動(dòng)力配煤技術(shù)及其自動(dòng)化探討

王建成

摘?要：?動(dòng)力配煤能滿足節(jié)能與環(huán)保的要求，符合國家能源發(fā)展方向，是具有前景的潔凈煤技術(shù)之一。對(duì)動(dòng)力配煤過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。介紹基于可編程控制器為核心的選煤廠自動(dòng)配煤?控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：?動(dòng)力配煤;?配煤模型;?可編程控制器;?配煤自動(dòng)化

2013年我國煤炭開采量達(dá)到37億t，但原煤入洗率僅為56.2%，燃燒效率低下。利用先進(jìn)的動(dòng)力配煤技術(shù)生產(chǎn)穩(wěn)定的配煤產(chǎn)品，有利于提高燃燒效率和保證用煤安全。

動(dòng)力配煤是綜合各單一煤種的灰分、硫分、揮發(fā)分、發(fā)熱量等主要指標(biāo)，通過調(diào)節(jié)混合比例，配制出質(zhì)量達(dá)標(biāo)又節(jié)能減排的煤品。它包括動(dòng)力配煤發(fā)展?fàn)顩r、配煤工藝的選擇以及產(chǎn)品自動(dòng)檢測和過程控制三個(gè)方面的內(nèi)容。

1.動(dòng)力配煤的發(fā)展概況

我國最早使用動(dòng)力煤技術(shù)質(zhì)量達(dá)到穩(wěn)定的方法?是在1979年初由上海燃料總公司研發(fā)，20世紀(jì)80?年代后，隨著我國對(duì)動(dòng)力配煤發(fā)展的關(guān)注，國內(nèi)多個(gè)?省市大力發(fā)展動(dòng)力配煤技術(shù)，且取得了不錯(cuò)的成績。

在國外對(duì)動(dòng)力配煤相接近的概念于20世紀(jì)60?年代就有報(bào)道。西方一些國家使用混煤的主要目的?是降低污染物的排放，滿足鍋爐設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)。日?本研究使用混煤的主要目的是燃料依賴進(jìn)口，為了?節(jié)約煤炭資源，減少運(yùn)輸費(fèi)用。澳大利亞向不同進(jìn)口?國家提供符合多種煤質(zhì)指標(biāo)的煤炭，結(jié)合配煤技術(shù)，?可以幫助澳大利亞取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

我國混煤的燃燒及其研究

混煤的燃燒特性并不是單一煤種的簡單疊tfl，?而是混煤在燃燒過程中的行為變化比煤質(zhì)分析值?的變化表現(xiàn)出更為復(fù)雜的特性，由于不同煤中的礦?物組成及其特性有所區(qū)別，使得不同煤質(zhì)的煤在摻?配燃燒的過程中煤粒之間存在相互影響與制約的?現(xiàn)象。同時(shí)由于燃煤供應(yīng)品種多、質(zhì)量不均一，煤質(zhì)?不適應(yīng)設(shè)備要求，造成了混煤燃燒的過程中存在主?動(dòng)燃燒和被動(dòng)燃燒的現(xiàn)象，而這2種燃燒方式也是?燃煤效率低的重要原因之一。因此如果混煤配比不?當(dāng)，混煤的燃燒會(huì)造成設(shè)備運(yùn)行水平下降、著火困?難、燃燒不穩(wěn)定、效率降低、結(jié)渣積灰加劇，甚至出現(xiàn)?停爐事故。而動(dòng)力配煤是依據(jù)用戶的需求，針對(duì)不同?的燃燒方式及鍋爐類型，由若干種類與性質(zhì)不同的?各單煤按一定比例摻配而成，考慮混煤的燃燒特點(diǎn)，?以達(dá)到最大的燃燒效率及環(huán)境允許的接受限度。

