复合式干法选煤系统在煤矿的应用.pdf

2023.9 矿业装备/70 引言我国的动力煤多位于高寒缺水的地域，由于地域条件限制，相比于湿法选煤，复合式干法选煤技术不需要水资源，具有成本低和选煤收率高等诸多优点，呈现出良好的实用效果，现阶段已在我国煤矿行业得到了广泛应用。随着各种智能控制系统的研发和计算机技术的进步，工艺复杂和设备繁多的复合式干法选煤技术引入了智能控制系统，实现了自动化控制，这对降低工人工作难度和提选煤效率具有重要意义。1 复合式干法选煤技术1.1 复合式干法选煤工艺流程复合式干法选煤系统主要分两部分，一是原煤入选准备，二是产品储存及运输。原煤入选准备阶段需要的设备包括圆振筛、破碎机、原煤带式输送机干选系统等，产品储存运输主要由输送机完成，储存场所分中煤储存场和矸石仓。为了保障选煤系统的分选精度，首先需要对各个选煤设备进行优化配置，在专业人员的指导下，结合场地进行合理选购，选用质量适宜的设备，且严格按照要求进行安装组建，并制定相应的操作规程。设备的型号和布置都是根据加工实际场所进行综合考量，并充分考虑各个设备运行之间的协调性。干选系统设备是整个选煤系统的关键设备，主要安装在中煤运输传送机和矸石带上运输机之间，其设备的型号、尺寸和场地安装布置都需要基于场地布置和选煤协调性进行综合考量。选煤运输和传送环节的皮带机是选煤过程中促使煤流动传送达到不同工艺环节的关键，皮带的长度、材质和配置也需要严格把控。对于噪声较大的环节，需要设置相应的减噪装置，或者根据场地合理布局以控制噪声。此外，考虑到工作人员的安全，对于各个巷道，采取高强支护措施，并定期进行检修维护1。图 1 为复合式干法选煤系统流程图。复合式干法选煤系统在煤矿的应用孙雷军（山西省长治经坊煤业有限公司，山西长治 047100）摘要：促进选煤技术进步发展，对提高煤炭资源利用率，促进煤矿行业发展具有举足轻重的作用。根据复合式干法选煤技术的工艺流程和工作原理，选矿企业建立了相应集中控制系统，通过实践结果证明，智能控制系统的加入有利于提高选煤效率，保障煤炭质量。关键词：复合式干法选煤；控制系统；应用效果图1 煤矿综采自动控制系统1.圆振筛 2.破碎机 3.原煤带式输送机干洗系统 4.缓冲仓 5.给煤机 6.分洗机 7.布袋除尘机8.旋风除尘器 9.引风机 10.煤尘带式输送机 11.离心式主风机 12.精煤带式输送机 13.精煤储存场 14.中煤带式输送机 15.中煤储存场 16.矸石带式输送机 17.矸石仓8/矿业装备 MINING EQUIPMENT工 艺直接影响煤炭筛选的效果和质量，严重导致出现仪器设备损坏，造成经济损失和资源浪费。1.3 复合式干法选煤技术的优缺点及适用范围技术优点：较高选煤效率，传统的选煤手段是以人工为主，需要投入大量人力资源，选煤效率较低，并直接影响整个煤矿企业的生产效率。而复合式干法选煤主要依靠机械操作，效率得到了大幅度提高。各个机械设备代替人力，降低了劳动力的消耗，并减轻相应工作人员的劳动强度。机械操作便于管理和监察。复合式干法选煤工艺生产成本低，且降低了煤炭资源的浪费，间接提高了相应的经济效益，且对环境较为友好。复合式干法选技术不需要水资源的参与，对于干旱地区或冬季温度较低的时段具有较高实用性。技术缺点：主要体现在整个选煤系统的传送环节，由于设备高低落差和布局不当，一些煤在传送运输过程中容易出现破裂的现象，从而导致精品煤产量下降，造成损失。此外，选煤过程容易产生煤尘，长时间容易对工作人员的健康和周边环境造成危害。复合式干法选煤技术适用范围广泛，在我国动力煤生产行业具有较高适用价值。