智能化選煤廠建設思考

張利巖

【摘? 要】在我國經濟發展過程中，煤炭一直是我國重要的基礎物資。文章針對傳統選煤廠普遍存在的問題，提出了建設智能化選煤廠的主要結構層次與功能，總結了智能化關鍵技術; 從經濟、安全和環保等方面入手，重點闡述了智能化選煤廠的效益和優勢，并對智能化選煤廠建設進行了總結和展望。

【關鍵詞】智能化;選煤廠;建設思考

1.智能化選煤廠的認識與目標

智能化選煤廠是基于物聯網、云計算、大數據、人工智能等技術，集成各類傳感器、自動控制器、傳輸網絡、軟件等，形成一套智慧體系，能夠主動感知、自動分析，依據深度學習的知識庫，形成最優決策模型，并對各環節實施自動調控，實現設計、生產、運營管理等環節安全、高效、經濟、綠色的智能化選煤廠。智能化選煤廠最直接的建設目標有 2 個：（1）降低成本。用自動化、信息化的方式提高工作效率，降低人員成本; 保障設備可靠運行、降低設備使用過程中的維修及配件成本; 優化工藝和生產控制流程，降低生產過程中水、電、介、料的消耗成本：簡化生產、維護、辦公、管理的流程，以工作流驅動業務，降低管理成本。（2）提高效率。提高時間效率，提高整個系統的無故障運行時間，減少因設備故障、工藝不穩定等因素引起的意外停機，并提升控制響應速度和人員反應處理效率：提高質量效率，加強原煤、產品煤的質量監測，優化分選密度和工藝流程，防止因為設備本身原因導致的質量偏差; 提高分選效率，在時間和質量效率的基礎上提高分選效率，最大化設備處理能力和全廠生產能力[1]。

2.智能化選煤廠關鍵技術

2.1煤矸石智能干選技術

智能干選技術是將原煤平鋪，采用傳感器、大數據等技術處理，將煤與矸石進行智能化識別，最終實現煤與矸石分離。目前，自動分選系統主要采用了雙能γ射線透射法，圖像識別等方法解決對不同粒度煤和矸石的組分識別問題，而提高干選精度和分選速率是智能干選技術不斷研發的重點方向。

2.2智能化重介分選技術

重介質自動控制系統已在選煤廠取得較好的應用，智能控制并不代表取代正常的自動控制，而是智能控制與自動控制之間構成主從控制關系，智能控制層面通常采用寬約束控制。當入料中含矸率在一定范圍內波動時，常規的恒密度控制就可以保持產品質量的穩定; 但當入料中矸石含量顯著增加時，在其它條件不變的情況下，重介旋流器底流口流動阻力會顯著上升，導致實際分選密度提高，就需要相應調整介質密度或入口壓力，因此入選原煤的煤質分析十分重要。許多研究人員以此入手建立智能化系統，采用圖像分析等方法建立煤質估計與重介參數相聯系模型，實現智能化重介分選，提高選煤效率。智能化重介選煤系統研究人員不斷研發，根據環境等影響因素通過回歸方法尋找最優化的參數，在迭代過程中尋找最優解，確定合理的系統控制參數，用迭代的方式持續性優化子系統。

2.3智能浮選技術

浮選系統的自動加藥系統逐步成熟，而智能決策加藥量和基于環境變化實時優化浮選各項參數是智能化浮選技術的重點。由于數字圖像處理具有響應快，不受空間、主觀因素限制等優點，它在智能化泡沫浮選中有較為廣泛應用，提取泡沫的紋理（熵、慣性矩、能量等）、尺寸形狀等靜態特征以及速度等重要的動態特征，優化算法建立合理數學模型，精確量化浮選中各項參數值，進而指導浮選生產[2]。

3.智能化選煤廠建設的實踐應用

（1）完善基礎建設： 這是智能化建設的基礎，包括但不限于：;在線監測的完善，如增設在線測灰儀、自動計量檢測裝置、測溫測振裝置等;節能環保控制的完善，如完善泵類系統、風機系統、灑水除塵系統、智能照明系統等;安全監測系統的完善，如危險氣體監測、感溫感煙監測、智能視頻音頻監測以及人員定位系統等; 對膠帶、刮板、篩子等設備保護的完善; 將輔助設備納入集控系統; 完善供配電系統等。在此基礎上，屏蔽因廠家、協議等原因造成的底層數據結構差異，使通信和數據接口標準化，最終將采集到的生產數據實時傳輸至標準數據平臺，為智能化的生產監控管理和分析決策做準備。

