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智能选煤厂“一体化”架构与建设思路

发表时间：2020/12/29 来源：《基层建设》2020年第24期作者：来存龙

[导读] 摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，智能化在我国发展十分迅速，分析了国内智能化选煤厂建设中存在的问题、智能化选煤厂的总体目标与实现路径以及“一体化”架构思路等，提出了选煤厂智能化建设“三三”战略思路，即智能化整体建设三阶段，智能化初级阶段三步走，以期推动智能化选煤厂建设步伐稳步向前。

        兖矿集团有限公司兴隆庄煤矿选煤中心山东济宁市兖州区 272102
        摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，智能化在我国发展十分迅速，分析了国内智能化选煤厂建设中存在的问题、智能化选煤厂的总体目标与实现路径以及“一体化”架构思路等，提出了选煤厂智能化建设“三三”战略思路，即智能化整体建设三阶段，智能化初级阶段三步走，以期推动智能化选煤厂建设步伐稳步向前。
        关键词：选煤厂智能化;目标与路径;“一体化”架构;建设思路
        引言
        近年来，物联网、大数据、云计算、人工智能以及新一代的通信技术在各行业的探索应用中取得了一定的成果，继消费互联网蓬勃发展之后，产业互联网、工业互联网开始崭露头角。对于煤炭行业来说，随着国家政策方针的指引，数字矿山、智慧矿山等相关概念也陆续提出。选煤工业作为矿业领域的一个重要组成部分，也开启了智能化的升级转型。目前，选煤工业智能化仍处于初级阶段，未来智能化发展要实现单机设备的智能化升级与关键传感、检测环节的技术突破，并将信息技术(IT)与运营技术(OT)深度纵向融合。笔者结合智能化选煤厂的研究与实践经验，提出了对未来行业智能化的展望与思考。
        1选煤厂智能化实践
        XX煤矿选煤厂是生产能力为15.0Mt/a的大型炼焦配煤选煤厂，生产采用块煤浅槽重介+末煤重介质旋流器主再选+粗煤泥TCS分选联合工艺;煤矿选煤厂是生产能力为0.9Mt/a的炼焦煤选煤厂，生产采用块煤动筛跳汰分选+三产品重介质旋流器分选+粗煤泥TCS分选+煤泥浮选。在智能化选煤厂建设实践中，XX煤矿选煤厂和煤矿选煤厂基于新一代智慧科技理念，将物联网、云计算、大数据、人工智能、移动通讯等技术与煤炭洗选加工技术深度融合，通过搭建智信、工业数据大脑、运维三大平台，形成了以智能选煤大脑、智能配煤大脑、智能煤泥大脑、无人装车系统、无人运输系统、生产指挥系统为核心的智能生产中心，以及配套的安全、经营、资产等智能管理中心，打造了全面感知、实时互联、智能决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能化选煤厂。
        2智能选煤厂“一体化”架构与建设思路
        2.1大力提高选煤厂管理决策效率
        通过智能选煤厂建设，将安全、生产、经营等信息进行有机集成，实现信息随时随地集中监测、传输，利用大数据、人工智能、人工神经网络及深度学习研究建立预测模型、工艺调整模型、智能分析模型，为选煤厂生产及管理人员提供准确、实时的信息，提高生产效率。另外，大数据、人工智能等技术的运用，实现了更加准确的趋势分析、更加精准的工艺调整、更加可靠的产品质量分析、更加可信的设备缺陷和故障预测，及时准确地为管理人员提供智能决策和生产管理依据。
        2.2智能干洗工作原理
        1)原煤经分级筛初步筛选将洗煤经分级筛底部分出，块状煤矸石及煤块下放到煤矸输送带进行二次筛选。2)大块煤矸石进入煤矸输送带后，煤矸识别装置中密度检测仪对矸石密度进行检测，当检测到密度＞1．2g/cm3，直径达100mm块状煤矸时，集中控制器发出“打矸”指令并及时进行打矸处理;当检测到密度＜1．0g/cm3，直径达100mm块状煤矸时，集中控制器发出“打煤”指令并及时进行打煤处理。3)处理后煤矸石通过卸载滚筒抛出后，利用通风装置对煤矸石进行分离，使煤块与矸石分别进入到煤块漏斗和矸石漏斗里，然后利用2个漏斗下方输送机分别将煤块、矸石运出。4)煤矸输送机在卸载煤矸石时，当机头处粉尘浓度大于50mg/m3时经粉尘浓度传感器及时将数据信号传递至PLC控制器，控制器进行数据信号处理后，及时打开电控阀门，喷雾洒水装置进行降尘处理;当机头处粉尘浓度低于30mg/m3时，PLC控制器再次对数据信号进行处理，并关闭电控阀门，喷雾装置停止工作。

