TDS智能干選機在東曲選煤廠原煤系統生產工藝中的應用

陶 智

（西山煤電集團有限公司東曲選煤廠，山西 古交 030200）

引言

東曲選煤廠為礦井型選煤廠，年入洗能力4.0 Mt/a，其原煤系統毛煤來自礦井860和973兩個水平，原煤從井口拉運出來后直接進入準備車間篩分→手選工藝，自1994年11月投產以來，該工藝被采用20余年。相比動篩跳汰以及淺槽重介排矸工藝，手選矸工藝分選精度低，職工勞動強度大、作業環境差，這對于目前國家大力倡導智能化發展建設是背道而馳的，更是落后淘汰的，因此，東曲選煤廠本著為了改進生產工藝適應時代發展、改善原煤系統生產條件以及提高企業經營效益的目標，近年來通過不斷地進行市場調研、項目改造可行性分析，于2019年對手選矸工藝進行了TDS智能干選改造。

1 改造后的TDS智能干選系統簡介

TDS智能干選系統的主要設備是TDS智能干選機，TDS設備工作原理圖如圖1所示。該設備采用X射線和圖像雙源識別方法，針對不同的煤質特征建立與之相適應的分析模型，通過大數據分析，對煤與矸石還有雜物進行數字化識別，最終通過智能排矸系統將矸石排出。TDS智能干選機包括給料、布料、識別、執行幾大主要系統，以及供風、除塵、配電、控制等輔助系統[1-3]。TDS智能干選機從識別角度來講，最大入料粒度可達1 m，從執行角度來講，最大可噴吹400 mm粒級的矸石。其設備規格寬度最大可達4 m，最高可配備于8 Mt/a選煤廠，因此TDS智能干選機產品適應性極強。

除TDS智能干選機外，TDS智能干選系統其他主要設備還包括原煤分級篩、振動布料篩、限下分級篩、空壓機、冷干機、儲氣罐等。

圖1 TDS設備工作原理圖

2 改造后的TDS智能干洗系統生產工藝介紹

TDS智能干選系統生產工藝為：礦井毛煤先由道條篩將200 mm以上大塊排出后進入原煤分級篩，篩上物進入振動布料篩，篩下物直接進入上倉皮帶。振動布料篩篩上物進入TDS，篩下物進入上倉皮帶[4-5]。TDS內部皮帶將物料運至識別處后經機頭電磁閥利用空壓機及冷干機產生的純凈高壓風噴吹最終分選為煤和矸石，其中矸石進入限下分級篩、煤進入破碎機。破碎機內的煤經破碎后進入上倉皮帶，而限下分級篩內的矸石經振動篩分后，篩上矸石進入矸石皮帶，篩下末煤進入上倉皮帶，TDS工藝流程圖如圖2所示。

圖2 TDS工藝流程圖

3 實際應用效果

1）多篩聯動，提高分選精度。道條篩篩條間隙為200 mm，有效去除矸石大塊；其余三臺振動篩篩孔直徑均為70 mm，其中分級篩采用雙電機圓振動篩，加強振動篩分效果；布料篩將物料平鋪在一個平面，方便TDS智能干選機進行有效識別，盡可能將面煤與大塊分離，提高分選精度；限下篩則是為了盡可能回收矸石表面黏結的末煤，進一步降低矸中含煤率。

2）TDS智能干選系統投入使用后，經過現場煤樣采集以及進行工業試驗，得出矸中帶煤僅為0.44%，遠低于改造目標1.5%。能夠取得如此好的干選效果依靠的是TDS智能干選機精準的雙源識別技術和噴吹精度以及多篩聯動篩分作用。TDS工業試驗結果數據如表1所示。

3）分選精度高，入洗原煤質量得以保證。相比手選矸工藝，入洗原煤中矸石變少，無效洗煤成本降低。

4）避免重復分選。相比淺槽重介分選，盡管TDS智能干選與其分選精度差不多，但從適合分選范圍來講，TDS更適合50～300 mm粒度分選，淺槽重介適合13～200 mm粒度分選，東曲選煤廠主洗車間負責洗煤作業，因此采用TDS智能干選系統，可有效避免重復分選，降低洗煤成本，同時TDS不使用水、介質，不需要考慮介質回收并減輕煤泥水系統壓力。

5）濕式除塵。提高除塵效果，保證粉塵濃度在法規標準以下。

6）供風系統廠區一體化。統一管理，利用變頻技術，綜合利用，降低電耗成本。

4 效益分析

4.1 社會效益

TDS智能干選系統適應國家智能化發展戰略，將職工從繁重的體力勞動中解放出來，作業環境的改善也減少了職工罹患職業病的概率，為企業提高智能化水平以及做好減人提效提供了保障，同時，培養了一批高素質、強能力的職工隊伍。

4.2 經濟效益

根據試驗結果，系統運行160 h，拉運毛煤13.97萬t，毛煤中50～300 mm粒級含煤率占全粒級平均值3.52%；TDS智能干選系統分選精度為99.24%，改造前人工分選精度為30%，多回收原煤13.97×3.52%×（99.24%-30%）=3 405 t，原煤返礦價285元/t，增加經濟收益3 405×285=97.04萬元，折合噸煤增加收益6.95元/t；增加噸煤生產成本3.12元/t，其中新增電費0.21元/t，平均修理費用增加1.06元/t，折舊成本1.85元/t；預計年經濟收益200×（6.95-3.12）=765萬元，投資回收期2 848/765=3.7 a。

表1 TDS工業試驗結果數據

4.3 環境效益

矸石帶煤率將至0.44%，每年從大矸中多回收原煤4.87%，在提高經濟效益的同時，減少向矸石山排矸量，延長矸石山服務年限，有利于保護生態環境，同時可解決矸石露天分選堆放等環境問題，達到環保要求。

5 結語

TDS智能干選系統僅僅是選煤廠智能化發展的一個分支，選煤方法的發展不僅得益于選煤行業自身裝備與工藝技術的進步，而且與物聯網、互聯網、云平臺、大數據技術和人工智能技術不斷滲透和深度融合，選煤廠未來的發展必將是智慧選煤、智能生產，從而進一步實現從傳統勞動密集型行業到技術密集型高精尖行業的轉變，構建選煤行業的新業態。