數字化技術在煤炭配篩中的應用

隨著科學技術的發展，新技術、新裝備、新材料、新產品的出現，給人們帶來了選擇和想象的空間。數字化管理、智能化管理等先進的管理理念和模式也越來越受人們的重視。膠帶秤、在線測灰儀、變頻調速器等產品的出現,讓選煤廠在煤炭配篩加工的質量控制中實現數字化應用和管理成為現實。以下就數字化技術在加福篩選廠煤炭配篩過程中的應用做一簡要介紹。1煤炭開采現狀及存在的問題1.1煤倉產水管理模式加福篩選廠有2套原煤受煤倉系統,承擔著A、B、C3對礦井年產量50萬t~60萬t的分卡分儲任務。其中優煤(灰分<25%)產量約占總產量的45%,中灰煤(25%≤灰分<30%)產量約占總產量的40%,中高灰煤(灰分>30%)產量約占總產量的15%。篩選系統中,原煤儲煤倉共有9個,分別用于存儲不同灰分等級的原煤,各煤倉均采用往復式給煤機給煤。在篩選系統中,還有各型號輸送膠帶23條,其中有2條分別為配有卸料車的一級配篩膠帶和二級配篩膠帶。在一級配篩膠帶、二級配篩膠帶前端分別安裝1臺一級振動篩(粒級大于50mm)和二級振動篩(粒級大于25mm)。1.2配煤過程中造成的影響(1)給煤機無計量功能。在整個篩選系統中,原煤受煤倉和儲煤倉共安裝了11臺給煤機,其中原煤受煤倉安裝2臺給煤機,儲煤倉安裝9臺給煤機,各臺給煤機均采用往復式給煤。配篩過程中給煤量的調節僅憑操作人員的“經驗值”,其隨意性與盲目性較大。(2)給煤量調節難度大。往復式給煤機單機給煤量在100t/h~200t/h之間。正常配篩時,生產線的設備負荷能力只能滿足2臺給煤機同時下料,增加給煤點,必然會使輸送膠帶超負荷運行,因此在配篩過程中更多時候只能局限于2點下料。舊有的操作模式,調低給料量必須把閘門關小,易造成大塊煤及大塊矸石的堵塞,需要停機處理,影響下料的均衡穩定,因此增加了給煤量的調節難度。(3)配煤精度差。往復式給煤機給煤量調節是依賴操作人員的“經驗值”,無法準確地控制給煤量,且3對礦井大塊煤多,很難調小閘門,導致商品煤質量波動大,極差增大,調整相對頻繁,影響配煤精度。(4)商品煤質量穩定性差。由于受煤系統不盡合理,僅有中、優煤2套受煤系統,進廠原煤無法全部實現按煤質分倉分儲,尤其是中灰部分含有高灰煤,造成了中高灰煤混儲。實際篩選過程中,遇到高灰煤時調節空間受限,只能任由商品煤灰分局部時段超標,影響了商品煤質量。(5)商品煤質量檢驗時間滯后。利用灼燒(常規)法來化驗煤炭灰分,通常需要對煤樣進行采樣、摻合、縮分、破碎、烘干、稱重、灼燒等過程,整個化驗過程工序多、操作復雜。而且利用灼燒法來化驗灰分的最短時間也要50min以上,顯然時間滯后,特別是在配煤生產時,產品質量無法做到事中控制,特別對火車煤樣,灰分檢測還需要更長時間,時效性差,檢驗結果嚴重滯后,發揮不出其指導生產的作用。(6)配篩質量控制方法不科學。該選煤廠現有的配篩質量控制是靠人工對煤質目測及工作經驗來控制,影響產品質量的穩定性、合格率和資源的利用率,也會因質量富余而造成資源浪費或超標而造成的賠款,給企業造成經濟損失和影響到企業產品質量的市場信譽。2數字技術的重建2.1采用在線測灰儀在線檢測針對該廠煤炭配篩過程中存在的薄弱環節,必須因地制宜,實施切實有效的技術改造途徑,穩步推進配煤自動化的進程,總體改造思路包括以下4個方面。(1)將原煤受煤倉的2臺給煤機更新改造為定量調速膠帶秤。(2)將9個儲煤倉的9臺給煤機分階段更新改造為變頻調速給煤機。根據輕重緩急及資金安排情況,首先將1號、2號、8號、9號4個常用儲煤倉的給煤機做為第1期更新改造項目來實施。