吳宏斌

(華陽新材料科技集團有限公司，山西 陽泉 045000)

寺家莊選煤廠隸屬于華陽新材料科技集團有限公司，是一座大型礦井型選煤廠，入選煤種為無煙煤，選煤廠建設規(guī)模與礦井相同，為 7.00 Mt/a。礦井井田含煤共 18 層，其中 4 層是具有經濟價值的可采或局部可采煤層，即：81、84、9、15號煤層。選煤工藝：300～50 mm 粒級動篩排矸，90～7 mm 粒級跳汰分選。主要產品有精煤、電煤、塊炭。

1 配煤系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著寺家莊礦開采煤層變化，混煤的發(fā)熱量偶爾會出現(xiàn)不滿足用戶需求，需要配入精煤提高發(fā)熱量。目前混煤通過化驗后，發(fā)熱量不達標時，需通過人工核算混煤裝車節(jié)數(shù)和精煤裝車節(jié)數(shù)，先裝滿混煤后，再更換為精煤快速裝車站單獨裝精煤，裝車流程復雜，并且無法混勻。

2 存在問題

寺家莊選煤廠產品可以實現(xiàn)配煤，但僅能實現(xiàn)粗配，主要存在的問題如下。

(1)無法實現(xiàn)混煤和精煤均勻摻配，且摻配流程復雜，影響裝車速度，對混煤銷售影響較大。

(2)主洗車間跳汰精煤篩下末精煤可以通過刮板反轉摻入中煤膠帶，經篩分摻入混煤，末精煤量比較少且無法調控，其中還有中煤摻入反而可能會降低發(fā)熱量，因此主洗車間生產過程無法實現(xiàn)精煤摻配。

(3)選煤廠現(xiàn)有混煤倉(容量1.5萬t)和儲煤場(容量8萬t)，全部位于鐵路裝車線南側，分別進入2個不同的快速裝車站，精煤和混煤無通道實現(xiàn)互摻。

(4)缺少灰分、數(shù)量在線檢測設備，均需要人工化驗，化驗周期長，滯后性嚴重。

(5)現(xiàn)有混煤和末精煤倉下給煤機均無法調量，無法實現(xiàn)配煤。

3 研究目標

基于現(xiàn)有情況，結合用戶需求，精準配煤改造主要實施內容為：通過增加1套精準配煤系統(tǒng)。針對性解決現(xiàn)場問題，主要實現(xiàn)以下目標。

(1)實現(xiàn)產品倉下均質化精準配煤。

(2)實現(xiàn)配煤系統(tǒng)各環(huán)節(jié)信息參數(shù)的實時監(jiān)控。

(3)實現(xiàn)膠帶給煤量和不同質量配比的自動控制。

(4)建立應急預案。

(5)配比自動優(yōu)化。通過化驗點灰的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)精準配煤系統(tǒng)的結果對比，隨著數(shù)據(jù)的不斷積累，不斷的自學習、自矯正，系統(tǒng)會不斷成長，變得更智能、更精準。

通過精準配煤系統(tǒng)，達到商品煤合格的目的，最終實現(xiàn)產銷量、質的平衡、時間的平衡、倉儲的平衡。

4 精準配煤改造

4.1 系統(tǒng)升級改造

主要內容如下。

(1)儲煤場下10臺Q=500 t/h 的給煤機，其中5臺增加變頻器。

(2)3個混煤倉下12臺Q=900 t/h 的給煤機，每個倉下4臺，其中2 臺給煤機增加變頻器，共計6臺。

(3)末精煤倉下10臺Q=500 t/h的給煤機，其中5臺增加變頻器。

(4)在產品至快速裝車站膠帶新增皮帶秤1臺。

(5)汽車裝車站膠帶，更換電機為變頻電機，并配置變頻器，新增犁式卸料器、X光灰分儀各1臺。

(6)在741至3號轉載點膠帶上新增皮帶秤2臺，灰分儀1臺。

(7)將現(xiàn)有混煤倉下、儲煤場下以及精煤倉下給煤機接入系統(tǒng)。

(8)增設3 臺精準配煤算法服務器，配置為：4核4線程，3.0 GHz以上，16 G內存，500 G×3硬盤，raid5。

4.2 運輸系統(tǒng)改造

如圖1所示，針對目前混煤和精煤無法實現(xiàn)摻混，需延長645至汽車裝車站膠帶10.5 m，新建6m×6m的六號轉載點，新建六號轉載點至741至3號轉載點膠帶現(xiàn)有轉載點棧橋56 m和膠帶輸送機62 m，在741至3號轉載點膠帶現(xiàn)有轉載點加層，實現(xiàn)在裝車過程中精煤均勻摻入混煤裝車系統(tǒng)中。

圖1 新增棧橋示意

4.3 精準配煤軟件系統(tǒng)

針對寺家莊選煤廠改造后的配煤系統(tǒng)，開發(fā)1套精準配煤軟件系統(tǒng)，配合煤質在線監(jiān)測等硬件設施，實現(xiàn)選煤廠配煤系統(tǒng)的智能控制，達到精準配煤的目的，主要包含以下功能。

(1)煤量配比計算模型。配煤開始前，根據(jù)各煤倉的煤質信息、生產運行情況及當前裝車的質量要求，自動推送配煤方案。建立配比、目標熱值、給煤量之間的調節(jié)模型，使配煤過程按照預設參數(shù)進行。

(2)倉下精準配煤。由于儲煤場、混煤倉下以及精煤倉下給煤機均無法調節(jié)給煤量，方案設計所有倉下給煤機接入系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)遠程啟停，通過設置給煤機開啟臺數(shù)粗調給煤量，再通過新增皮帶秤反饋數(shù)據(jù)微調帶變頻給煤機的給煤量，實現(xiàn)精準給煤。

