葫芦素选煤厂智能化建设与应用.pdf

葫芦素选煤厂智能化建设与应用杜修宪(北京中煤煤炭洗选技术有限公司 葫芦素选煤厂,内蒙古 鄂尔多斯 301700)摘 要:葫芦素选煤厂以改善生产现场作业环境、减轻工人劳动强度为目标,通过科学技术手段在智能压滤、智能浓缩、智能加介、设备在线检测等方面开展建设应用,经过现场实际操作与使用,实现了生产过程智能化、自动化、科学化,大大提高了选煤厂的生产效率及管控水平。关键词:选煤厂;智能化;管控水平;自动化中图分类号:TD948.9 文献标识码:A 文章编号:1005-8397(2023)07-0029-05Intelligent construction and application of Hulusu Coal Preparation PlantDU Xiu-xian(Beijing China CoalCoal Washing Technology Co.,Ltd.,Hulusu Coal Preparation Plant,Ordos 301700,China)Abstract:With the goal of improving the working environment of the production site and reducing the labor force of workers,Hulusu coal preparation plant has carried out construction and application of intelligent filtration,intelligent concentration and intelligent adding equipment online detection through various scientific and technological means.Through the actual operation and use of the site,the intelligent automation and scientific production process has been realized,greatly improving the production efficiency and control level of the coal preparation plant.Keywords:coal preparation plant;intelligent;level of control;automation收稿日期:2023-03-17 DOI:10.16200/ki.11-2627/td.2023.07.008作者简介:杜修宪(1986),男,山东菏泽人,2010 年毕业于菏泽学院计算机科学与技术专业,工学学士,北京中煤煤炭洗选技术有限公司葫芦素选煤厂副厂长,工程师。引用格式:杜修宪.葫芦素选煤厂智能化建设与应用 J.煤炭加工与综合利用,2023(7):29-32,36.1 概 述1.1 选煤厂概况葫芦素选煤厂是中天合创能源有限责任公司葫芦素矿井的配套项目,位于内蒙古自治区鄂尔多斯市呼吉尔特矿区的中部,行政区划隶属于乌审旗 图 克 镇。葫 芦 素 煤 矿 选 煤 厂 生 产 能 力1 300 万 t/a,属于矿井型动力煤选煤厂。主要工艺:原煤分级破碎、块煤重介浅槽分选、煤泥由加压过滤机和板框压滤机脱水。其中 20013 mm物料经重介浅槽分选机分选;13 mm 以下末煤旁路不入洗,经末精煤离心机脱水直接进入产品仓;30.5 mm 粗煤泥使用离心机脱水回收;0.5 mm 以下煤泥由加压过滤机和板框压滤机联合脱水回收后参配末煤产品。选煤厂主要包括破碎车间、主厂房、浓缩车间、产品区域、装车站等。主要设备包括:胶带输送机、刮板机、破碎机、重介浅槽分选机、振动分级脱泥筛、加压过滤机及浓缩机等。选煤厂产品为动力煤,其主要用途是作为化工原料煤。1.2 葫芦素选煤厂智能化建设背景及目标能源行业是一个关系到国家能源安全、资源利用效率、民生环境的重要支柱产业,大部分基于传统运行和管理方式,更多依赖先进的生产设备和硬件来提升生产力。在中国制造 2025 和 DT数据智能的今天,互联、集成、海量数据、创新和转型是能源行业走向智能的重要要素,这就要求能源企业更多从数据出发,将企业内一切有效数据进行采集和处理,并且将这些数据进行有效的利用。