何長林，巴春星

（淮南礦業(yè)集團(tuán)選煤分公司顧橋選煤廠，安徽 淮南 232150）

煤炭灰分是選煤廠最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一，也是設(shè)計(jì)選煤工藝、制訂生產(chǎn)計(jì)劃、操作分選設(shè)備、考核崗位司機(jī)和確定產(chǎn)品價(jià)格的主要依據(jù)。選煤廠采用人工化驗(yàn)和自動(dòng)測量兩結(jié)合的方式來獲得煤炭灰分，人工化驗(yàn)是根據(jù)國標(biāo)GB/212—2008的描述進(jìn)行，包括緩慢灰化法和快速灰化法，馬弗爐要求加熱并恒溫在850℃或900℃，雖然兩種灰化法在步驟和停留時(shí)間上有區(qū)別，但耗去的時(shí)間至少需要1.5 h，這還不包括采樣和制樣的時(shí)間，很顯然這根本無法滿足選煤廠作為設(shè)備操作和生產(chǎn)調(diào)度的需求，因此，實(shí)際生產(chǎn)中采用MT/T808-1999選煤廠技術(shù)檢查標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定測量煤炭的小時(shí)快灰，要想得到實(shí)時(shí)的灰分，只能依靠在線測灰儀。

1 在線測灰儀

煤是有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)組成，有機(jī)質(zhì)構(gòu)成煤的可燃體部分，而無機(jī)質(zhì)是各種非金屬或金屬的氧化物、碳酸鹽和硅酸鹽礦物，煤炭燃燒后剩下的部分就是煤的灰分。煤炭灰分的在線測量是最有效、最準(zhǔn)確、國際上得到公認(rèn)的放射性測定法，利用有一定活度的放射源照射待測煤炭，射源自發(fā)釋放伽馬射線或粒子，這些具有高能的光子與煤炭中的各種元素作用，其原子受到輻射后發(fā)生光電效應(yīng)、電子對產(chǎn)生和康普頓效應(yīng)，從而使原始的伽馬光子強(qiáng)度減弱，根據(jù)測量皮帶空載和加煤時(shí)兩種狀態(tài)下伽馬光子的數(shù)量，利用光譜分析，推算煤中礦物質(zhì)即灰分的含量。

2 多煤源測灰原理

用于測量煤炭灰分的在線測灰儀幾乎只適用于一種煤源，比如安裝在原煤皮帶上只能測量原煤，而安裝在精煤皮帶上也只能測量精煤，被測量的煤的灰分往往波動(dòng)不大，因?yàn)榛曳謨x在正常使用前需要進(jìn)行標(biāo)定，而一旦標(biāo)定后，在一定時(shí)期內(nèi)不會(huì)再進(jìn)行標(biāo)定。但隨著原煤質(zhì)量的下降和用戶對精煤灰分需求的苛刻，選煤廠的工藝為增加系統(tǒng)的靈活性，傳統(tǒng)一條皮帶只輸送一種灰分煤炭的方式有所改變，可能隨時(shí)改變選煤工藝，導(dǎo)致不同班、不同日期洗出的精煤灰分相差很大，出現(xiàn)低灰精煤、中灰精煤甚至高灰精煤等情況，要求同一臺(tái)灰分儀要能準(zhǔn)確測量這類精煤。根據(jù)灰分儀的現(xiàn)場使用經(jīng)驗(yàn)可知，灰分儀的準(zhǔn)確性跟被測煤炭的穩(wěn)定性相關(guān)性很大，灰分波動(dòng)越大，灰分儀測量的誤差也越大。

圖1 多煤源測灰模型

圖2 顧橋選煤廠多煤源測灰

如圖1所示，在線測灰儀安裝在C0皮帶上，在不同的工藝條件下，C1，C2，…，Cn代表不同的皮帶，輸送不同灰分的煤炭，在C0皮帶上匯總，但是C1，C2，…，Cn皮帶開啟的標(biāo)志是K1，K2，…，Kn，在不同的皮帶開啟標(biāo)志前提下，分別對C0上的混煤進(jìn)行預(yù)先標(biāo)定，得到相對應(yīng)的標(biāo)定參數(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)皮帶開啟標(biāo)志作為條件，自動(dòng)切換標(biāo)定參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)用一臺(tái)在線測灰儀在一條皮帶上測量多個(gè)煤源下的灰分。

