智能化选煤厂建设思考

张利岩

【摘  要】在我国经济发展过程中，煤炭一直是我国重要的基础物资。文章针对传统选煤厂普遍存在的问题，提出了建设智能化选煤厂的主要结构层次与功能，总结了智能化关键技术; 从经济、安全和环保等方面入手，重点阐述了智能化选煤厂的效益和优势，并对智能化选煤厂建设进行了总结和展望。

【关键词】智能化;选煤厂;建设思考

1.智能化选煤厂的认识与目标

智能化选煤厂是基于物联网、云计算、大数据、人工智能等技术，集成各类传感器、自动控制器、传输网络、软件等，形成一套智慧体系，能够主动感知、自动分析，依据深度学习的知识库，形成最优决策模型，并对各环节实施自动调控，实现设计、生产、运营管理等环节安全、高效、经济、绿色的智能化选煤厂。智能化选煤厂最直接的建设目标有 2 个：（1）降低成本。用自动化、信息化的方式提高工作效率，降低人员成本; 保障设备可靠运行、降低设备使用过程中的维修及配件成本; 优化工艺和生产控制流程，降低生产过程中水、电、介、料的消耗成本：简化生产、维护、办公、管理的流程，以工作流驱动业务，降低管理成本。（2）提高效率。提高时间效率，提高整个系统的无故障运行时间，减少因设备故障、工艺不稳定等因素引起的意外停机，并提升控制响应速度和人员反应处理效率：提高质量效率，加强原煤、产品煤的质量监测，优化分选密度和工艺流程，防止因为设备本身原因导致的质量偏差; 提高分选效率，在时间和质量效率的基础上提高分选效率，最大化设备处理能力和全厂生产能力[1]。

2.智能化选煤厂关键技术

2.1煤矸石智能干选技术

智能干选技术是将原煤平铺，采用传感器、大数据等技术处理，将煤与矸石进行智能化识别，最终实现煤与矸石分离。目前，自动分选系统主要采用了双能γ射线透射法，图像识别等方法解决对不同粒度煤和矸石的组分识别问题，而提高干选精度和分选速率是智能干选技术不断研发的重点方向。

2.2智能化重介分选技术

重介质自动控制系统已在选煤厂取得较好的应用，智能控制并不代表取代正常的自动控制，而是智能控制与自动控制之间构成主从控制关系，智能控制层面通常采用宽约束控制。当入料中含矸率在一定范围内波动时，常规的恒密度控制就可以保持产品质量的稳定; 但当入料中矸石含量显著增加时，在其它条件不变的情况下，重介旋流器底流口流动阻力会显著上升，导致实际分选密度提高，就需要相应调整介质密度或入口压力，因此入选原煤的煤质分析十分重要。许多研究人员以此入手建立智能化系统，采用图像分析等方法建立煤质估计与重介参数相联系模型，实现智能化重介分选，提高选煤效率。智能化重介选煤系统研究人员不断研发，根据环境等影响因素通过回归方法寻找最优化的参数，在迭代过程中寻找最优解，确定合理的系统控制参数，用迭代的方式持续性优化子系统。

2.3智能浮选技术

浮选系统的自动加药系统逐步成熟，而智能决策加药量和基于环境变化实时优化浮选各项参数是智能化浮选技术的重点。由于数字图像处理具有响应快，不受空间、主观因素限制等优点，它在智能化泡沫浮选中有较为广泛应用，提取泡沫的纹理（熵、惯性矩、能量等）、尺寸形状等静态特征以及速度等重要的动态特征，优化算法建立合理数学模型，精确量化浮选中各项参数值，进而指导浮选生产[2]。

3.智能化选煤厂建设的实践应用

（1）完善基础建设： 这是智能化建设的基础，包括但不限于：;在线监测的完善，如增设在线测灰仪、自动计量检测装置、测温测振装置等;节能环保控制的完善，如完善泵类系统、风机系统、洒水除尘系统、智能照明系统等;安全监测系统的完善，如危险气体监测、感温感烟监测、智能视频音频监测以及人员定位系统等; 对胶带、刮板、筛子等设备保护的完善; 将辅助设备纳入集控系统; 完善供配电系统等。在此基础上，屏蔽因厂家、协议等原因造成的底层数据结构差异，使通信和数据接口标准化，最终将采集到的生产数据实时传输至标准数据平台，为智能化的生产监控管理和分析决策做准备。

