TDS智能干选机在灵新选煤厂的应用

吴金保 王慧超

(国家能源集团宁夏煤业公司选配煤中心，宁夏回族自治区银川市，753000)

1 灵新选煤厂存在的问题

灵新选煤厂为矿井型动力煤选煤厂，隶属国家能源集团宁夏煤业有限责任公司选配煤中心，厂址位于灵新煤矿工业广场内。灵新选煤厂与灵新煤矿同步建设，始建于1996年，原煤处理能力与矿井生产能力一致，为2.40 Mt/a。经过早期圆振动筛及跳汰机改造后，矿井及选煤厂的生产、处理能力增加至目前的3.20 Mt/a。选煤工艺流程为：+120 mm大块手选，120～40 mm块煤跳汰排矸，-40 mm末煤不分选直接作为动力煤产品销售，浓缩底流外排至煤泥晾干场地晾干后单独销售。灵新选煤厂跳汰洗选工艺流程如图1所示。

经过多年的实际生产运行，现生产系统老化严重，并且存在以下主要问题。

(1)洗水无法实现闭路循环，不能满足环保生产要求。灵新选煤厂自生产以来，煤泥水处理系统一直处于停运状态，2台浓缩机中的1台彻底废弃，另外1台浓缩机只相当于1个煤泥水缓冲池，实行浓缩底流大排放管理方式，将煤泥输送至煤泥晾干场地晾干后回收，大量煤泥水外排存在环境污染的风险，灵武市环保部门已限期要求整改。

图1 灵新选煤厂跳汰洗选工艺流程

(2)跳汰机由原神宁矿山机械制造维修分公司加工制造，型号为XD3503，分选粒级为0～100 mm，跳汰频率为30～80次/min，跳汰振幅为50～100 mm，跳汰室宽度为3500 mm，跳汰室长度为3770 mm，筛板倾角为2°，筛孔直径为13 mm，处理量为210～330 t/h，跳汰机分选精度低，矸石带煤率高，上级部门抽检和日常自行监测时，矸石带煤率高达4%～5%，块煤损失严重。

为了彻底解决环保生产问题、提高分选效率以及降低产品损失，2017年初，灵新选煤厂开始对原跳汰系统进行改造。经过充分调研与论证，比选目前普遍采用的块煤重介浅槽工艺与近年逐步成熟的智能选矸技术[1-4]，最终采用TDS智能干选机对原排矸工艺系统进行改造,实现自动化、智能化的无人值守模式，解决灵新选煤厂目前的生产瓶颈，提升灵新选煤厂的管理水平。

2 TDS智能干选机分选原理与技术特点

2.1 TDS智能干选机分选原理

TDS智能干选机主要由给料、识别、执行三大主要系统以及供风、除尘、冷却、配电、控制等辅助系统构成[5]。TDS 智能干选机结构示意图如图2所示。

图2 TDS 智能干选机结构示意图

TDS 智能干选机采用智能识别方法进行分选，块煤在布料器上达到均匀单层布料，当煤与矸石通过X射线装置时，由于煤与矸石所含元素不同，其对辐射的吸收量不同，探测器根据接受到的射线强弱不同，建立针对不同的煤质特征相适应的分析模型，通过大数据分析，对煤与矸石的元素、位置等进行数字化识别，最终通过智能喷吹系统将矸石或煤喷出[6-7]。TDS智能干选机分选原理如图3所示。

2.2 TDS智能干选机技术特点

(1)分选精度高。TDS智能干选机以建立模型的方式进行大数据分析，能够准确识别矸石与煤块，有效实现不同粒度或同一粒度的煤矸分离，其分选精度(矸石带煤率和煤中带矸率)均为1%～3%。

(2)处理粒度宽。TDS智能干选机可分选300～50 mm和00～25 mm的原煤。与浅槽、动筛等传统分选设备比较, TDS入料粒度更大，在赵庄选煤厂实现了1000～100 mm毛煤的分选, 较好地解决了煤矿毛煤粒度超限的难题。

(3)系统简单。与传统工艺相比，TDS智能干选机在分选过程中不需要水，不需要介质，不仅少了煤泥水处理系统和重介质回收系统，更不需要复杂管道连接设备，简化了工艺流程。