（2）傳輸網絡建設： 遵循開放閉合原則設計了新的選煤廠標準化信息網絡。將現場網絡分為萬兆網、千兆網、無線網 3 個部分，根據數據的可靠性、速率、延時性等要求，將設備接入到不同的網絡。帶寬小、可靠性要求高的設備，接入到千兆網; 帶寬大、延時性要求較低的設備，接入到萬兆網; 現場安裝不方便、支持無線的設備接入到無線網。核心使用 2 個交換機互為冗余，保證可靠性。企業云計算中心的服務器可以訪問網絡中的所有數據，建立標準數據平臺、智能化應用平臺、綜合視頻平臺和擴展業務平臺。深度開發組態系統和視頻、智能化業務等其它應用的整合，調度指揮中心的計算機既可以操作設備、預覽視頻，又可以進行智能化應用。通過電信專線將選煤廠信息網絡與互聯網對接，開放智能化業務功能。

（3）智能化生產控制建設： 主要是對生產控制及節能環保方面進行智能化建設，包括重介密度控制智能化，實現通過灰分變化預測、實現重介密度自動調節; 壓濾控制智能化，實現由單機控制到智能聯動的轉換; 濃縮加藥控制智能化，實現根據濃縮池的溢流水水質動態智能優化調節藥劑使用量; 浮選自動化控制智能化，通過實時數據智能計算和調節浮選藥劑使用量; 智能節能控制，實現負載智能跟蹤控制和優化系統啟動流程，形成最優能耗方案; 智能照明控制，實現照明系統的智能開關及亮度調節，并與人員定位結合實現人來燈亮，人走燈滅; 智能配煤系統，根據用戶需求計算配煤方案，提供最優生產決策方案，通過在線方案調整，達到智能配煤的目的;無人值守地磅計量系統，以車牌自動識別為手段，自動控制地磅周邊設備，實現防稱重作弊、無人自動裝車等智能化操作; 智能供配電系統，實現配電室生產數據的采集與分析、機器人巡檢與跟蹤以及網管式停送電管理，保障停送電的可靠性與安全性。

（4）智能化安全保障建設： 在全過程自動化的基礎上，實現生產系統與各安全保障系統間的互聯互通，充分利用各系統數據與信息的共享，實現系統間的聯動，為系統安全保駕護航。包括基礎安全管理，如安全管理機構、安全技術管理、安全教育培訓、安全獎懲制度、安全規范與檢查制度以及安全管理信息化的建設等; 環境安全管理，如火災易發區域設置易燃氣體監測、感溫感煙監測，以及禁行區域布置智能化視頻音頻監控等; 設備安全管理，如對設備的溫度、振動、電流監測，對設備檢修維護的記錄，對設備狀態和故障的診斷; 人員安全管理，如實施人員定位，對危險源場所實施智能視頻分析等，保障人身安全[3]。

（5）智能化生產管理建設： 在選煤廠信息化管理的基礎上，結合生產管理的實際情況，從各方面完善選煤廠的智能化管理。主要包括： 設備全生命周期管理，實現對全廠主要電氣設備的閉環式管理，對設備進行故障報警、隱患排查、檢修提醒、趨勢分析及模型預測，建立設備預測性維護系統，提升設備的綜合效率，降低運營維護成本; 生產計劃管理，實現多種計劃閉環管理、精細化作業計劃管理和多要素計劃全面管理，保證生產有序進行; 生產調度管理，記錄調度數據及重大調度事件，匯總分析，及時糾正偏差，保障生產活動穩定進行; 煤質化驗管理，全過程記錄質量數據，跟蹤質量變化，繪制選煤專業曲線指導生產，預測分析生成最優化方案; 物資管理，流程化管理物資信息，實現庫存報警和物資的匹配更替。

4.結束語

智能化選煤廠是選煤廠發展的新趨勢，選煤廠煤泥浮選提質在理論上是可行的。通過合理優化設計可以使現有工藝流程與浮選工藝合理融合，達到完善選煤工藝，優化產品結構的目的。

參考文獻：

[1]謝廣元.選礦學[M]. 徐州： 中國礦業大學出版社，2001.

[2]戴少康.選煤工藝設計實用技術手冊 [M ]. 北京： 煤炭工業出版社，2010.

[3]劉常春.動力煤選煤廠煤泥水處理方法的討論 [J]. 中國科技縱橫，2013（20）： 114-115.

（作者單位：鄂爾多斯市濱海金地運營管理有限公司）