用恰当的方法让软件和硬件,虚拟和现92煤炭加工与综合利用No.7,2023 COAL PROCESSING&COMPREHENSIVE UTILIZATION 实进行连接,让数据帮助业务成长,走能源企业的数据智能之路。葫芦素选煤厂作为特大型选煤厂,管理方式相对比较传统,缺少创新性,各项先进技术应用未走在行业前列,为紧跟时代步伐,确立了如下智能化建设的目标:综合利用物联网、大数据等先进技术,减少人为因素在生产过程中的不良影响,提高选煤厂生产的科学性和稳定性,实现安全生产。具体目标包括:(1)提高分选效率。重介旋流器分选参数可依据原煤及产品质量情况进行自动调节,分选参数的调节更准确、更及时,提高分选效率、稳定产品质量。(2)提高系统运行稳定性。在线监测关键用电设备的运行状态,预先发现设备隐患,提前进行隐患处置,杜绝非计划停车,提高系统运行稳定性。(3)优化人工成本及维保费用。重点生产环节视频监测全覆盖,视频系统可自动发现事故并发出警示,提高事故处置效率,同时减少在岗人员及巡视工作量。借助设备状态在线监测功能,科学制定设备维护计划和备品备件购置计划,避免设备过维护,降低备品备件库存。(4)优化能源消耗。实现药剂的科学添加,减少药耗。缩短吨煤生产时间,减少吨煤电耗。(5)提高集控灵活性。改变传统的集控室固定点集中控制模式,经过授权的管理人员利用移动智能终端可实现移动集中控制,提高集控的灵活性和及时性。(6)提高生产管理水平。全面实现生产管理过程的网络化,数据自动填写、历史数据自动分析统计、报表自动生成、工作流程网上办理、任务自动下达及考核,提高工作效率、避免人为错误。同时,通过对历史数据进行分析整理,挖掘规律和知识,发现问题,提出解决方案,对生产做出反馈和指导。(7)提升人员安全保障和幸福感。借助智能控制系统及移动智能终端,操作人员可在安全卫生的区域内远程操作控制生产,工作环境更好,人员更安全,幸福感获得提升。通过以上目标的实现,对管理系统进行优化,提高管理效率、生产效率、经济效益。2 智能化系统架构智能选煤厂是在选煤厂自动化的基础上,运用物联网、大数据、云计算等技术,构建选煤厂信息与装备信息的深度融合,从而实现对选煤厂智能感知、智能生产、智能管理以及智慧决策。智能化选煤厂系统架构见图 1。图 1 智能化选煤厂系统架构设备层:网络系统、现场仪器仪表、视频监控设备以及其他配套的软硬件基础设施。控制层:集中控制系统、智能分选、智能配煤、智能装车、智能采制化及其他服务于生产过程的各个控制子系统。管理层:生产管理、设备管理、煤质管理、技术管理、人员管理模块在内的智能管理系统,以其为载体进行智能分析。决策层:依托大数据、模型算法而开发的智能决策、专家辅助等功能,由高级阶段的智能选煤、柔性生产组成。通过对以上各层次的严格管理与建设,最终有效实现智能化建设与应用的建设预期与目标。3 智能化解决措施3.1 智能分选葫芦素选煤厂重介分选环节包括块煤重介浅槽分选和末煤重介旋流器分选两部分(图 2)。块煤重介浅槽分选条件比较简单,以实现分选密度自稳定、液位自平衡为主,无需根据原煤及产品煤质量变化调节分选密度,所以通过对现有集控系统控制软件升级就能实现该功能。末煤重介旋流器分选条件比较复杂,需在分选密度自稳定、液位自平衡的基础上,实现依据原煤及产品煤煤质变化对分选密度进行自动调整。03 煤炭加工与综合利用2023 年第 7 期图 2 智能分选示意 具体功能如下:(1)利用原煤煤质数据,建立预测重介旋流器分选效果的数学模型,用以设定重介旋流器的分选密度初始值。通过精煤产品灰分在线监测数值的不断积累,利用神经网络技术实现数学模型的自学习,不断提高数学模型的准确性,减少重介系统的大幅度振荡调整,提高预测精度。(2)依据合格介质密度和磁性物含量的在线监测数值,以及合介桶和稀介桶液位的在线监测数值自动调节合格介质分流量、合格介质泵补水阀及合介桶和稀介桶补水阀实现分选密度自稳定(波动范围不超过0.005 kg/L),提高重介旋流器的分选精度。(3)依据精煤在线监测设备实时监测精煤灰分变化情况,及时、准确地给出分选密度调整建议值,提高系统的响应速度,满足产品用户的质量要求。依据实际生产需要,分选调节建议值既可直接参与密度调整,也可仅作为集控人员进行生产调节的参考。3.2 智能浓缩在原有集控系统基础上,进行浓缩系统二次开发,基于有限状态机和规则引擎设计,并且内置高效可用的负载均衡,根据实时与历史数据、入料性质等建立浓缩加药数学模型,通过编辑药剂添加控制逻辑关系,实现药剂添加量和加药方式根据浓缩机入料煤泥量、清水层厚度、煤泥性质、浓缩机耙子压力等因素进行自动调整。