智能化選煤廠建設(shè)思考

張利巖

【摘? 要】在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，煤炭一直是我國重要的基礎(chǔ)物資。文章針對傳統(tǒng)選煤廠普遍存在的問題，提出了建設(shè)智能化選煤廠的主要結(jié)構(gòu)層次與功能，總結(jié)了智能化關(guān)鍵技術(shù); 從經(jīng)濟(jì)、安全和環(huán)保等方面入手，重點(diǎn)闡述了智能化選煤廠的效益和優(yōu)勢，并對智能化選煤廠建設(shè)進(jìn)行了總結(jié)和展望。

【關(guān)鍵詞】智能化;選煤廠;建設(shè)思考

1.智能化選煤廠的認(rèn)識與目標(biāo)

智能化選煤廠是基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，集成各類傳感器、自動控制器、傳輸網(wǎng)絡(luò)、軟件等，形成一套智慧體系，能夠主動感知、自動分析，依據(jù)深度學(xué)習(xí)的知識庫，形成最優(yōu)決策模型，并對各環(huán)節(jié)實(shí)施自動調(diào)控，實(shí)現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)、運(yùn)營管理等環(huán)節(jié)安全、高效、經(jīng)濟(jì)、綠色的智能化選煤廠。智能化選煤廠最直接的建設(shè)目標(biāo)有 2 個：（1）降低成本。用自動化、信息化的方式提高工作效率，降低人員成本; 保障設(shè)備可靠運(yùn)行、降低設(shè)備使用過程中的維修及配件成本; 優(yōu)化工藝和生產(chǎn)控制流程，降低生產(chǎn)過程中水、電、介、料的消耗成本：簡化生產(chǎn)、維護(hù)、辦公、管理的流程，以工作流驅(qū)動業(yè)務(wù)，降低管理成本。（2）提高效率。提高時間效率，提高整個系統(tǒng)的無故障運(yùn)行時間，減少因設(shè)備故障、工藝不穩(wěn)定等因素引起的意外停機(jī)，并提升控制響應(yīng)速度和人員反應(yīng)處理效率：提高質(zhì)量效率，加強(qiáng)原煤、產(chǎn)品煤的質(zhì)量監(jiān)測，優(yōu)化分選密度和工藝流程，防止因?yàn)樵O(shè)備本身原因?qū)е碌馁|(zhì)量偏差; 提高分選效率，在時間和質(zhì)量效率的基礎(chǔ)上提高分選效率，最大化設(shè)備處理能力和全廠生產(chǎn)能力[1]。

2.智能化選煤廠關(guān)鍵技術(shù)

2.1煤矸石智能干選技術(shù)

智能干選技術(shù)是將原煤平鋪，采用傳感器、大數(shù)據(jù)等技術(shù)處理，將煤與矸石進(jìn)行智能化識別，最終實(shí)現(xiàn)煤與矸石分離。目前，自動分選系統(tǒng)主要采用了雙能γ射線透射法，圖像識別等方法解決對不同粒度煤和矸石的組分識別問題，而提高干選精度和分選速率是智能干選技術(shù)不斷研發(fā)的重點(diǎn)方向。

2.2智能化重介分選技術(shù)

重介質(zhì)自動控制系統(tǒng)已在選煤廠取得較好的應(yīng)用，智能控制并不代表取代正常的自動控制，而是智能控制與自動控制之間構(gòu)成主從控制關(guān)系，智能控制層面通常采用寬約束控制。當(dāng)入料中含矸率在一定范圍內(nèi)波動時，常規(guī)的恒密度控制就可以保持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定; 但當(dāng)入料中矸石含量顯著增加時，在其它條件不變的情況下，重介旋流器底流口流動阻力會顯著上升，導(dǎo)致實(shí)際分選密度提高，就需要相應(yīng)調(diào)整介質(zhì)密度或入口壓力，因此入選原煤的煤質(zhì)分析十分重要。許多研究人員以此入手建立智能化系統(tǒng)，采用圖像分析等方法建立煤質(zhì)估計與重介參數(shù)相聯(lián)系模型，實(shí)現(xiàn)智能化重介分選，提高選煤效率。智能化重介選煤系統(tǒng)研究人員不斷研發(fā)，根據(jù)環(huán)境等影響因素通過回歸方法尋找最優(yōu)化的參數(shù)，在迭代過程中尋找最優(yōu)解，確定合理的系統(tǒng)控制參數(shù)，用迭代的方式持續(xù)性優(yōu)化子系統(tǒng)。