1號、2號倉用于中灰煤、中高灰煤的存儲,8號倉是用于配煤的優煤儲煤倉,9號倉是專用的高灰煤儲煤倉,其余的3號~7號倉做為第2期或第3期技改項目。(3)分別在一級配篩膠帶和二級配篩膠帶上各安裝1臺在線測灰儀進行灰分在線檢測。將二級配篩膠帶安裝在線測灰儀做為第1期更新改造項目來實施,一級配篩膠帶安裝在線測灰儀做為第2期或第3期技改項目。(4)建立配篩質量控制室,把定量調速膠帶秤數字信號、1號、2號、8號、9號倉的變頻信號及在線測灰儀的信號聯網,傳輸到配篩質量控制室的計算機和LED顯示屏上。操作人員根據測灰儀及定量給料機的顯示值的情況直接在PC上進行操作與調整,適時相應調整各信號數值,從而達到控制質量、穩定質量,解決配篩工藝上存在缺陷的目的。2.2實施計劃2.2.1效率顯示顯示將2臺原煤受煤倉的給煤機更新改造為生產能力為20t/h~200t/h的定量調速膠帶秤,并可將給煤量數值直觀地顯示在LED顯示屏及PC機上,以便于根據需要調節給煤量。從2009年起該廠在2個原煤倉各安裝1臺帶有計量功能的調速膠帶秤,有效提高篩選工藝的科技含量,通過制定配煤工藝方案,增加了二次配煤的空間。2.2.2提高煤質穩定性的方法9臺原煤儲煤倉的給煤機加裝PI7000和PI7100普傳變頻調速器。采用變頻技術后,單機的給煤量區間可由原來的100t/h~200t/h擴大為20t/h~200t/h,提高對礦井原煤質量變化的適應能力,進而增大調整空間,提高商品煤質量的穩定性;可以根據生產實際換算出電機運行頻率與給煤量大小之間的線性關系,通過控制頻率值來準確控制給煤量,改變多年來依靠人工盲目調整給煤量的局限性,提高配煤精度。2.2.3在線測灰儀檢測配篩結果首先在二級配篩膠帶上安裝了1臺SCL-2000在線測灰儀。將其做為煤炭配篩質量和生產最終產品質量的實時監控手段,有效地提高了產品質量控制能力。在線測灰儀在使用時,能夠對被測煤炭產品的質量進行實時動態檢測,使灰分儀每隔1min(或大于1min的任意時間)顯示1個瞬時值,能快速及時得出檢測結果,對生產和質量調配方案制定提供較為準確的依據。還可以進行產品質量統計,當每個生產班結束后立即給出整個班的產品質量情況,從而保證了配篩過程科學、合理地進行監控和管理,提高了產品整體質量的穩定性和合格率。在線測灰儀技術的應用,生產與產品質量控制前后有著明顯區別(見表1)。為了更好地發揮在線測灰儀的作用,減小二級配篩質量的波動,鞏固在線測灰儀的應用成果,可把在一級配篩膠帶上安裝改進型的SCL-2000C在線測灰儀做為第2期技改項目加以實施。數字化配篩工藝示意圖如圖1所示。3提高產品質量及經濟效益方案投資估算見表2。根據對該廠近幾年銷售的商品煤質量情況統計分析得知,在煤炭配篩工藝實施數字化改造后,效果或效益主要體現在以下4個方面。(1)進一步提高了配煤精確度,穩定了商品煤質量,商品煤質量的穩定性得以大大提高。商品煤質量與客戶的需求基本能控制在±1.5wt%以內。(2)商品煤平均合格率也由82%提高到96%以上。把不合格的產品質量控制在出廠前,并及時進行返倉配篩處理,避免用戶降價或索賠的要求。(3)按照55萬t/a末煤產量計算,通過配篩工藝則增加合格末煤8.25萬t,產生經濟效益450萬元/a以上。(4)提高企業資源的互補性與使用效率,改造后優化配篩工藝后,高灰煤得到充分有效和合理的利用。據不完全統計,近幾年來,該廠平均每年可消化吸收1.2萬t高灰煤,創造年經濟效益300萬元