字化技术在煤炭配筛中的应用

随着科学技术的发展，新技术、新装备、新材料、新产品的出现，给人们带来了选择和想象的空间。数字化管理、智能化管理等先进的管理理念和模式也越来越受人们的重视。胶带秤、在线测灰仪、变频调速器等产品的出现,让选煤厂在煤炭配筛加工的质量控制中实现数字化应用和管理成为现实。以下就数字化技术在加福筛选厂煤炭配筛过程中的应用做一简要介绍。1煤炭开采现状及存在的问题1.1煤仓产水管理模式加福筛选厂有2套原煤受煤仓系统,承担着A、B、C3对矿井年产量50万t~60万t的分卡分储任务。其中优煤(灰分<25%)产量约占总产量的45%,中灰煤(25%≤灰分<30%)产量约占总产量的40%,中高灰煤(灰分>30%)产量约占总产量的15%。筛选系统中,原煤储煤仓共有9个,分别用于存储不同灰分等级的原煤,各煤仓均采用往复式给煤机给煤。在筛选系统中,还有各型号输送胶带23条,其中有2条分别为配有卸料车的一级配筛胶带和二级配筛胶带。在一级配筛胶带、二级配筛胶带前端分别安装1台一级振动筛(粒级大于50mm)和二级振动筛(粒级大于25mm)。1.2配煤过程中造成的影响(1)给煤机无计量功能。在整个筛选系统中,原煤受煤仓和储煤仓共安装了11台给煤机,其中原煤受煤仓安装2台给煤机,储煤仓安装9台给煤机,各台给煤机均采用往复式给煤。配筛过程中给煤量的调节仅凭操作人员的“经验值”,其随意性与盲目性较大。(2)给煤量调节难度大。往复式给煤机单机给煤量在100t/h~200t/h之间。正常配筛时,生产线的设备负荷能力只能满足2台给煤机同时下料,增加给煤点,必然会使输送胶带超负荷运行,因此在配筛过程中更多时候只能局限于2点下料。旧有的操作模式,调低给料量必须把闸门关小,易造成大块煤及大块矸石的堵塞,需要停机处理,影响下料的均衡稳定,因此增加了给煤量的调节难度。(3)配煤精度差。往复式给煤机给煤量调节是依赖操作人员的“经验值”,无法准确地控制给煤量,且3对矿井大块煤多,很难调小闸门,导致商品煤质量波动大,极差增大,调整相对频繁,影响配煤精度。(4)商品煤质量稳定性差。由于受煤系统不尽合理,仅有中、优煤2套受煤系统,进厂原煤无法全部实现按煤质分仓分储,尤其是中灰部分含有高灰煤,造成了中高灰煤混储。实际筛选过程中,遇到高灰煤时调节空间受限,只能任由商品煤灰分局部时段超标,影响了商品煤质量。(5)商品煤质量检验时间滞后。利用灼烧(常规)法来化验煤炭灰分,通常需要对煤样进行采样、掺合、缩分、破碎、烘干、称重、灼烧等过程,整个化验过程工序多、操作复杂。而且利用灼烧法来化验灰分的最短时间也要50min以上,显然时间滞后,特别是在配煤生产时,产品质量无法做到事中控制,特别对火车煤样,灰分检测还需要更长时间,时效性差,检验结果严重滞后,发挥不出其指导生产的作用。(6)配筛质量控制方法不科学。该选煤厂现有的配筛质量控制是靠人工对煤质目测及工作经验来控制,影响产品质量的稳定性、合格率和资源的利用率,也会因质量富余而造成资源浪费或超标而造成的赔款,给企业造成经济损失和影响到企业产品质量的市场信誉。2数字技术的重建2.1采用在线测灰仪在线检测针对该厂煤炭配筛过程中存在的薄弱环节,必须因地制宜,实施切实有效的技术改造途径,稳步推进配煤自动化的进程,总体改造思路包括以下4个方面。(1)将原煤受煤仓的2台给煤机更新改造为定量调速胶带秤。(2)将9个储煤仓的9台给煤机分阶段更新改造为变频调速给煤机。根据轻重缓急及资金安排情况,首先将1号、2号、8号、9号4个常用储煤仓的给煤机做为第1期更新改造项目来实施。