南 沖

（太原華潤(rùn)煤業(yè)有限公司洗煤廠， 山西 古交 030200）

0 引言

洗煤廠的主要工作是將原煤中的雜質(zhì)去除，再按照工業(yè)用途的不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煤質(zhì)進(jìn)行分類。從上個(gè)世紀(jì)開(kāi)始，我國(guó)的洗煤產(chǎn)業(yè)就開(kāi)始了工業(yè)化信息化改革，自動(dòng)化水平不斷加強(qiáng)，新型設(shè)備技術(shù)也持續(xù)推廣使用。隨著新一輪的工業(yè)革命的開(kāi)始，智能化洗煤廠的建設(shè)成為發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)的洗煤、分揀工藝從半機(jī)械化過(guò)渡到機(jī)械化，工業(yè)化水平雖有所提升，但仍然占用大量人力、物力、財(cái)力，生產(chǎn)投入與收益比例失調(diào)，企業(yè)生產(chǎn)壓力明顯。隨著新技術(shù)、新發(fā)明的普及和應(yīng)用，智能化技術(shù)和設(shè)備的使用可以實(shí)現(xiàn)煤炭的科學(xué)高效分選。依托計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)集控等智能化控制系統(tǒng)，使洗煤分級(jí)、脫水、檢測(cè)等工序更加智慧、精準(zhǔn)。選出的煤炭有足夠的品質(zhì)保證，才能有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[1-2]。

1 洗煤行業(yè)的工業(yè)化發(fā)展

1.1 信息化改革歷程

20 世紀(jì)90 年代，在市場(chǎng)化機(jī)制和行業(yè)發(fā)展的雙重作用之下，煤炭的價(jià)格因品質(zhì)不同而產(chǎn)生巨大差異，由此便引發(fā)了對(duì)洗煤工藝的重視和投入。自此洗煤廠開(kāi)始了精細(xì)化分選。將煤炭中摻雜的煤矸石篩除出來(lái)，這樣就可以初步提高煤炭質(zhì)量，增加煤炭的發(fā)熱量，但是這項(xiàng)工作主要還是依靠人工。伴隨著工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的利用率大幅提升，于是開(kāi)始將自動(dòng)化分選設(shè)備投入到煤炭分選線上，這雖然提高了勞動(dòng)效率，可機(jī)器設(shè)備還是依賴人工操作，且專人專職，一人一機(jī)，這種情況下的弊端造成了工作信息的可偽造性，致使產(chǎn)能和品質(zhì)的不穩(wěn)定性。直至上世紀(jì)與本世紀(jì)相交時(shí)期，洗煤廠借助信息自動(dòng)化改革的春風(fēng)，把握時(shí)機(jī)，再次適時(shí)升級(jí)。這一次，生產(chǎn)數(shù)據(jù)能夠做到實(shí)時(shí)可觀可測(cè)，煤炭的洗選發(fā)展邁入一個(gè)全新的階段。然而，高度的信息化處理極易形成數(shù)字孤島，致使洗煤廠的眾多機(jī)器設(shè)備，在正常運(yùn)行或者突發(fā)停機(jī)等狀態(tài)之下不能得到有效管理和合理安排[3]。

1.2 存在的問(wèn)題

就現(xiàn)狀而言，洗煤廠在意識(shí)到以上問(wèn)題之后，結(jié)合自身發(fā)展情況開(kāi)始了部分或者單獨(dú)的設(shè)備信息化工作計(jì)劃，可是這無(wú)法滿足所有設(shè)備科學(xué)統(tǒng)一的智能化管理和操控。主要原因表現(xiàn)在以下方面：

1）缺乏數(shù)據(jù)運(yùn)行平臺(tái)。由于機(jī)械設(shè)備的高度信息化是依靠設(shè)備編碼來(lái)完成工作指令的，如果只是依靠人工手動(dòng)輸入，在缺乏大數(shù)據(jù)平臺(tái)的情況下，各個(gè)設(shè)備之間只能各自孤立運(yùn)行或者被分割成幾個(gè)部分。這樣僅僅只能夠滿足基本的生產(chǎn)要求，各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)供應(yīng)鏈仍然處于半自動(dòng)化運(yùn)行狀態(tài)，無(wú)法充分激活其最大運(yùn)行效能[4]。