图3 TDS智能干选机分选原理

(4)除尘设计完善。采用滤筒式除尘器，并与智能干选机集成布置，检查维护方便。

3 应用实践

灵新选煤厂根据生产需要，选择了TDS24-305型智能干选机，其主要参数如下：处理能力为220～240 t/h，处理粒级为200～40 mm，最大通过粒级为200 mm，电压为660 V，额定功率为58 kW，布料带宽为2400 mm，带速为2.5 m/s，阀箱入风口风压为0.65～0.8 MPa。

3.1 工艺流程

筛分破碎系统准备好的200～40 mm的原煤经过缓冲仓运至主厂房后，经过1台振动筛进行布料和限下筛分后，筛上原煤进入TDS智能干选机进行分选，分选出的精煤进入现有精块刮板，分选出的矸石由矸石转载带式输送机运出，振动布料筛限下煤进入末煤带式输送机。TDS智能干选机工艺流程如图4所示。

图4 TDS智能干选机工艺流程

3.2 效果分析

2018年1月，灵新选煤厂TDS智能干选机工艺改造全面完成并进行带煤试车，2月组织连续带煤生产，4月全面交付生产使用。平均处理能力为224.93 t/h，与设计值吻合。2018年6月份TDS智能干选机生产统计数据见表1。

由表1可知，TDS智能干选机分选后的矸石带煤率平均为1.72%，-50 mm精煤带矸率平均为2.06%，+50 mm精煤带矸率平均为2.09%。

表1 2018年6月份TDS智能干选机生产统计数据

3.3 生产调试期间存在的主要问题及解决措施

(1)风压问题及解决措施。TDS 智能干选机要求入气压力在 0.65～0.8 MPa 之间，初期调试阶段，由于原煤含矸率高、带煤量大，入气压力一度降低到0.4 MPa，无法正常分选。因此将空压机房 314空压机(原跳汰使用)管路进行了改造，串联到316空压机管路中，满足了入气压力的要求。

(2)布料问题及解决措施。风压问题解决后，在调试过程中发现TDS 智能干选机布料效果欠佳，直接影响识别和最终的分选效果，对TDS智能干选机入料滑板进行了改造，降低了与入料溜槽的垂直高度，并在尾部增加了梳齿板，通过这种方式优化了布料效果，提高了分选精度。

(3)识别不稳定问题及解决措施。调试阶段发现布料器两侧物块识别准确率相对中间部分存在偏差，因此对射源箱整体位置进行了升高，使射线的识别面更大，并对算法进行了优化，通过以上方式解决了两侧的识别问题，进一步提升了分选精度。

(4)指标不稳定问题及解决措施。原煤含矸率较高时，分选后的精煤含矸率会出现超标情况，为此对 TDS 智能干选机进行了降速改造，由2.5 m/s降低到2.3 m/s左右，通过降低布料器转速以及优化系统参数，提高了喷吹的精度，使分选指标趋于稳定。

(5)工艺问题及解决措施。初步改造时，根据煤质资料，只设定了“打矸”工艺，由于在现场实际运行过程中原煤含矸较高，因此无法执行“打矸”工艺。针对原煤含矸高时“打矸”工艺不如“打煤”工艺的情况，对矸石和原煤溜槽进行了改造，增加了液压闸板，实现 “打煤”和“打矸”工艺的自由切换，在原煤含矸低时采用“打矸”工艺，原煤含矸高时采用“打煤”工艺。在保证正常带煤量不减少的情况下，TDS智能干选机依然保持较高的分选精度，同时也大大减少了高频电磁阀的开闭次数，延长了易损件的使用寿命。

