緱新學(xué)，何 晨

(陜煤黃陵礦業(yè)有限公司，陜西 延安 727307)

1 概況及現(xiàn)狀分析

黃陵一號(hào)煤礦選煤廠是一座設(shè)計(jì)能力6.0 Mt/a的礦井型煉焦煤選煤廠，入洗原煤為氣肥煤。設(shè)計(jì)選煤工藝為無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器+TBS粗煤泥分選+煤泥浮選聯(lián)合工藝。選后精煤產(chǎn)品為煉焦配煤，副產(chǎn)品中煤及煤泥作為煤矸石電廠原料。該廠大塊煤預(yù)處理工藝采用人工手選，存在智能化程度低，手選工勞動(dòng)強(qiáng)度大，矸石揀出率低等問(wèn)題。為提高自動(dòng)化水平和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，改善工作環(huán)境，減少安全隱患，需將人工手選升級(jí)改造為機(jī)械排矸，通過(guò)對(duì)多種塊煤分選工藝比較，選煤廠擬采用智能干選機(jī)用于50 mm以上塊煤排矸[1-2]。

2 雙源識(shí)別TDS智能干選機(jī)可行性研究

2.1 采用雙源識(shí)別TDS智能干選機(jī)的必要性

中國(guó)煤質(zhì)復(fù)雜，有易選煤也有難選煤。對(duì)于基于射線識(shí)別技術(shù)分選的智能干選機(jī)也存在難選煤和易選煤的問(wèn)題，只是決定難選和易選的方法是識(shí)別。黃陵一號(hào)煤礦選煤廠中煤含量偏高，通過(guò)X光識(shí)別試驗(yàn)確定該廠煤為難選煤。另外黃陵一號(hào)煤礦選煤廠入選原煤為稀缺的煉焦配煤，分選作業(yè)必須保證分選精度，減少矸石帶煤率，提高精煤回收率。

針對(duì)難選煤，國(guó)內(nèi)智能干選機(jī)研發(fā)單位在X射線識(shí)別的基礎(chǔ)上增加圖像(CCD相機(jī))識(shí)別，提高識(shí)別精度。鑒于上述分析，黃陵一號(hào)煤礦選煤廠考慮采用X射線+圖像雙源識(shí)別TDS智能干選機(jī)。

2.2 圖像識(shí)別技術(shù)及工作過(guò)程

圖像識(shí)別是一種以計(jì)算機(jī)為核心，結(jié)合光電技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的新型選煤技術(shù)。它根據(jù)模式識(shí)別原理，利用CCD(Charge Coupled Device)攝像頭對(duì)煤炭輸送過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)圖像采集卡，將拍攝到的連續(xù)圖像輸入計(jì)算機(jī)，不斷進(jìn)行圖像處理，并運(yùn)用圖像處理算法對(duì)其進(jìn)行分析、識(shí)別，最終達(dá)到將煤塊和矸石區(qū)分[3-4]，系統(tǒng)框架如圖1所示。

注：圖中黑色圖形表示矸石，白色圖形表示煤圖1 圖像識(shí)別系統(tǒng)框架

其工作過(guò)程：首先啟用CCD攝像頭對(duì)傳輸帶上的煤和煤矸石塊狀物體進(jìn)行圖像采集，經(jīng)預(yù)處理后送入微控制器；然后利用粗糙集算法和模式識(shí)別算法，計(jì)算出煤和煤矸石的灰度和紋理特征量，與已通過(guò)圖像采集的煤和矸石圖像特征規(guī)則進(jìn)行匹配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)識(shí)別分類，最后通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分選[5-6]。

采用智能干選替代人工手選，提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，解決預(yù)先篩分車間噪聲大、粉塵大，工人工作環(huán)境差的難題[9-10]。其重要意義在于將工人從惡劣的工作環(huán)境中解脫出來(lái)，保護(hù)工人身體健康。TDS智能干選機(jī)基本上實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守，提高了生產(chǎn)效率與分選精度的同時(shí)，也避免了對(duì)人體健康的損害。