大量实用效果表明复合式干法选煤工艺主要对七类煤炭资源具有较高的实用价值，主要表现在：水分小于 7%的干旱缺水产煤区，入选原煤的粒度小于 80mm。适用于动力煤的分选，矸石的存在会影响煤炭的产热量，而复合式干法选煤技术可有效实现矸石的分离，提高产煤的质量。对于褐煤等容易发生泥化的煤炭具有较高的分选效率。对高硫煤中的颗粒和块状煤炭具有较好的分选能力，并能有效降低煤炭中含硫量。在煤气厂、炮煤发电厂等煤炭集运站也具有一定实用价值。适用于各种劣质煤和矸石等低碳煤。分选下限在 1325nm，并可作为补充手段对末煤进行分选。2 复合式干法选煤系统在煤矿选煤中的应用2.1 复合式干法选煤系统的控制系统复合式干法选煤技术作为现代煤矿生产加工的一种常用技术，在高寒缺水领域运用广泛。由于其工艺流程复杂、设备众多，实现自动化控制将有助于降低工作难度，促进选煤效率的提高。现阶段选煤自动化控制主要包括设备集中控制、各工艺环节的闭环控制和信息综合管理。设备集中控制管理多由 PLC 集中控制系统实现，而复合式干法选煤系统的运行工艺流程如下：原煤经过圆振筛后进入破碎机，然后进入选煤系统的缓冲仓，由给煤机传送至分选机，分选机完成对精品煤、中品煤和矸石的分级筛选，不同等级的煤通过输送机被传送到各自的储存场所。在分选机运行的过程中，产生的煤尘和悬浮颗粒机制会被引风机和除尘器处理，得到了煤尘颗粒会在风力作用下回到分选机，再次被筛选。整个流程大多由机械设备参与完成，且充分考虑煤尘的处理和资源的回收利用，在保护环境和降低煤资源浪费等方面具有较高优势。1.2 复合式干法选煤技术工作原理复合式干法选煤工艺流程中的主要介质是煤粉和空气，煤炭筛选分离的动力来源主要有空气和机械振动。分选机是整个复合式干法选煤系统的主要设备，也是原煤炭筛选分离的关键。在介质动力作用下，可实现对原煤物料的多次筛选分离。复合式干法选煤技术的工作原理饿：在带式给煤机的传送作用下，原煤被输送到复合式干法选煤机入料口，进入分选床，在分选床纵向和横向斜度作用力下，形成具有一定厚度的煤床层。受振动惯性力影响，与床面直接接触的煤床层向着背板方向运动，由背板带动向上翻动，重量较轻的原煤在重力作用下向着下沿床层滑动，穿过排料挡板，从而实现精品和次品煤的分离，得到精品煤。原煤的压力和床层振动的作用力促使原煤不断翻转，以螺旋运动的方式向矸石端移动。干选机床面的宽度不断变窄，密度不同的煤被分成由低到高的产品，密度较大的矸石等杂质从矸石端被排出。风力也是实现煤选的重要推动力。其一，不同密度煤层在风力作用下逐渐松散，以便于分离。其二，原煤层中密度较小的细小颗粒与风力上升的气流共同形成悬浮的介质层，有助于实现精品煤和矸石的分离，从而提高煤层分选的精度。复合式干法选煤过程中，原煤的水分需要严格控制在 8%以内，水分过大的原煤禁止进入干选机，否则容易引起封孔堵塞，造成煤炭出现堆积，影响选煤质量。原煤中含有的杂草、塑料袋等杂物，在分选过程中容易破碎进入引风机内，在风流作用下进入分选机容易造成封孔堵塞，且清洗难度较大。因此对于杂质，需要在进入干选机之前进行清理。为了不影响选煤流程的正常运行，需要定期对风道和分选机中，以及各个输送道中存在的煤炭残留量进行清理，防止堵塞。风管堵塞不仅会2023.9 矿业装备/9新兴的过程控制系统 FCS，即现场总线控制系统，是在总线标准和数字化智能现场装置控制系统的基础上建立完成，聚集了 DCS 和 PLC 两种系统的优点，可实现现场信息处理和集中控制处理，在国内外煤矿生产行业都有广泛的应用。各个选煤工艺环节是由多个小工艺流程联合构成，对于选煤过程控制需要集中实现对各个细小环节的过程控制。