2.動(dòng)力配煤的混配方法

配煤方式由用煤企業(yè)根據(jù)實(shí)際情況選擇。主要的配煤方式有體積法和質(zhì)量法。體積法的配煤精度低于質(zhì)量法的配煤精度。床混式、帶混式、倉混式和爐內(nèi)直接混合是配煤的主要方式。

3.動(dòng)力配煤生產(chǎn)線工藝流程

動(dòng)力配煤生產(chǎn)線工藝流程一般包括原料煤的收?卸、分品種堆放化驗(yàn)、計(jì)算優(yōu)化配比、取料輸送、篩?分、破碎、加添加劑、混合摻配、抽取檢測、貯存和外?運(yùn)等。較為簡單的機(jī)械化配煤生產(chǎn)線為：?將不同品種的煤裝入不同的儲(chǔ)煤斗或倉，通過調(diào)節(jié)給料機(jī)的?閘門開度，控制煤的流量。動(dòng)力配煤較常用的篩分?設(shè)備有滾筒篩和振動(dòng)篩，滾筒篩較適用于中小型配?煤生產(chǎn)線，而大型配煤生產(chǎn)線多采用振動(dòng)篩。多個(gè)?品種的煤通過篩分設(shè)備混配，篩下物即為配煤產(chǎn)品，?篩上物應(yīng)該根據(jù)具體情況處理，比如可單獨(dú)取出質(zhì)?量較好煤塊進(jìn)行銷售實(shí)現(xiàn)增值，破碎或者質(zhì)量較差?的塊煤，可再次摻混進(jìn)動(dòng)力配煤中，然后貯存或者?外運(yùn)。

4.選煤廠自動(dòng)配煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1系統(tǒng)工藝要求及方式

在大多數(shù)的情況下，選煤廠的原煤來自不同的

礦井或同一礦井的不同煤層，煤炭性質(zhì)差異較大。配煤系統(tǒng)屬于原料煤洗前環(huán)節(jié)，則可保證給?煤穩(wěn)定，可調(diào)節(jié)煤質(zhì)和煤量，使入洗煤炭質(zhì)量滿足各種生產(chǎn)設(shè)備的要求，降低生產(chǎn)成本同時(shí)提高了精煤產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)入洗原料煤的均質(zhì)化和保證生產(chǎn)的高效穩(wěn)定。配煤系統(tǒng)也可放在選煤廠產(chǎn)品煤裝車系統(tǒng)中，以摻混產(chǎn)品煤，適應(yīng)市場的需求，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。不管采用何種配煤方式，必須保證配煤的均勻性。由于帶混式具有控制容易和精度高的特點(diǎn)，實(shí)用最為廣泛。

4.2系統(tǒng)的組成

自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)需要按照優(yōu)化計(jì)算確定的配煤方案對(duì)受煤坑、原煤倉、產(chǎn)品倉、皮帶機(jī)、給煤機(jī)等配煤設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)煤炭性質(zhì)均勻化，達(dá)到用戶的生產(chǎn)需求。

自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)包括：

上位機(jī)監(jiān)控軟件。例如?IFIX、WinCC等，為了保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，應(yīng)該盡量采用高配置的上位機(jī)。

PLC可編程控制器。

質(zhì)量檢測設(shè)備。如煤質(zhì)在線測定儀。

定量給料計(jì)量設(shè)備。給料一般分為振動(dòng)給煤機(jī)和圓盤刮刀給料器兩種，重量計(jì)量一般采用電子膠帶秤或者核子皮帶秤。

料位檢測裝置。按原理可分為電容式、重錘式、雷達(dá)式、超聲式，選煤廠使用較多的是超聲波物位計(jì)。

4.3?系統(tǒng)的功能簡介

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下?5?個(gè)方面的功能：

智能化控制。操作工人在上位機(jī)輸入配制煤炭的約束條件，計(jì)算配煤總量和各煤種的比例并將結(jié)果顯示在上位機(jī)畫面上，系統(tǒng)以此來確定各個(gè)給煤機(jī)的開啟和停止，對(duì)給煤機(jī)的工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)就地集中轉(zhuǎn)換。