2.3 半工業(yè)試驗(yàn)驗(yàn)證

采取黃陵一號(hào)煤礦選煤廠煤樣在工業(yè)樣機(jī)上進(jìn)行半工業(yè)試驗(yàn)，采用X射線+圖像(CCD相機(jī))識(shí)別技術(shù)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

新增智能干選系統(tǒng)布置簡(jiǎn)單，無(wú)需新增車間。將原煤準(zhǔn)備車間原有2臺(tái)手選膠帶機(jī)拆除，在其位置安裝2套TDS智能干選系統(tǒng)即可。TDS智能干選系統(tǒng)布置見(jiàn)圖3。

表1 黃陵一號(hào)煤礦選煤廠TDS智能干選機(jī)半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果(雙源識(shí)別)

由表1試驗(yàn)結(jié)果看出，雙源識(shí)別TDS 智能干選機(jī)分選后，矸石的平均帶煤率為2.50%，平均排除率為95.42%，說(shuō)明排矸效果明顯、分選精度高。半工業(yè)試驗(yàn)表明，雙源識(shí)別TDS智能干選機(jī)適合用于該廠大于50 mm塊原煤排矸。

3 TDS智能干選機(jī)的應(yīng)用

通過(guò)半工業(yè)試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用調(diào)研，選煤廠確定采用X射線+圖像雙源識(shí)別智能干選機(jī)。

作為中國(guó)農(nóng)資流通第一股，安徽輝隆集團(tuán)的展位上，重點(diǎn)展示了以高效功能化的水溶肥系列、中微量元素復(fù)合肥系列、作物專用復(fù)合肥系列為代表的綠色生態(tài)肥，產(chǎn)品的科技含量和肥料利用率均創(chuàng)新高。無(wú)獨(dú)有偶，在參展產(chǎn)品中，“六國(guó)網(wǎng)”控失肥是六國(guó)化工與中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院合力打造的環(huán)保高效新型肥料，在提高肥料利用率、降低農(nóng)業(yè)污染方面取得了突破性成果，并延伸出多種作物專用肥及“六國(guó)網(wǎng)+全程營(yíng)養(yǎng)解決方案”，同樣以科技含量高而吸引了眾多參觀者圍觀咨詢。

3.1 設(shè)備技術(shù)參數(shù)

6.0 Mt×15%×25%×(95-20)%=16.88萬(wàn)t

3.2 工藝流程

(1)節(jié)省人工費(fèi)。采用TDS智能干選工藝后，可節(jié)省10名手選工人，按每人每年工資5萬(wàn)計(jì)，每年可節(jié)約手選工人工成本約50萬(wàn)元[11-12]。

從發(fā)布時(shí)間來(lái)看，奧林巴斯OM-D E-M1 II于2016年11月發(fā)布，相比2017年11月發(fā)布的松下Lumix G9整整早了一年。晚發(fā)布的G9具備后發(fā)優(yōu)勢(shì)，在后面的特性功能介紹中會(huì)有詳細(xì)闡述。

圖2 改造后工藝流程

3.3 改造工藝布置

百雀羚重新上市伊始就注重電子商務(wù)的拓展，與淘寶網(wǎng)建立深度合作，并在強(qiáng)大的廣告攻勢(shì)下，成為淘寶網(wǎng)炙手可熱的品牌。在電視廣告上標(biāo)注“淘寶網(wǎng)”可見(jiàn)百雀羚在電子商務(wù)方面的重視。

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，由于逆變器在不同光照條件下正常工作時(shí)需要實(shí)時(shí)控制直流母線電壓，因此，要求逆變器具有更寬的直流輸入電壓范圍并保證穩(wěn)定的電壓輸出，所以本設(shè)計(jì)采用具有寬輸入電壓范圍、低載時(shí)有很高轉(zhuǎn)換效率的IGBT開(kāi)關(guān)管，在相應(yīng)的脈沖控制下產(chǎn)生通斷，從而在負(fù)載端得到所需要的工頻交流電，采用IGBT作為開(kāi)關(guān)器件的單相橋式電壓型逆變主電路如圖2所示.為了平衡輸入輸出瞬時(shí)功率差異等問(wèn)題，系統(tǒng)中通常需要并聯(lián)電解電容來(lái)解決，由于電解電容壽命短，嚴(yán)重限制了逆變器的使用壽命，因此，在整個(gè)電路設(shè)計(jì)中使用長(zhǎng)壽命的薄膜電容代替電解電容[4]47-49.