4 TDS智能干选机常规故障及解决办法

2018年2月，TDS智能干选机连续带煤生产，通过现场运行及研究，对已经发生或可能存在以下几方面的故障及影响进行了梳理。

4.1 布料器故障及解决办法

(1)布料过程中发生胶带跑偏现象。解决办法为：检查胶带挡边与滚筒的间距变化，可以通过调节驱动滚筒和增面滚筒调节。

(2)生产时防溢裙板漏煤。解决办法为：发现设备有漏煤现象，调节防溢裙板与胶带的间距。

4.2 除尘器故障及解决办法

(1)除尘器出风口看到黑灰。解决办法为：一是检查滤筒是否破损，对破损滤筒进行更换；二是检查滤筒安装是否对正。

(2)喷吹过程中电磁阀无指令长喷。解决办法为：一是检查电磁阀是否供电；二是检查电磁阀气道是否有异物堵塞；三是电磁阀损坏，需要更换。

4.3 传感器类故障及解决办法

(1)界面显示入气压力低。解决办法为：一是检查空压机运行是否正常；二是检查冷干机运行是否正常；三是检查过滤器滤芯是否堵塞；四是检查各级阀门是否都打开；五是检查原煤含矸率是否过高。

(2)X辐射源连续运行时射源温度高。解决办法为：一是检查涡流管进气电磁阀是否打开；二是检查物流管内是否有异物卡住。

4.4 分选精度变差

(1)布料皮带物料叠加。解决办法为：一是检查入料原煤粒度；二是检查是否偏料；三是检查物块是否翻滚。

(2)煤、矸不能正常识别。解决办法为：一是检查末煤、湿煤是否进入TDS设备，如生产中出现原煤比较湿，筛机无法筛透，大量粉煤进入干选机将影响分选精度；二是检查物块是否叠压。

(3)喷吹执行错误率高。解决办法为：一是检查胶带是否跑偏；二是检查带速是否稳定；三是检查喷嘴是否堵塞；四是检查入气压力是否正常。

(4)正常喷吹后物料撞击分隔板反弹。解决办法为：检查分隔板是否移位。

5 应用效益

5.1 社会效益

传统湿法选煤在选煤过程中将产生煤泥,由于煤泥发热量较低，粘结成团难以利用，在无法掺入产品煤且无法单独销售的情况下往往作为废弃物外排，严重污染环境。应用TDS智能干选机几乎不产生次生煤泥，原生煤泥不入水，发热量高且不结饼，可直接掺入产品煤销售，有效解决了粘湿煤泥难处理的问题，避免了煤泥水外排和环境污染。

5.2 经济效益

(1)产品结构效益。采用TDS智能干选机后，+50 mm中块增产0.25%(占全级)，效益可增收427万元/a。洗小块和精末减少4.57%(占全级)，精煤减少13.71万t/a，减产量作为末煤回收，效益减少1645.2万元/a。采用跳汰工艺洗选时，-40 mm限下入洗后多排出末矸石0.42%(占全级)，采用TDS智能干选机后,作为末煤回收，末煤增收1.26万t/a，可增收592.2万元/a。多回收-13 mm末煤1.35%(占全级)，末煤增收4.05万t/a，可增收1417.5万元/a。跳汰工艺产生次生煤泥，煤泥效益流失，采用TDS智能干选工艺后不产生煤泥，末原煤增量1.07%(占全级)，末煤增收3.20万t/a，可增收1120万元/a。因应用TDS智能干选机后产品结构改变，效益增收1911万元/a。

(2)分选精度效益。应用智能干选机后，+13 mm矸石带煤率降低0.4%(占矸石)，精煤增收0.12万t/a，可增收68.58万元/a。

(3)节支效益。TDS智能干选机装机功率比跳汰分选系统装机功率少148 kW。在开车时间一致的情况下，每天按16 h开车计算，节支电费为36万元/a。TDS智能干选机分选不需要用水，比采用跳汰工艺节支水费14.4万元/a。 因TDS智能干选机工艺精简且智能化程度高，预计减少人工支出368.28万元/a。

6 结语

TDS智能干选机是智能干选技术在灵新选煤厂的首例成功应用，TDS智能干选机采用先进的检测及执行技术，与传统跳汰选煤相比分选过程不用水，自动化程度高、工艺简单、生产加工成本低[10]，彻底消除了原系统存在的环保隐患，企业在减少水资源消耗的同时避免了污染环境，符合国家可持续发展的战略，为公司动力煤清洁、高效、智能化的分选提供了一种切实可行的途径，实现了煤泥和煤泥水的“零排放”，取得了显著的社会效益和经济效益，具有很好推广的应用价值。