利用在线数据的自学习功能自动修正浓缩环节的预测数学模型,使得浓缩环节的预测更加精准,自动优化药剂的添加用量和添加方式,使循环水水质、煤泥沉淀、药剂使用量达到最优状态(图 3)。絮凝剂添加量可依据浓缩机工作状态、界面分析仪检测的煤泥厚度进行自动调整,避免加药不足或过量,提高药剂添加的科学性,既提高浓缩效果,又避免药剂浪费。同时,实现循环水池自动补水,减少工人工作强度。图 3 智能浓缩示意3.3 智能压滤智能压滤系统工作原理示意见图 4。图 4 智能压滤系统工作原理示意132023 年第 7 期杜修宪:葫芦素选煤厂智能化建设与应用压滤机自动排队运行,与上、下游设备形成联动,可自动停料。在保证人员和设备安全的同时,减少压滤操作过程中的人工干预,提高压滤机的工作效率,整体上降低压滤岗位的人员需求。同时,借助 PAD 实现对压滤系统的移动控制。在浓缩机底流泵出料口增加浓度计,监测浓缩池底流浓度。如果浓缩池底流浓度过低,将停止底流泵工作。同时也监测浓缩机耙压值和电流值,按顺序启停浓缩机底流泵。耙压大、电流大的浓缩机的底流泵先启后停,耙压小、电流小的浓缩机的底流泵后启先停,防止压耙事故的发生。3.4 智能驾驶舱及主要功能3.4.1 生产数据可视化根据生产所需,可以将现场能够及时获取的各类生产数据,包括设备状态、参数以及产品数质量信息实现可视化展示,可查看实时值以及历史数据,实现生产系统可视化监测。图 5 智能驾驶舱示意3.4.2 场景自动切换根据生产环节,将整个生产系统划分为 6 个阶段,包括:启车准备阶段、启车中阶段、生产中阶段、停车准备阶段、停车中阶段、待机检修。可以在不同阶段配置不同的生产信息,可根据场景的变化实现自动轮播。3.4.3 投屏内容配置不同的用户可以在 Web 端根据自己意愿将生产信息卡片配置在不同的场景下,同时可以在同一个场景下配置多个信息卡片,每个信息区域也可以配置不同的信息卡片,实现生产数据的自动轮播,保证生产数据的及时查看。3.4.4 智能语音控制系统通过智能音箱采集用户的语音命令,通过系统检索关键词,执行相应的系统命令,从而实现语音控制。3.4.5 设备故障语音报警设备发生故障时,系统语音报警模块通过在主厂房各楼层和调度中心安装的扬声器,将实时准确地播报设备发生的故障。由于语音报警系统属于办公网络系统,现有的通讯系统属于生产网络,为保证生产网络系统安全稳定,生产网络和办公网络系统信息应分开传输,需要新增办公网络设备故障语音报警系统及硬件设备。通过以上智能化措施的实施及完善,将有效提高现场管理水平,改善职工作业环境,完善各项生产系统控制。4 葫芦素选煤厂智能化建设的预期4.1 科技保安通过智能化升级大幅度降低车间岗位人员工作量,岗位工可在相对安全的区域监控设备运行状态,查看设备运行情况,有效保障了生产中岗位工的人身安全;由粗放型模式,向精细化模式转变,由重体力劳动向轻体力、脑力劳动转变;从根本上确保选煤生产作业过程的安全可靠,避免安全事故。(下转第 36 页)23 煤炭加工与综合利用2023 年第 7 期精确度:水位2 mm、流速1.0%、流量4%;测量范围:0.00510 m/s;测量介质(电导率):20 s/cm;介质温度:060;环境温度:-2060;电极 材 料:316L 不 锈 钢、HC、HB、钛、钽、钵/铱合金(可选);衬里材料:PO、氯丁橡胶;连接方式:法兰式、土建嵌入式等;结构形式:一体型、分体型(可选)。4 结 语浓缩入料量的精准计量是选煤厂煤泥水系统实现智能加药的重要条件,由于入料管内流体处于非满管自流形态,水力特性误差一直制约着精准计量。在传感器和系统架构两个方面完成了电磁型非满管流量计的设计,通过比例变换法对计量数据进行了补偿修正,实现了浓缩入料的精准计量,为煤泥水智能加药系统正常运行提供保障。选煤厂管网除了浓缩入料管以外,还有大量自流管道,经过现场实际应用,该流量计对于大于 DN200 mm 管道测量效果较好,对于其他自流管道的测量效果不理想,因此有待研究开发小管径的非满管流量计。参考文献1 李 霞,张志军,高建川.智能化选煤厂面临的难点及问题 J.山西焦煤科技,2023(4):29-31.2 孟庆宇.新时代我国选煤技术现状与前景展望 J.陕西煤炭,2021,40(z2):136-139.3 张树森.智能化选煤厂给排水系统设计探究 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