(3)配煤系統(tǒng)監(jiān)控?？梢酝ㄟ^終端遠程實時監(jiān)控配煤系統(tǒng)內各煤倉產品質量數(shù)據(jù)、膠帶狀態(tài)、皮帶秤數(shù)據(jù)、灰分儀數(shù)據(jù)、當前配比等配煤系統(tǒng)的狀態(tài)信號，為生產系統(tǒng)調節(jié)入倉煤量、入倉分配等提供判斷依據(jù)，確保無冒倉、空倉情況出現(xiàn)。

(4)自動控制帶煤量及配比。設定帶煤量選擇調節(jié)邏輯投用后，系統(tǒng)按照設定總帶煤量和配比自動開啟給煤機，以開啟給煤機數(shù)量粗調、變頻微調的方式，使產品帶煤量保持在設定區(qū)間內，從而達到配比穩(wěn)定的目的。

(5)應急預案管理。建立應急預案。當混煤倉倉儲不足時，及時發(fā)送信息給工作人員，并協(xié)調開啟儲煤倉下給煤機以及收集膠帶輸送機進行配煤，末精煤倉通過設定閾值，提前提醒生產人員轉換生產方式，減少車等煤情況的出現(xiàn)。

(6)配比自動優(yōu)化。通過灰分儀的數(shù)據(jù)、料位計的數(shù)據(jù)、精準配煤系統(tǒng)的結果對比，實現(xiàn)系統(tǒng)的自學習及相互矯正，通過數(shù)據(jù)分析，結合機器學習深度學習方法不斷地調優(yōu)模型，隨著數(shù)據(jù)的不斷積累，不斷地自學習、自矯正，系統(tǒng)會不斷地成長，變得更智能，更精準，實現(xiàn)配比的精準調節(jié)。

通過精準配煤系統(tǒng)，實現(xiàn)產品配煤，最終實現(xiàn)產銷量、質的平衡以及時間的平衡、倉儲的平衡。

圖2 精準配煤簡要業(yè)務示意

4.4 精準配煤系統(tǒng)功能

配煤系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、定量給煤機、電子皮帶稱、灰分儀及配有變頻調速器的給煤機組成。這樣可以通過控制儲煤場和混煤倉中產品的混入量，混配出所需要的產品。通過控制主機分析計算后，給出反饋信號，通過控制倉下配有變頻調速器的給煤機頻率，調節(jié)2種煤的摻入比例，實現(xiàn)在線自動配煤。

(1)在原料煤管理方面，系統(tǒng)具有優(yōu)化煤場的使用，跟蹤單種煤，自動記錄落煤、回煤的功能，從而減少了儲存不同煤質的原煤時混合造成的品質波動。

(2)在配煤方面，系統(tǒng)根據(jù)儲煤狀態(tài)計算和優(yōu)化配煤方案，根據(jù)煤質數(shù)據(jù)，按照理想組合優(yōu)化配煤。采集在線檢測數(shù)據(jù)，發(fā)出執(zhí)行指令，實現(xiàn)配煤。

(3)在生產管理方面，除了在線顯示設備狀態(tài)外，還具有形成各個儲煤區(qū)儲煤報表、耗煤情況報表、產品質量報表等功能。

5 應用分析

(1)根據(jù)倉內存儲信息，裝車膠帶上煤質的在線監(jiān)測值以及銷售的目標熱值，精準配煤管理系統(tǒng)科學選擇料倉、給煤機以及配煤比例等，從而實現(xiàn)科學精準配煤，實現(xiàn)配煤量、熱值以及倉儲的平衡，杜絕了因商品煤熱值不合格被罰款的情況發(fā)生，同時降低人工配煤時過量摻混配電精煤而導致的精煤損失，提高了選煤廠的經濟效益。

(2)通過精準配煤管理系統(tǒng)，對整個配煤裝車環(huán)節(jié)的管理提供信息參考，為其他環(huán)節(jié)的管理操作提供判別依據(jù)，減少車等煤、煤等車等情況的發(fā)生，提高選煤廠整體管理水平。

(3)實施精準配煤系統(tǒng)建設后，現(xiàn)場不再需要生產人員開啟給煤機，只需巡視配煤環(huán)節(jié)整體運行情況即可，降低了人員勞動強度，同時提高了員工的安全系數(shù)，減少事故發(fā)生的概率，降低了安全風險。

(4)精準配煤系統(tǒng)讓寺家莊選煤廠配煤系統(tǒng)的生產和管理都由傳統(tǒng)方式向現(xiàn)代方式轉變，提高了管理水平，降低了人員強度，并能帶來一定的經濟效益，開創(chuàng)安全、高效、綠色和諧可持續(xù)發(fā)展的新模式。改變了之前需要崗位工現(xiàn)場調節(jié)操作倉下閘板或給煤機粗略調節(jié)配比，配煤過程判斷高度依賴人工經驗，精準度差且勞動強度高的缺陷。

6 結 語

寺家莊選煤廠通過精準配煤的實施，在提高產品合格率的同時，通過配煤，使產品發(fā)熱量以更小的偏差控制在目標值以上，使產品質量持續(xù)穩(wěn)定，減少了產品價值損失。該系統(tǒng)滿足選煤廠靈活的生產組織要求，當煤質好，進行部分入洗時，可實現(xiàn)入洗比例的精準控制，使產品質量達標并穩(wěn)定，達到電煤質量可控，提高產品合格率和穩(wěn)定率的目的。

精準配煤系統(tǒng)實施后，增強了產品市場的競爭力，符合集團整體戰(zhàn)略布局，提高了企業(yè)的經濟效益和行業(yè)競爭力。