陶 智

（西山煤電集團有限公司東曲選煤廠，山西 古交 030200）

引言

東曲選煤廠為礦井型選煤廠，年入洗能力4.0 Mt/a，其原煤系統(tǒng)毛煤來自礦井860和973兩個水平，原煤從井口拉運出來后直接進入準備車間篩分→手選工藝，自1994年11月投產(chǎn)以來，該工藝被采用20余年。相比動篩跳汰以及淺槽重介排矸工藝，手選矸工藝分選精度低，職工勞動強度大、作業(yè)環(huán)境差，這對于目前國家大力倡導智能化發(fā)展建設是背道而馳的，更是落后淘汰的，因此，東曲選煤廠本著為了改進生產(chǎn)工藝適應時代發(fā)展、改善原煤系統(tǒng)生產(chǎn)條件以及提高企業(yè)經(jīng)營效益的目標，近年來通過不斷地進行市場調(diào)研、項目改造可行性分析，于2019年對手選矸工藝進行了TDS智能干選改造。

1 改造后的TDS智能干選系統(tǒng)簡介

TDS智能干選系統(tǒng)的主要設備是TDS智能干選機，TDS設備工作原理圖如圖1所示。該設備采用X射線和圖像雙源識別方法，針對不同的煤質(zhì)特征建立與之相適應的分析模型，通過大數(shù)據(jù)分析，對煤與矸石還有雜物進行數(shù)字化識別，最終通過智能排矸系統(tǒng)將矸石排出。TDS智能干選機包括給料、布料、識別、執(zhí)行幾大主要系統(tǒng)，以及供風、除塵、配電、控制等輔助系統(tǒng)[1-3]。TDS智能干選機從識別角度來講，最大入料粒度可達1 m，從執(zhí)行角度來講，最大可噴吹400 mm粒級的矸石。其設備規(guī)格寬度最大可達4 m，最高可配備于8 Mt/a選煤廠，因此TDS智能干選機產(chǎn)品適應性極強。

除TDS智能干選機外，TDS智能干選系統(tǒng)其他主要設備還包括原煤分級篩、振動布料篩、限下分級篩、空壓機、冷干機、儲氣罐等。

圖1 TDS設備工作原理圖

2 改造后的TDS智能干洗系統(tǒng)生產(chǎn)工藝介紹

TDS智能干選系統(tǒng)生產(chǎn)工藝為：礦井毛煤先由道條篩將200 mm以上大塊排出后進入原煤分級篩，篩上物進入振動布料篩，篩下物直接進入上倉皮帶。振動布料篩篩上物進入TDS，篩下物進入上倉皮帶[4-5]。TDS內(nèi)部皮帶將物料運至識別處后經(jīng)機頭電磁閥利用空壓機及冷干機產(chǎn)生的純凈高壓風噴吹最終分選為煤和矸石，其中矸石進入限下分級篩、煤進入破碎機。破碎機內(nèi)的煤經(jīng)破碎后進入上倉皮帶，而限下分級篩內(nèi)的矸石經(jīng)振動篩分后，篩上矸石進入矸石皮帶，篩下末煤進入上倉皮帶，TDS工藝流程圖如圖2所示。

圖2 TDS工藝流程圖

3 實際應用效果

1）多篩聯(lián)動，提高分選精度。道條篩篩條間隙為200 mm，有效去除矸石大塊；其余三臺振動篩篩孔直徑均為70 mm，其中分級篩采用雙電機圓振動篩，加強振動篩分效果；布料篩將物料平鋪在一個平面，方便TDS智能干選機進行有效識別，盡可能將面煤與大塊分離，提高分選精度；限下篩則是為了盡可能回收矸石表面黏結(jié)的末煤，進一步降低矸中含煤率。

2）TDS智能干選系統(tǒng)投入使用后，經(jīng)過現(xiàn)場煤樣采集以及進行工業(yè)試驗，得出矸中帶煤僅為0.44%，遠低于改造目標1.5%。能夠取得如此好的干選效果依靠的是TDS智能干選機精準的雙源識別技術和噴吹精度以及多篩聯(lián)動篩分作用。TDS工業(yè)試驗結(jié)果數(shù)據(jù)如表1所示。

3）分選精度高，入洗原煤質(zhì)量得以保證。相比手選矸工藝，入洗原煤中矸石變少，無效洗煤成本降低。

4）避免重復分選。相比淺槽重介分選，盡管TDS智能干選與其分選精度差不多，但從適合分選范圍來講，TDS更適合50～300 mm粒度分選，淺槽重介適合13～200 mm粒度分選，東曲選煤廠主洗車間負責洗煤作業(yè)，因此采用TDS智能干選系統(tǒng)，可有效避免重復分選，降低洗煤成本，同時TDS不使用水、介質(zhì)，不需要考慮介質(zhì)回收并減輕煤泥水系統(tǒng)壓力。

5）濕式除塵。提高除塵效果，保證粉塵濃度在法規(guī)標準以下。

6）供風系統(tǒng)廠區(qū)一體化。統(tǒng)一管理，利用變頻技術，綜合利用，降低電耗成本。

4 效益分析

4.1 社會效益

TDS智能干選系統(tǒng)適應國家智能化發(fā)展戰(zhàn)略，將職工從繁重的體力勞動中解放出來，作業(yè)環(huán)境的改善也減少了職工罹患職業(yè)病的概率，為企業(yè)提高智能化水平以及做好減人提效提供了保障，同時，培養(yǎng)了一批高素質(zhì)、強能力的職工隊伍。

4.2 經(jīng)濟效益

根據(jù)試驗結(jié)果，系統(tǒng)運行160 h，拉運毛煤13.97萬t，毛煤中50～300 mm粒級含煤率占全粒級平均值3.52%；TDS智能干選系統(tǒng)分選精度為99.24%，改造前人工分選精度為30%，多回收原煤13.97×3.52%×（99.24%-30%）=3 405 t，原煤返礦價285元/t，增加經(jīng)濟收益3 405×285=97.04萬元，折合噸煤增加收益6.95元/t；增加噸煤生產(chǎn)成本3.12元/t，其中新增電費0.21元/t，平均修理費用增加1.06元/t，折舊成本1.85元/t；預計年經(jīng)濟收益200×（6.95-3.12）=765萬元，投資回收期2 848/765=3.7 a。

表1 TDS工業(yè)試驗結(jié)果數(shù)據(jù)

4.3 環(huán)境效益

矸石帶煤率將至0.44%，每年從大矸中多回收原煤4.87%，在提高經(jīng)濟效益的同時，減少向矸石山排矸量，延長矸石山服務年限，有利于保護生態(tài)環(huán)境，同時可解決矸石露天分選堆放等環(huán)境問題，達到環(huán)保要求。

5 結(jié)語

TDS智能干選系統(tǒng)僅僅是選煤廠智能化發(fā)展的一個分支，選煤方法的發(fā)展不僅得益于選煤行業(yè)自身裝備與工藝技術的進步，而且與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云平臺、大數(shù)據(jù)技術和人工智能技術不斷滲透和深度融合，選煤廠未來的發(fā)展必將是智慧選煤、智能生產(chǎn)，從而進一步實現(xiàn)從傳統(tǒng)勞動密集型行業(yè)到技術密集型高精尖行業(yè)的轉(zhuǎn)變，構(gòu)建選煤行業(yè)的新業(yè)態(tài)。