2）缺乏創(chuàng)新的智能機(jī)械設(shè)備。煤炭產(chǎn)品的重介質(zhì)洗選一直是洗煤廠重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，但洗煤廠目前大多仍使用以振動(dòng)篩、磁選機(jī)為核心的旋流器，具有配套設(shè)備多，機(jī)械故障率較高，設(shè)備維修保養(yǎng)難度大的缺點(diǎn)。設(shè)備在長(zhǎng)期使用缺乏維護(hù)的情況下，還會(huì)逐步影響到洗選產(chǎn)品的良品率。

3）設(shè)備備件量大，占用過(guò)多資金。為了保證洗煤工作的正常開(kāi)展，以防設(shè)備發(fā)生意外狀況而延誤生產(chǎn)。在不能全面掌握有效、系統(tǒng)的設(shè)備信息局面之下，無(wú)法對(duì)可能出現(xiàn)的故障做出預(yù)判，也無(wú)法獲取設(shè)備準(zhǔn)確的生命狀態(tài)。這樣就直接導(dǎo)致了過(guò)高的庫(kù)存率和較低的使用率，嚴(yán)重占?jí)嘿Y金。

2 洗煤廠智能化改進(jìn)的核心技術(shù)

2.1 大數(shù)據(jù)的采集和處理

為了實(shí)現(xiàn)洗煤工藝的智能化運(yùn)作，必須依靠大量的數(shù)據(jù)采集和學(xué)習(xí)。區(qū)別于過(guò)去自動(dòng)化的運(yùn)行，智能化是在自主學(xué)習(xí)的驅(qū)動(dòng)下開(kāi)展工作，這就要求有足夠的數(shù)據(jù)支撐[5]。那么采集數(shù)據(jù)就要依靠智能傳感器，這就對(duì)傳感器的數(shù)量和工作能力提出了要求。傳感器采得數(shù)據(jù)之后并不能直接使用，需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行再處理。處理的工作內(nèi)容主要是將有效信息從龐大的數(shù)據(jù)群中篩選出來(lái)，以供企業(yè)參考，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)決策。這項(xiàng)工作看似簡(jiǎn)單卻極具挑戰(zhàn)性，不僅對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量有所要求，即信息要全面有效。還要保證處理數(shù)據(jù)的速率，特別是進(jìn)行一些即時(shí)或臨時(shí)決策時(shí)。這就需要對(duì)數(shù)據(jù)處理做到時(shí)效性、準(zhǔn)確性和全面性，為設(shè)備運(yùn)行保駕護(hù)航。

2.2 “大腦” 智能學(xué)習(xí)算法

智能化洗煤的實(shí)現(xiàn)是依靠設(shè)備的自主學(xué)習(xí)能力，而實(shí)現(xiàn)這種能力的基礎(chǔ)是其擁有一個(gè) “大腦” ，在 “大腦” 的思考下可以結(jié)合實(shí)際情況做出科學(xué)、合理地分析與判斷。這個(gè) “大腦” 指的就是設(shè)備的微處理器和智能學(xué)習(xí)算法，其中智能學(xué)習(xí)算法起著決定性作用。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)的智能算法由于其特定的使用環(huán)境而有局限性，那么智能算法如何高效應(yīng)用于洗煤廠的日常生產(chǎn)和決策工作之中還需要通過(guò)大量實(shí)踐的檢驗(yàn)。鑒于洗煤廠在實(shí)際工作中，所受到的影響因素較多，因此還要研發(fā)更多、更高效的智能算法以供使用，進(jìn)而助力洗煤廠智能化的深度實(shí)現(xiàn)。

2.3 重介質(zhì)洗選裝備優(yōu)化

重介質(zhì)洗選是洗煤廠的核心技術(shù)，為順應(yīng)新時(shí)期煤炭洗選企業(yè)智能可持續(xù)地發(fā)展，煤廠必須著重加大對(duì)新技術(shù)、新工藝的研究創(chuàng)新，對(duì)現(xiàn)有重介質(zhì)洗選裝備進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)改造，提高生產(chǎn)系統(tǒng)的產(chǎn)出率和良品率。