4 應(yīng)用效果

4.1 生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)

經(jīng)過(guò)調(diào)試，TDS智能干選系統(tǒng)已正常運(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)如表3。

表3生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)試驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)雙源識(shí)別TDS 智能干選機(jī)分選后，矸石的平均帶煤率為2.4%，平均排除率為95.31%，達(dá)到了改造的預(yù)期目標(biāo)。

4.2 社會(huì)效益

任何一種識(shí)別技術(shù)都有其局限性和性能瓶頸，難以做到100%的準(zhǔn)確，而利用多種識(shí)別技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合識(shí)別可以明顯提高識(shí)別精度。利用X射線與CCD圖像雙源聯(lián)合識(shí)別，可以發(fā)揮2種技術(shù)各自的特點(diǎn)，X射線透射基于物塊內(nèi)部信息檢測(cè)，CCD圖像基于物塊表理信息檢測(cè)，并根據(jù)物塊特征賦予X射線與圖像檢測(cè)值不同的置信度等級(jí)，最終實(shí)現(xiàn)聯(lián)合識(shí)別，極大提高檢測(cè)精度，從而保證分選精度[7-8]。

表3 黃陵一號(hào)煤礦選煤廠TDS智能干選機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)試驗(yàn)

圖3 改造后工藝布置

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

原煤經(jīng)50 mm分級(jí)后，大于50 mm塊原煤進(jìn)入TDS智能干選機(jī)分選，分選后的精煤破碎至50 mm以下，再與篩下小于50 mm末煤一起進(jìn)入洗選系統(tǒng)，TDS智能干選機(jī)矸石直接排棄。改造后工藝流程見(jiàn)圖2。

(2)節(jié)省塊煤破碎機(jī)維修費(fèi)。采用TDS智能干選后，塊煤破碎機(jī)由主要破碎矸石變?yōu)閮H破碎煤，破碎機(jī)的正常損耗降到了最低，節(jié)省破碎機(jī)維修費(fèi)[13-14]。

屋頂部分，濁漳河兩岸的民居多用懸山頂，山墻面屋頂木構(gòu)架裸露，屋頂敷小青瓦。虹霓河、宑底河由于海拔較高，交通不便，建筑材料短缺，民居屋頂會(huì)使用石板。有部分民居，同一建筑屋頂會(huì)混合鋪砌石板和青瓦，并運(yùn)用石板疊澀出際山墻。立面上的門窗洞口采用石質(zhì)或木質(zhì)過(guò)梁，規(guī)模較大的商賈大院，門窗過(guò)梁上都有精美的木雕，二層開(kāi)的券窗上會(huì)有精美的磚雕；山區(qū)民居建筑屋頂多鋪石板，出山墻面不做或略作懸挑。由于山區(qū)溫度較低，建筑立面門窗洞口都比較小，其式樣也較為簡(jiǎn)潔，且山墻面和后檐墻面一般都不開(kāi)門窗。結(jié)合建筑高度及結(jié)構(gòu)類型，依據(jù)墻體及屋頂?shù)慕ㄔ觳牧峡蓪⒚窬诱⒚婕吧綁γ鏆w納為如圖12、13所示的幾種類型。

(3)節(jié)省矸石后續(xù)洗選加工費(fèi)。大于50 mm塊煤產(chǎn)率按15%計(jì)，其中矸石含量約25%，人工手選矸石揀出率為20%，塊原煤采用TDS分選，矸石排出率按95%計(jì)，則每年塊原煤采用TDS分選比手選可以多排出矸石量：