1号、2号仓用于中灰煤、中高灰煤的存储,8号仓是用于配煤的优煤储煤仓,9号仓是专用的高灰煤储煤仓,其余的3号~7号仓做为第2期或第3期技改项目。(3)分别在一级配筛胶带和二级配筛胶带上各安装1台在线测灰仪进行灰分在线检测。将二级配筛胶带安装在线测灰仪做为第1期更新改造项目来实施,一级配筛胶带安装在线测灰仪做为第2期或第3期技改项目。(4)建立配筛质量控制室,把定量调速胶带秤数字信号、1号、2号、8号、9号仓的变频信号及在线测灰仪的信号联网,传输到配筛质量控制室的计算机和LED显示屏上。操作人员根据测灰仪及定量给料机的显示值的情况直接在PC上进行操作与调整,适时相应调整各信号数值,从而达到控制质量、稳定质量,解决配筛工艺上存在缺陷的目的。2.2实施计划2.2.1效率显示显示将2台原煤受煤仓的给煤机更新改造为生产能力为20t/h~200t/h的定量调速胶带秤,并可将给煤量数值直观地显示在LED显示屏及PC机上,以便于根据需要调节给煤量。从2009年起该厂在2个原煤仓各安装1台带有计量功能的调速胶带秤,有效提高筛选工艺的科技含量,通过制定配煤工艺方案,增加了二次配煤的空间。2.2.2提高煤质稳定性的方法9台原煤储煤仓的给煤机加装PI7000和PI7100普传变频调速器。采用变频技术后,单机的给煤量区间可由原来的100t/h~200t/h扩大为20t/h~200t/h,提高对矿井原煤质量变化的适应能力,进而增大调整空间,提高商品煤质量的稳定性;可以根据生产实际换算出电机运行频率与给煤量大小之间的线性关系,通过控制频率值来准确控制给煤量,改变多年来依靠人工盲目调整给煤量的局限性,提高配煤精度。2.2.3在线测灰仪检测配筛结果首先在二级配筛胶带上安装了1台SCL-2000在线测灰仪。将其做为煤炭配筛质量和生产最终产品质量的实时监控手段,有效地提高了产品质量控制能力。在线测灰仪在使用时,能够对被测煤炭产品的质量进行实时动态检测,使灰分仪每隔1min(或大于1min的任意时间)显示1个瞬时值,能快速及时得出检测结果,对生产和质量调配方案制定提供较为准确的依据。还可以进行产品质量统计,当每个生产班结束后立即给出整个班的产品质量情况,从而保证了配筛过程科学、合理地进行监控和管理,提高了产品整体质量的稳定性和合格率。在线测灰仪技术的应用,生产与产品质量控制前后有着明显区别(见表1)。为了更好地发挥在线测灰仪的作用,减小二级配筛质量的波动,巩固在线测灰仪的应用成果,可把在一级配筛胶带上安装改进型的SCL-2000C在线测灰仪做为第2期技改项目加以实施。数字化配筛工艺示意图如图1所示。3提高产品质量及经济效益方案投资估算见表2。根据对该厂近几年销售的商品煤质量情况统计分析得知,在煤炭配筛工艺实施数字化改造后,效果或效益主要体现在以下4个方面。(1)进一步提高了配煤精确度,稳定了商品煤质量,商品煤质量的稳定性得以大大提高。商品煤质量与客户的需求基本能控制在±1.5wt%以内。(2)商品煤平均合格率也由82%提高到96%以上。把不合格的产品质量控制在出厂前,并及时进行返仓配筛处理,避免用户降价或索赔的要求。(3)按照55万t/a末煤产量计算,通过配筛工艺则增加合格末煤8.25万t,产生经济效益450万元/a以上。(4)提高企业资源的互补性与使用效率,改造后优化配筛工艺后,高灰煤得到充分有效和合理的利用。据不完全统计,近几年来,该厂平均每年可消化吸收1.2万t高灰煤,创造年经济效益300万元