2.3智能浮選技術(shù)

浮選系統(tǒng)的自動加藥系統(tǒng)逐步成熟，而智能決策加藥量和基于環(huán)境變化實(shí)時優(yōu)化浮選各項(xiàng)參數(shù)是智能化浮選技術(shù)的重點(diǎn)。由于數(shù)字圖像處理具有響應(yīng)快，不受空間、主觀因素限制等優(yōu)點(diǎn)，它在智能化泡沫浮選中有較為廣泛應(yīng)用，提取泡沫的紋理（熵、慣性矩、能量等）、尺寸形狀等靜態(tài)特征以及速度等重要的動態(tài)特征，優(yōu)化算法建立合理數(shù)學(xué)模型，精確量化浮選中各項(xiàng)參數(shù)值，進(jìn)而指導(dǎo)浮選生產(chǎn)[2]。

3.智能化選煤廠建設(shè)的實(shí)踐應(yīng)用

（1）完善基礎(chǔ)建設(shè)： 這是智能化建設(shè)的基礎(chǔ)，包括但不限于：;在線監(jiān)測的完善，如增設(shè)在線測灰儀、自動計量檢測裝置、測溫測振裝置等;節(jié)能環(huán)?？刂频耐晟?，如完善泵類系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、灑水除塵系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)等;安全監(jiān)測系統(tǒng)的完善，如危險氣體監(jiān)測、感溫感煙監(jiān)測、智能視頻音頻監(jiān)測以及人員定位系統(tǒng)等; 對膠帶、刮板、篩子等設(shè)備保護(hù)的完善; 將輔助設(shè)備納入集控系統(tǒng); 完善供配電系統(tǒng)等。在此基礎(chǔ)上，屏蔽因廠家、協(xié)議等原因造成的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)差異，使通信和數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)化，最終將采集到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸至標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)平臺，為智能化的生產(chǎn)監(jiān)控管理和分析決策做準(zhǔn)備。

（2）傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)： 遵循開放閉合原則設(shè)計了新的選煤廠標(biāo)準(zhǔn)化信息網(wǎng)絡(luò)。將現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)分為萬兆網(wǎng)、千兆網(wǎng)、無線網(wǎng) 3 個部分，根據(jù)數(shù)據(jù)的可靠性、速率、延時性等要求，將設(shè)備接入到不同的網(wǎng)絡(luò)。帶寬小、可靠性要求高的設(shè)備，接入到千兆網(wǎng); 帶寬大、延時性要求較低的設(shè)備，接入到萬兆網(wǎng); 現(xiàn)場安裝不方便、支持無線的設(shè)備接入到無線網(wǎng)。核心使用 2 個交換機(jī)互為冗余，保證可靠性。企業(yè)云計算中心的服務(wù)器可以訪問網(wǎng)絡(luò)中的所有數(shù)據(jù)，建立標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)平臺、智能化應(yīng)用平臺、綜合視頻平臺和擴(kuò)展業(yè)務(wù)平臺。深度開發(fā)組態(tài)系統(tǒng)和視頻、智能化業(yè)務(wù)等其它應(yīng)用的整合，調(diào)度指揮中心的計算機(jī)既可以操作設(shè)備、預(yù)覽視頻，又可以進(jìn)行智能化應(yīng)用。通過電信專線將選煤廠信息網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)對接，開放智能化業(yè)務(wù)功能。