TDS智能干選機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。

后續(xù)洗選系統(tǒng)噸原煤加工費(fèi)按15元計(jì)，每年可節(jié)省加工費(fèi)：

16.88萬(wàn)t×15元/t=253.13萬(wàn)元

浮選噸煤泥加工費(fèi)按15元考慮，每年可節(jié)省加工費(fèi)[15]：

16.88萬(wàn)t×5%=0.84萬(wàn)t

(4)減輕煤泥水負(fù)荷，節(jié)省煤泥加工費(fèi)。矸石在入洗時(shí)會(huì)產(chǎn)生次生煤泥，TDS提前將大量矸石排出可減少次生煤泥產(chǎn)量，減輕選煤廠煤泥水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，節(jié)省次生煤泥加工費(fèi)。次生煤泥產(chǎn)率按5%計(jì)，每年可減少煤泥量：

此外，國(guó)際市場(chǎng)影響因素已進(jìn)入實(shí)際利好階段。進(jìn)入10月份，國(guó)際市場(chǎng)價(jià)突破340美元/噸，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨新契機(jī)。王興富說(shuō) ，2017年全球經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)出所有地區(qū)“高度同步”增長(zhǎng)，且重要新興經(jīng)濟(jì)體狀況也在改善。全球鉀肥在2017年實(shí)現(xiàn)價(jià)格筑底回升，產(chǎn)量銷量雙雙增長(zhǎng)?！?017年國(guó)際鉀肥市場(chǎng)價(jià)格平均上漲超20美/噸元；巴西地區(qū)全年上漲45美元/噸，同比上漲19.6%?！?/p>

0.84萬(wàn)t×15元/t=12.66萬(wàn)元

（一）教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生觀察校園生活。校園是學(xué)生是學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的重要地方，也是學(xué)生接觸時(shí)間最長(zhǎng)、最密集的地方，在教學(xué)過(guò)程中有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的校園生活多加關(guān)注，不僅可以積累大量素材，更能夠讓學(xué)生用全新的視角觀察自己習(xí)以為常的校園生活。

(5)智能干選機(jī)易損件維護(hù)費(fèi)用。智能干選機(jī)投運(yùn)后，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的電磁閥屬于易損件，增加了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。經(jīng)統(tǒng)計(jì)每月?lián)p壞更換電磁閥4個(gè)，每個(gè)電磁閥2 000元，則每年增加的維護(hù)費(fèi)：

2000元/個(gè)×4個(gè)×12=9.6萬(wàn)元

針對(duì)傳統(tǒng)BGM方法中真實(shí)誤差概率分布不可知,小擾動(dòng)水平結(jié)構(gòu)未予調(diào)整的缺點(diǎn),動(dòng)態(tài)繁殖過(guò)程中本文不僅將繁殖模大小調(diào)整至誤差允許范圍內(nèi),還將小擾動(dòng)水平分布據(jù)濕對(duì)流區(qū)域進(jìn)行調(diào)整,期望抓住模式中誤差的正確發(fā)展方向從而改善集合預(yù)報(bào)效果。

綜上所述，智能干選機(jī)投運(yùn)后，每年可產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為：

50萬(wàn)元+253.13萬(wàn)元+12.66萬(wàn)元-9.6萬(wàn)元=306.19萬(wàn)元

5 結(jié) 語(yǔ)

黃陵一號(hào)煤礦選煤廠煤種為難選煤，通過(guò)半工業(yè)試驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用調(diào)研，引入X射線+圖像雙源識(shí)別TDS智能干選機(jī)代替人工手選實(shí)現(xiàn)塊煤預(yù)先排矸。投產(chǎn)后的實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)說(shuō)明，TDS智能干選機(jī)分選精度高，滿足黃陵一號(hào)煤礦選煤廠塊煤分選指標(biāo)。該項(xiàng)目的成功應(yīng)用，提高了黃陵一號(hào)煤礦選煤廠的自動(dòng)化水平，同時(shí)增加了經(jīng)濟(jì)效益。