TDS智能干选机在东曲选煤厂原煤系统生产工艺中的应用

陶 智

（西山煤电集团有限公司东曲选煤厂，山西 古交 030200）

引言

东曲选煤厂为矿井型选煤厂，年入洗能力4.0 Mt/a，其原煤系统毛煤来自矿井860和973两个水平，原煤从井口拉运出来后直接进入准备车间筛分→手选工艺，自1994年11月投产以来，该工艺被采用20余年。相比动筛跳汰以及浅槽重介排矸工艺，手选矸工艺分选精度低，职工劳动强度大、作业环境差，这对于目前国家大力倡导智能化发展建设是背道而驰的，更是落后淘汰的，因此，东曲选煤厂本着为了改进生产工艺适应时代发展、改善原煤系统生产条件以及提高企业经营效益的目标，近年来通过不断地进行市场调研、项目改造可行性分析，于2019年对手选矸工艺进行了TDS智能干选改造。

1 改造后的TDS智能干选系统简介

TDS智能干选系统的主要设备是TDS智能干选机，TDS设备工作原理图如图1所示。该设备采用X射线和图像双源识别方法，针对不同的煤质特征建立与之相适应的分析模型，通过大数据分析，对煤与矸石还有杂物进行数字化识别，最终通过智能排矸系统将矸石排出。TDS智能干选机包括给料、布料、识别、执行几大主要系统，以及供风、除尘、配电、控制等辅助系统[1-3]。TDS智能干选机从识别角度来讲，最大入料粒度可达1 m，从执行角度来讲，最大可喷吹400 mm粒级的矸石。其设备规格宽度最大可达4 m，最高可配备于8 Mt/a选煤厂，因此TDS智能干选机产品适应性极强。

除TDS智能干选机外，TDS智能干选系统其他主要设备还包括原煤分级筛、振动布料筛、限下分级筛、空压机、冷干机、储气罐等。

图1 TDS设备工作原理图

2 改造后的TDS智能干洗系统生产工艺介绍

TDS智能干选系统生产工艺为：矿井毛煤先由道条筛将200 mm以上大块排出后进入原煤分级筛，筛上物进入振动布料筛，筛下物直接进入上仓皮带。振动布料筛筛上物进入TDS，筛下物进入上仓皮带[4-5]。TDS内部皮带将物料运至识别处后经机头电磁阀利用空压机及冷干机产生的纯净高压风喷吹最终分选为煤和矸石，其中矸石进入限下分级筛、煤进入破碎机。破碎机内的煤经破碎后进入上仓皮带，而限下分级筛内的矸石经振动筛分后，筛上矸石进入矸石皮带，筛下末煤进入上仓皮带，TDS工艺流程图如图2所示。

图2 TDS工艺流程图

3 实际应用效果

1）多筛联动，提高分选精度。道条筛筛条间隙为200 mm，有效去除矸石大块；其余三台振动筛筛孔直径均为70 mm，其中分级筛采用双电机圆振动筛，加强振动筛分效果；布料筛将物料平铺在一个平面，方便TDS智能干选机进行有效识别，尽可能将面煤与大块分离，提高分选精度；限下筛则是为了尽可能回收矸石表面黏结的末煤，进一步降低矸中含煤率。

2）TDS智能干选系统投入使用后，经过现场煤样采集以及进行工业试验，得出矸中带煤仅为0.44%，远低于改造目标1.5%。能够取得如此好的干选效果依靠的是TDS智能干选机精准的双源识别技术和喷吹精度以及多筛联动筛分作用。TDS工业试验结果数据如表1所示。

3）分选精度高，入洗原煤质量得以保证。相比手选矸工艺，入洗原煤中矸石变少，无效洗煤成本降低。

4）避免重复分选。相比浅槽重介分选，尽管TDS智能干选与其分选精度差不多，但从适合分选范围来讲，TDS更适合50～300 mm粒度分选，浅槽重介适合13～200 mm粒度分选，东曲选煤厂主洗车间负责洗煤作业，因此采用TDS智能干选系统，可有效避免重复分选，降低洗煤成本，同时TDS不使用水、介质，不需要考虑介质回收并减轻煤泥水系统压力。

5）湿式除尘。提高除尘效果，保证粉尘浓度在法规标准以下。

6）供风系统厂区一体化。统一管理，利用变频技术，综合利用，降低电耗成本。

4 效益分析

4.1 社会效益

TDS智能干选系统适应国家智能化发展战略，将职工从繁重的体力劳动中解放出来，作业环境的改善也减少了职工罹患职业病的概率，为企业提高智能化水平以及做好减人提效提供了保障，同时，培养了一批高素质、强能力的职工队伍。

4.2 经济效益

根据试验结果，系统运行160 h，拉运毛煤13.97万t，毛煤中50～300 mm粒级含煤率占全粒级平均值3.52%；TDS智能干选系统分选精度为99.24%，改造前人工分选精度为30%，多回收原煤13.97×3.52%×（99.24%-30%）=3 405 t，原煤返矿价285元/t，增加经济收益3 405×285=97.04万元，折合吨煤增加收益6.95元/t；增加吨煤生产成本3.12元/t，其中新增电费0.21元/t，平均修理费用增加1.06元/t，折旧成本1.85元/t；预计年经济收益200×（6.95-3.12）=765万元，投资回收期2 848/765=3.7 a。

表1 TDS工业试验结果数据

4.3 环境效益

矸石带煤率将至0.44%，每年从大矸中多回收原煤4.87%，在提高经济效益的同时，减少向矸石山排矸量，延长矸石山服务年限，有利于保护生态环境，同时可解决矸石露天分选堆放等环境问题，达到环保要求。

5 结语

TDS智能干选系统仅仅是选煤厂智能化发展的一个分支，选煤方法的发展不仅得益于选煤行业自身装备与工艺技术的进步，而且与物联网、互联网、云平台、大数据技术和人工智能技术不断渗透和深度融合，选煤厂未来的发展必将是智慧选煤、智能生产，从而进一步实现从传统劳动密集型行业到技术密集型高精尖行业的转变，构建选煤行业的新业态。