（3）智能化生產(chǎn)控制建設(shè)： 主要是對生產(chǎn)控制及節(jié)能環(huán)保方面進(jìn)行智能化建設(shè)，包括重介密度控制智能化，實(shí)現(xiàn)通過灰分變化預(yù)測、實(shí)現(xiàn)重介密度自動調(diào)節(jié); 壓濾控制智能化，實(shí)現(xiàn)由單機(jī)控制到智能聯(lián)動的轉(zhuǎn)換; 濃縮加藥控制智能化，實(shí)現(xiàn)根據(jù)濃縮池的溢流水水質(zhì)動態(tài)智能優(yōu)化調(diào)節(jié)藥劑使用量; 浮選自動化控制智能化，通過實(shí)時數(shù)據(jù)智能計算和調(diào)節(jié)浮選藥劑使用量; 智能節(jié)能控制，實(shí)現(xiàn)負(fù)載智能跟蹤控制和優(yōu)化系統(tǒng)啟動流程，形成最優(yōu)能耗方案; 智能照明控制，實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的智能開關(guān)及亮度調(diào)節(jié)，并與人員定位結(jié)合實(shí)現(xiàn)人來燈亮，人走燈滅; 智能配煤系統(tǒng)，根據(jù)用戶需求計算配煤方案，提供最優(yōu)生產(chǎn)決策方案，通過在線方案調(diào)整，達(dá)到智能配煤的目的;無人值守地磅計量系統(tǒng)，以車牌自動識別為手段，自動控制地磅周邊設(shè)備，實(shí)現(xiàn)防稱重作弊、無人自動裝車等智能化操作; 智能供配電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電室生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集與分析、機(jī)器人巡檢與跟蹤以及網(wǎng)管式停送電管理，保障停送電的可靠性與安全性。

（4）智能化安全保障建設(shè)： 在全過程自動化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)與各安全保障系統(tǒng)間的互聯(lián)互通，充分利用各系統(tǒng)數(shù)據(jù)與信息的共享，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的聯(lián)動，為系統(tǒng)安全保駕護(hù)航。包括基礎(chǔ)安全管理，如安全管理機(jī)構(gòu)、安全技術(shù)管理、安全教育培訓(xùn)、安全獎懲制度、安全規(guī)范與檢查制度以及安全管理信息化的建設(shè)等; 環(huán)境安全管理，如火災(zāi)易發(fā)區(qū)域設(shè)置易燃?xì)怏w監(jiān)測、感溫感煙監(jiān)測，以及禁行區(qū)域布置智能化視頻音頻監(jiān)控等; 設(shè)備安全管理，如對設(shè)備的溫度、振動、電流監(jiān)測，對設(shè)備檢修維護(hù)的記錄，對設(shè)備狀態(tài)和故障的診斷; 人員安全管理，如實(shí)施人員定位，對危險源場所實(shí)施智能視頻分析等，保障人身安全[3]。

（5）智能化生產(chǎn)管理建設(shè)： 在選煤廠信息化管理的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)管理的實(shí)際情況，從各方面完善選煤廠的智能化管理。主要包括： 設(shè)備全生命周期管理，實(shí)現(xiàn)對全廠主要電氣設(shè)備的閉環(huán)式管理，對設(shè)備進(jìn)行故障報警、隱患排查、檢修提醒、趨勢分析及模型預(yù)測，建立設(shè)備預(yù)測性維護(hù)系統(tǒng)，提升設(shè)備的綜合效率，降低運(yùn)營維護(hù)成本; 生產(chǎn)計劃管理，實(shí)現(xiàn)多種計劃閉環(huán)管理、精細(xì)化作業(yè)計劃管理和多要素計劃全面管理，保證生產(chǎn)有序進(jìn)行; 生產(chǎn)調(diào)度管理，記錄調(diào)度數(shù)據(jù)及重大調(diào)度事件，匯總分析，及時糾正偏差，保障生產(chǎn)活動穩(wěn)定進(jìn)行; 煤質(zhì)化驗(yàn)管理，全過程記錄質(zhì)量數(shù)據(jù)，跟蹤質(zhì)量變化，繪制選煤專業(yè)曲線指導(dǎo)生產(chǎn)，預(yù)測分析生成最優(yōu)化方案; 物資管理，流程化管理物資信息，實(shí)現(xiàn)庫存報警和物資的匹配更替。

4.結(jié)束語

智能化選煤廠是選煤廠發(fā)展的新趨勢，選煤廠煤泥浮選提質(zhì)在理論上是可行的。通過合理優(yōu)化設(shè)計可以使現(xiàn)有工藝流程與浮選工藝合理融合，達(dá)到完善選煤工藝，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝廣元.選礦學(xué)[M]. 徐州： 中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[2]戴少康.選煤工藝設(shè)計實(shí)用技術(shù)手冊 [M ]. 北京： 煤炭工業(yè)出版社，2010.

[3]劉常春.動力煤選煤廠煤泥水處理方法的討論 [J]. 中國科技縱橫，2013（20）： 114-115.

（作者單位：鄂爾多斯市濱海金地運(yùn)營管理有限公司）