（2）传输网络建设： 遵循开放闭合原则设计了新的选煤厂标准化信息网络。将现场网络分为万兆网、千兆网、无线网 3 个部分，根据数据的可靠性、速率、延时性等要求，将设备接入到不同的网络。带宽小、可靠性要求高的设备，接入到千兆网; 带宽大、延时性要求较低的设备，接入到万兆网; 现场安装不方便、支持无线的设备接入到无线网。核心使用 2 个交换机互为冗余，保证可靠性。企业云计算中心的服务器可以访问网络中的所有数据，建立标准数据平台、智能化应用平台、综合视频平台和扩展业务平台。深度开发组态系统和视频、智能化业务等其它应用的整合，调度指挥中心的计算机既可以操作设备、预览视频，又可以进行智能化应用。通过电信专线将选煤厂信息网络与互联网对接，开放智能化业务功能。

（3）智能化生产控制建设： 主要是對生产控制及节能环保方面进行智能化建设，包括重介密度控制智能化，实现通过灰分变化预测、实现重介密度自动调节; 压滤控制智能化，实现由单机控制到智能联动的转换; 浓缩加药控制智能化，实现根据浓缩池的溢流水水质动态智能优化调节药剂使用量; 浮选自动化控制智能化，通过实时数据智能计算和调节浮选药剂使用量; 智能节能控制，实现负载智能跟踪控制和优化系统启动流程，形成最优能耗方案; 智能照明控制，实现照明系统的智能开关及亮度调节，并与人员定位结合实现人来灯亮，人走灯灭; 智能配煤系统，根据用户需求计算配煤方案，提供最优生产决策方案，通过在线方案调整，达到智能配煤的目的;无人值守地磅计量系统，以车牌自动识别为手段，自动控制地磅周边设备，实现防称重作弊、无人自动装车等智能化操作; 智能供配电系统，实现配电室生产数据的采集与分析、机器人巡检与跟踪以及网管式停送电管理，保障停送电的可靠性与安全性。

（4）智能化安全保障建设： 在全过程自动化的基础上，实现生产系统与各安全保障系统间的互联互通，充分利用各系统数据与信息的共享，实现系统间的联动，为系统安全保驾护航。包括基础安全管理，如安全管理机构、安全技术管理、安全教育培训、安全奖惩制度、安全规范与检查制度以及安全管理信息化的建设等; 环境安全管理，如火灾易发区域设置易燃气体监测、感温感烟监测，以及禁行区域布置智能化视频音频监控等; 设备安全管理，如对设备的温度、振动、电流监测，对设备检修维护的记录，对设备状态和故障的诊断; 人员安全管理，如实施人员定位，对危险源场所实施智能视频分析等，保障人身安全[3]。

（5）智能化生产管理建设： 在选煤厂信息化管理的基础上，结合生产管理的实际情况，从各方面完善选煤厂的智能化管理。主要包括： 设备全生命周期管理，实现对全厂主要电气设备的闭环式管理，对设备进行故障报警、隐患排查、检修提醒、趋势分析及模型预测，建立设备预测性维护系统，提升设备的综合效率，降低运营维护成本; 生产计划管理，实现多种计划闭环管理、精细化作业计划管理和多要素计划全面管理，保证生产有序进行; 生产调度管理，记录调度数据及重大调度事件，汇总分析，及时纠正偏差，保障生产活动稳定进行; 煤质化验管理，全过程记录质量数据，跟踪质量变化，绘制选煤专业曲线指导生产，预测分析生成最优化方案; 物资管理，流程化管理物资信息，实现库存报警和物资的匹配更替。

4.结束语

智能化选煤厂是选煤厂发展的新趋势，选煤厂煤泥浮选提质在理论上是可行的。通过合理优化设计可以使现有工艺流程与浮选工艺合理融合，达到完善选煤工艺，优化产品结构的目的。

参考文献：

[1]谢广元.选矿学[M]. 徐州： 中国矿业大学出版社，2001.

[2]戴少康.选煤工艺设计实用技术手册 [M ]. 北京： 煤炭工业出版社，2010.

[3]刘常春.动力煤选煤厂煤泥水处理方法的讨论 [J]. 中国科技纵横，2013（20）： 114-115.

（作者单位：鄂尔多斯市滨海金地运营管理有限公司）