S-3GHMC870/410 型超級(jí)重介質(zhì)旋流器是煤化所最新研發(fā)的智能自動(dòng)洗選裝置，如圖1 所示，該設(shè)備主要由圓筒形的主選旋流器和圓錐形的再選旋流器兩部分組成，以串聯(lián)形式連接。超級(jí)重介質(zhì)旋流器可以使低密度的懸浮液在壓力作用下，通過(guò)合格介質(zhì)入口向下流入主選旋流器進(jìn)行分選。原煤在自身重力的作用下，經(jīng)過(guò)主旋流器頂部進(jìn)入，采用單一密度的懸浮液對(duì)不同密度的產(chǎn)品以及矸石進(jìn)行單次分選。

圖1 S-3GHMC870/410 型超級(jí)重介質(zhì)旋流器結(jié)構(gòu)

3 智能化洗煤廠升級(jí)情況

現(xiàn)華潤(rùn)煤業(yè)洗煤廠，擬對(duì)原洗選系統(tǒng)及重介質(zhì)洗選裝備進(jìn)行升級(jí)改造，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦能的洗煤廠逐漸形成了開(kāi)拓與創(chuàng)新的生產(chǎn)模式，開(kāi)啟了高質(zhì)高效的智能化建設(shè)工作。

3.1 全自動(dòng)化選配煤車間

根據(jù)原有設(shè)備，開(kāi)發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)，不僅可以做到設(shè)備的臺(tái)賬、動(dòng)靜態(tài)點(diǎn)檢、檢修的高效管理，還能夠及時(shí)上傳反饋生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自查自檢，通過(guò)加強(qiáng)對(duì)流程制度、技術(shù)資料、作業(yè)流程等工作的科學(xué)管理。

3.2 智能化安全監(jiān)控系統(tǒng)

圖2 所示，洗煤廠通過(guò)積極開(kāi)展智能化監(jiān)控系統(tǒng)的搭建，除了能夠在控制大屏滾動(dòng)顯示作業(yè)面的實(shí)時(shí)狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)面的動(dòng)態(tài)監(jiān)控、追蹤預(yù)警。接著在固有視頻傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上完成升級(jí)，擴(kuò)充監(jiān)控點(diǎn)位，強(qiáng)化對(duì)原煤倉(cāng)、產(chǎn)品倉(cāng)等重要位置的監(jiān)控，提高生產(chǎn)安全效率。

圖2 智能監(jiān)控系統(tǒng)

3.3 重介質(zhì)旋流器的升級(jí)

目前所使用的重介質(zhì)旋流器配套繁瑣、工藝落后?，F(xiàn)擬對(duì)旋流器進(jìn)行更換，將本廠原煤煤樣在未經(jīng)任何處理的情況下，送入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行洗選試驗(yàn)，并將產(chǎn)品設(shè)置分為精煤、中煤以及矸石，同時(shí)與洗煤廠現(xiàn)有旋流器產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比，得出表1 數(shù)據(jù)。

表1 不同旋流器工況下洗選產(chǎn)品對(duì)比

通過(guò)表1 數(shù)據(jù)可知，超級(jí)重介質(zhì)旋流器可以全面提高精煤和中煤的產(chǎn)出率，并且降低煤中的灰分。精煤和中煤中，灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低了0.4%和2.13，與之而來(lái)產(chǎn)率分別提高了3.4%與2.1%。目前洗煤廠年處理原煤2.0 Mt/a，由此計(jì)算精煤年產(chǎn)增加6.8 萬(wàn)t，中煤年產(chǎn)增加4.2 萬(wàn)t。精煤按600 元/t、中煤按300元/t計(jì)算，則總計(jì)提升了經(jīng)濟(jì)效益3 780 萬(wàn)元/a。

4 結(jié)語(yǔ)

新型智能重介質(zhì)旋流器的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了較高的經(jīng)濟(jì)效益。推進(jìn)和實(shí)現(xiàn)洗煤廠機(jī)械設(shè)備的智能化、信息化、現(xiàn)代化建設(shè)有著重大的實(shí)際價(jià)值。超級(jí)重介質(zhì)旋流器在原煤洗選處理、篩分精度、含矸率測(cè)重等方面明顯優(yōu)于原有設(shè)備。僅更換旋流器一項(xiàng)，便可為企業(yè)增加3 780 萬(wàn)元/a 的經(jīng)濟(jì)效益。由此可見(jiàn)，借助大數(shù)據(jù)分析、智能化設(shè)備等技術(shù)可以很大程度上釋放生產(chǎn)效能，提升洗煤廠的煤炭品質(zhì)。