联合智能控制数学算法和计算机技术是实现各工艺环节过程控制的重要途径，将智能控制系统与现场选煤技术联合，即可实现过程的智能化控制。选煤过程中设备的运行、管理和维护，以及选煤质量和效率的监管等，产生的大量信息需要进行综合管理，因此建立完善的信息管理软件平台也必不可少。选煤控制系统的设计需要同时满足实时性、安全可靠性和稳定性等，能充分满足现场选煤工艺需求，各个硬件软件之间协调工作，基于网络信息化平台来实现选煤过程的顺利运行和监管。对于各个设备，采取集中控制和就地控制两种方式，就地控制可实现上下级闭锁和解锁运行。集中控制有过程运行和设备单独解锁两种方式，以保证整个工艺流程的安全稳定运行。整个选煤工艺流程设计多个传感器和安全保护装置，以便于实现对运行参数和状态的实时监控，对于突发状况，报警系统可提前给予警示，降低安全风险。对于具有丰富功能的各个监控软件，可直观地对各个生产工艺环节进行记录和监控，有助于排查故障问题和及时发现问题。为了满足现场选煤需求，整个控制系统建立时需要设置相应的扩展空间，一旦出现设备运行工艺流程改变或通信线路变动，便于后期扩展修改。以某煤矿为例，选煤工艺流程分为筛分和干选两个部分，可设置一个 PLC 主站、一个 PLC 从站和相应的执行机构、传感器。复合式干选设备主要由 PLC 从站控制，其他各个设备由主站控制，各个控制站点由光纤和调控室相互连接。整个控制系 统一般分管理层、控制层和设备层三层结构。管理层负责整理信息和下放指令；控制层负责根据选煤需求，实现选煤工艺流程的控制、监控和调度。设备层由 PLC 控制站、传感器和配电柜等设备组成，负责设备运行过程、运行时长和维护等信息的记录。PLC 总站发出控制命令，设备层会根据指令发出具体的操作指令，操作指令进一步转为输出信号被传送到各个设备的程序控制，进而由传感器对各个环节的数据信号进行采集，包括电流、电压、传送带的运行速度和煤流量等。控制层以以太网为主，包含监控逐级和信息管理服务器等，可对整个选煤工艺流程的各项参数进行实时监测，出现问题或需要做出调整，控制层会向设备层发出控制命令2。2.2 复合式干法选煤系统的应用效果采用复合式干法选煤技术，结合相应的控制系统，在某煤矿建立了复合式干法选煤系统。煤矿改造建立控制系统之前，主要采用振动筛和螺旋筛对原煤进行筛选分选，只能帮助筛选出直径大块的矸石，其平均选煤速度为 100t/h。分选出的煤发热量为 3600KJ，成分分析如下：含硫量 1.35%，灰分 55.61%。整个工艺流程运行系统维护 5 人/班，月工资总额为 48000 元人民币，而煤价格为 240 元/t。对整个复合式干法选煤流程进行程序控制改造之后，完善的控制系统更加方便管理和设备维护，其选煤速度到提高到 125t/h，煤含硫量下降至0.82%，发热量为 4500KJ，煤价格调整上升到 350 元/t。对经济收益进行核算，扣除电费、设备维护和员工收入等，效益达到 320 万元/月。通过与改造前的效率和经济效益相比，改造后都得到了相应的提升。3 结束语复合式干法选煤技术较于传统选煤技术，在选煤效率、资源节约和环境保护等方面都具有一定优势。在复合式干法选煤工艺流程建立智能控制系统，实现选煤工艺流程的自动化监管，对减轻选煤工人的工作难度和提高选煤效率、保障选煤质量都具有较高的实用价值，值得推广和进一步研究参考文献1 齐恒,宋俊超,李志斌.色连一号煤矿末原煤风选设备工艺性能分析 J.选煤技术,2021(6):56-60.2 许红娜.煤炭干法分选技术应用场景及展望 J.煤炭加工与综合利用,2022(1):63-65.