顯示報(bào)警畫面。系統(tǒng)可對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)護(hù)，自動(dòng)診斷、自動(dòng)排除故障和保護(hù)報(bào)警功能，出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，系統(tǒng)停車并報(bào)警，并自動(dòng)記錄故障。

查詢歷史數(shù)據(jù)。

煤質(zhì)檢測并調(diào)整配比。

遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。全部工作在控制室完成，現(xiàn)場操作簡單方便。原料煤配煤和產(chǎn)品煤配煤是兩個(gè)獨(dú)立的工作系統(tǒng)，既可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)配煤，也可實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行配煤。

4.4 系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)

目前國內(nèi)大多數(shù)選煤廠設(shè)有自動(dòng)配煤系統(tǒng)，如?陳四樓選煤廠、興隆莊選煤廠、汾西礦業(yè)選煤??廠、平煤田莊選煤廠、淮北臨渙選煤廠等選???煤廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了配煤的自動(dòng)化。由于地域和煤質(zhì)的?不同，配煤產(chǎn)品要求也各不相同，因此各個(gè)選煤廠的?系統(tǒng)組成有所不同。人工配煤的產(chǎn)品平均灰分穩(wěn)定?率通常在?30%?～60%?范圍內(nèi)，選煤廠使用自動(dòng)配煤系統(tǒng)后，配煤產(chǎn)品平均灰分穩(wěn)定率在原有的基礎(chǔ)上?可提高?30%?左右，最高可達(dá)到?90%?以上。全廠的生產(chǎn)效率提高了?10%?，產(chǎn)品煤合格率提高了?10%?。興隆莊煤礦選煤廠經(jīng)過多年的實(shí)際操作和經(jīng)驗(yàn)積累，?配煤產(chǎn)品灰分穩(wěn)定率±0.50%達(dá)到60%，±1.00%達(dá)到90%，±1.50%達(dá)到100%，發(fā)熱量穩(wěn)定率

±?150kcal/kg達(dá)到?100%?。實(shí)現(xiàn)最佳組合配洗，改善了產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，拓寬了市場，為企業(yè)帶來可觀利潤;?簡化了現(xiàn)場工人的操作過程，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

5?存在的問題及建議

實(shí)際上，在煤粒與煤粒之間和煤粒與倉壁之間都有摩擦力，由于下煤口形狀呈倒錐形，造成摩擦力和擠壓力越來越大。據(jù)分析，煤粒間的摩擦力呈雙曲線形增大，所以在靠近下煤口向上約?1～2m處的煤易搭橋。最終形成堵塞，導(dǎo)致放煤總量和分倉配比的計(jì)算出現(xiàn)誤差，影響整個(gè)自動(dòng)配煤系統(tǒng)。應(yīng)盡量減少煤在倉內(nèi)的停留時(shí)間，采用多次上煤，待報(bào)警結(jié)束后，通過切換倉下給煤機(jī)的工作狀態(tài)來消除誤差。

現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境比較苛刻，膠帶運(yùn)輸機(jī)會(huì)出現(xiàn)程度不同的上下振動(dòng)，直接影響到膠帶運(yùn)輸機(jī)上的煤質(zhì)在線測定儀、電子膠帶秤的計(jì)量，使配煤精?度出現(xiàn)一定誤差。應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場設(shè)備的日常管理和維護(hù)，以減小誤差。

結(jié)語

在煤炭市場不景氣的背景下，用戶對(duì)煤炭的使用環(huán)境要求越來越高。因此推進(jìn)選煤廠自動(dòng)化配煤系統(tǒng)改善產(chǎn)品質(zhì)量很有必要。實(shí)踐證明，自動(dòng)配煤系統(tǒng)應(yīng)用后效果明顯，是煤炭企業(yè)增加產(chǎn)率提高效率的一條可行之路。

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