這種情況不同于配煤，配煤是每一種煤的灰分基本一定、但煤流量是可調(diào)的；而本論文講述的是每一種煤源的灰分和流量基本穩(wěn)定或者變化不大，所以處理方法也是有差別的。多煤源測灰模型如圖1所示，顧橋選煤廠多煤源測灰如圖2所示。

3 應(yīng)用實(shí)例

如圖2所示，顧橋選煤廠為礦井型動(dòng)力煤選煤廠，分選工藝分別由塊煤重介淺槽系統(tǒng)、末煤重介旋流器系統(tǒng)、粗煤泥臥脫系統(tǒng)、煤泥壓濾系統(tǒng)構(gòu)成。其中，塊煤重介淺槽系統(tǒng)分選由原煤分級(jí)篩分級(jí)后的篩上物，原煤分級(jí)篩篩上物經(jīng)脫泥后進(jìn)入淺槽進(jìn)行分選，分選出塊精煤和矸石兩種產(chǎn)品，塊精煤經(jīng)脫介篩脫介后，小于30 mm粒級(jí)通過離心機(jī)進(jìn)一步脫水，大于30 mm粒級(jí)進(jìn)入破碎機(jī)進(jìn)行破碎，破碎后產(chǎn)品與離心機(jī)脫水后產(chǎn)品混合后，一同轉(zhuǎn)載至702皮帶，再通過轉(zhuǎn)載皮帶進(jìn)入產(chǎn)品倉進(jìn)行銷售。末原煤由374皮帶輸送，在374皮帶機(jī)頭有分流裝置，根據(jù)生產(chǎn)調(diào)度和選煤廠經(jīng)濟(jì)效益最大化，確定分流量，當(dāng)401皮帶不開時(shí)，全部末原煤進(jìn)入701皮帶機(jī)；當(dāng)401皮帶開時(shí)，部分末原煤進(jìn)入末煤重介旋流器分選，選出來的末精煤再轉(zhuǎn)載至702皮帶。

在401皮帶不運(yùn)行或者401皮帶運(yùn)行兩種情況下，分別標(biāo)定在線測灰儀的標(biāo)定參數(shù)，在正常生產(chǎn)過程中，上位工控機(jī)根據(jù)401皮帶運(yùn)行信號(hào)，自動(dòng)調(diào)取相應(yīng)的標(biāo)定參數(shù)，得到灰分測量值。圖3為灰分儀測量值與人工化驗(yàn)值的對比數(shù)據(jù)，圖3中是連續(xù)3 d的小時(shí)數(shù)據(jù)，其中第1天和第3天401皮帶開，而第2天401皮帶未運(yùn)行。當(dāng)401皮帶開時(shí)，在一定的分流量下，末原煤去重介旋流器分選，得到的末精煤再回到702皮帶，從而導(dǎo)致702皮帶煤灰分下降，分流量越多，灰分下降越低。

由此可知，通過設(shè)定標(biāo)定條件，可以實(shí)現(xiàn)在一條皮帶上用一臺(tái)在線測灰儀測量多個(gè)煤源混合煤的灰分，解決了在線測灰儀傳統(tǒng)只能測量一種煤源灰分的局限性。

圖3 多煤源測灰應(yīng)用效果

4 結(jié)論

通過在顧橋選煤廠的應(yīng)用表明，在上位工控機(jī)保存多組標(biāo)定參數(shù)，根據(jù)不同煤源外部條件，自動(dòng)切換標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行灰分修正，實(shí)現(xiàn)多煤源灰分的在線自動(dòng)測量，測量結(jié)果完全能夠滿足指導(dǎo)生產(chǎn)的目的。