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具体工作过程为:由智能干选机的智能识别系统对不同煤质建立相应的模型，利用智能大数据分析系统对煤与矸石进行识别，通过分析结果确认“打煤”或者“打矸”;分选出来的煤与矸石分别通过相应的带式输送机排出。
        2.3质量调节在线化、精准化
        煤矿选煤厂智能化系统针对重介质旋流器分选、粗煤泥TCS分选、浮选三个核心分选环节，结合各系统采集到的生产数据，利用选煤专业知识，建立产品质量控制算法模型，自动统筹分析并调节各系统分选参数，稳定精煤产品质量。煤矿选煤厂在精煤带式输送机上增加了X光灰分仪，对重介质精煤灰分进行在线实时监测，智能调节重介质分选密度，确保了精煤资源的最大程度回收，稳定了产品质量，提高精煤产率0.5个百分点，精简了岗位用工3人，实现年综合创效600万元。在浮选环节使用矿浆灰分仪，每10min(推送时间有多个档位可以选择设定)自动推送一次检测数据，并与数据联动，根据浮选入料情况及浮选精煤灰分自动完成配药、加药全过程，实现了远程智能操控，在很大程度上提高了浮选效果，使尾煤泥发热量由7.53MJ/kg降至6.70MJ/kg，精煤产率提高0.3个百分点，吨煤药耗由0.43kg降至0.41kg，为选煤厂降低了药耗成本，创造了可观的经济效益。
        2.4智能化选煤厂建设宜遵循“总体规划
        分步实施，重点突破”的原则，总体规划的目的是保证数据平台架构及系统设计的一致性，避免各分步实施的系统形成信息孤岛，或由兼容性问题导致的重复建设。结合选煤厂的发展规划以及资金计划情况，可整体一次性建设，亦可分步实施。在斜沟煤矿选煤厂智能化建设过程中，由于国内没有大型选煤厂完整智能化系统一次性建成投用的成功先例，因此在实施过程中，将所有功能模块分成了实施、试点、研究三类推进建设。对于技术方案成熟的功能，直接列为实施模块，第一批落地执行;对于新研发或未经过验证的技术功能，列为试点模块，局部试用，成功后复制推广;对于一些痛点问题，尚没有解决方案的，列为研究项目，先进行调查研究，寻找技术方案，出具研究报告，通过批准后再进行试点实施。
        2.5故障预警定制化、多元化
        故障报警预警体系主要对各类设备的故障信号进行监测，将报警信息按照不同等级、类型，通过PAD、手机、手环、集控大屏等交互终端精确推送给相关人员，以便及时响应处理，同时可利用各终端对历史报警记录进行查询。报警内容一般包括设备故障、设备保护、工艺参数、硬件故障、设备健康状态、危险区域周界入侵以及摄像头断连、火灾、瓦斯、电缆测温报警等。斜沟煤矿选煤厂还针对刮板输送机拉斜及混入杂物，煤泥桶、合介桶、稀介桶箅子积料定制开发了基于机器视觉的智能识别系统，对上述故障进行精准识别。
        结语
        智能化是选煤厂发展的全新阶段，是实现生产方式和生产力“双变革”的根本途径。针对国内选煤厂智能化初级阶段建设中暴露出的发展理念和技术体系不成熟、系统性规划不足、“好高骛远”和“小步不前”的行业升级心态同时并存的现状，需要积极思考怎样提升“智能制造”环境下的智能选煤厂建设。从建设智能化选煤厂的总体目标与实现路径入手，系统性地论述了智能化选煤厂建设应在“一体化应用架构”顶层规划下，建设一个集生产过程控制、生产辅助及安全保障、生产管理以及基于大数据的智能决策等四大功能中心为一体的智能管控平台，实现全厂“横、纵”信息交互、融合。并基于现有技术、基础资源，提出选煤厂智能化系统建设“三三”战略思路。通过扎扎实实稳步走，最终实现全面建成智能化选煤厂。
        参考文献
        ［1］郭大林，卫中宽，杨瑞峰．智能化背景下选煤厂设计的思考［J］．选煤技术，2019(3):35－38．
        ［2］李扬，高鸿．智能化选煤厂的架构设想［J］．煤炭加工与综合利用，2019(1):45－50．
        ［3］匡亚莉．智能化选煤厂建设的内涵与框架［J］．选煤技术，2018(2):85－91．