選煤行業(yè)新技術(shù)浪潮下的智能化選煤廠

王建水

摘? 要： 國(guó)家八部委《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》出臺(tái)，中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì)《智能化選煤廠建設(shè)通用技術(shù)規(guī)范》和國(guó)家能源局《智 能化煤礦建設(shè)指南2021版》頒布，智能化選煤廠建設(shè)進(jìn)入一個(gè)新階段，結(jié)合國(guó)家雙碳戰(zhàn)略和先期選煤廠智能化建設(shè)實(shí)踐，建議注重信息平臺(tái)建設(shè)、著力 智能分選過(guò)程、強(qiáng)化節(jié)能利用和建立選煤廠智能化建設(shè)循序漸進(jìn)的新思想模式，為選煤廠智能化建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞： 智能化選煤廠;提質(zhì)增效;綠色低碳

引言

煤炭生產(chǎn)企業(yè)在追求高效益的發(fā)展中，如何將智能化技術(shù)與選煤各個(gè) 環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，從而提高煤炭產(chǎn)品質(zhì)量顯得尤為重要。智能化選煤廠以智 能化技術(shù)為手段，通過(guò)對(duì)分選、分級(jí)、脫水等過(guò)程進(jìn)行智能分析和優(yōu)化，? 達(dá)到保障系統(tǒng)可靠性、提高作業(yè)效率、優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的目 的。目前，大多數(shù)選煤廠處于機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化交織并存的階段，? 離智能化選煤廠的要求存在較大差距，如何結(jié)合選煤廠實(shí)際情況，運(yùn)用智 能化技術(shù)、設(shè)備，將選煤各環(huán)節(jié)納入智能化系統(tǒng)中是智能化選煤廠建設(shè)的 關(guān)鍵。

1 選煤廠智能化的內(nèi)涵和目標(biāo)

智能化是指控制對(duì)象具有精準(zhǔn)的感知能力、準(zhǔn)確的分析判斷能力、高 效自主的決策能力和快捷可靠的執(zhí)行能力。它能根據(jù)自身感知的信息進(jìn)行 自主分析、判斷、決策和執(zhí)行，并具有自主學(xué)習(xí)、自主優(yōu)化能力。因此，? 智能化需要對(duì)信息實(shí)時(shí)采集，對(duì)采集的信息進(jìn)行自主分析判斷、決策，并 保證形成的決策能夠高效執(zhí)行到位。它具備4種能力：感知能力、分析能 力、決策能力和執(zhí)行能力。智能化技術(shù)將是選煤廠高質(zhì)量發(fā)展的核心支撐 技術(shù)，它將人工智能、信息通訊、裝備技術(shù)與選煤全過(guò)程深度融合，形成 全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、分析決策、協(xié)同執(zhí)行的智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)選煤廠從原 煤入廠、洗選加工、產(chǎn)品裝車等全過(guò)程智能運(yùn)行。選煤廠智能化建設(shè)表面 上是為優(yōu)化分選過(guò)程服務(wù)，實(shí)際是為質(zhì)量和效益服務(wù)，為安全和品質(zhì)服 務(wù)。智能化推崇“少人無(wú)人”，但其本質(zhì)還是“以人為本”。智能化的投 入使用，將極大地改變傳統(tǒng)選煤廠的運(yùn)維模式，將工人從繁重、危險(xiǎn)的崗位中解放出來(lái)，極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，達(dá)到降本增效、安全發(fā) 展的目的;當(dāng)然，對(duì)選煤廠操作人員和專業(yè)技術(shù)人才也提出了更高的要求[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(shí)別，最終實(shí)現(xiàn)煤與矸石分離。目前，自動(dòng)分選系統(tǒng)主 要采用了雙能γ射線透射法，圖像識(shí)別等方法解決對(duì)不同粒度煤和矸石的 組分識(shí)別問(wèn)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? 重介分選工藝的智能化控制技術(shù)

重介分選設(shè)備傳統(tǒng)控制系統(tǒng)工作時(shí)存在的問(wèn)題與跳汰機(jī)基本類似。智 能化控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果可以主要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行闡述：第一，? 操作靈活度高。受洗煤工藝過(guò)程及原料性質(zhì)影響。重介質(zhì)的質(zhì)量會(huì)出現(xiàn)不 同程度的波動(dòng)，這對(duì)控制系統(tǒng)提出了更高的要求，質(zhì)量波動(dòng)必然會(huì)在一定 程度上影響系統(tǒng)的工作質(zhì)量。智能化控制系統(tǒng)可以基于原材料屬性和工藝 參數(shù)波動(dòng)對(duì)重介分選過(guò)程進(jìn)行智能控制，提升分選效果。第二，通過(guò)使用 智能化控制系統(tǒng)可以減少重介設(shè)備操作人員的數(shù)量，降低人工成本[2]。

2.3? 煤泥水處理過(guò)程智能控制技術(shù)

煤泥水系統(tǒng)中配置絮凝劑以及控制絮凝劑的添加量是非常重要的環(huán) 節(jié)，會(huì)對(duì)煤泥水處理的質(zhì)量和效果產(chǎn)生重要影響。絮凝劑的主要作用是加 速煤泥沉降，促進(jìn)煤泥與水的分離。與傳統(tǒng)的煤泥水處理控制系統(tǒng)相比 較，智能控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)有：第一，選煤過(guò)程中，受其他工藝環(huán)節(jié)的影 響，煤泥水流量會(huì)出現(xiàn)很大的波動(dòng)。該系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別流量大小，進(jìn)而 對(duì)絮凝劑的添加量進(jìn)行調(diào)整;第二，?? 當(dāng)入選原煤屬性出現(xiàn)較大波動(dòng)，? 比如泥 化含量、細(xì)粒砂含量波動(dòng)等，系統(tǒng)可以考慮原煤屬性智能化配置絮凝劑，? 保障煤泥水的處理效果。

2.4? 智能浮選技術(shù)

浮選系統(tǒng)的自動(dòng)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(shí)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(dòng)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)[3]。

3 選煤廠智能化建設(shè)思路

3.1? 選煤廠智能化建設(shè)總體要求

選煤廠智能化建設(shè)總體要求是：能自主分析原料煤性質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量 情況，建立生產(chǎn)組織模型;采用大數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，利用機(jī)器 學(xué)習(xí)算法自主分析、預(yù)測(cè)工藝參數(shù);通過(guò)協(xié)同控制方法，自主調(diào)節(jié)各工藝 環(huán)節(jié)操作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)各工藝環(huán)節(jié)智能控制;通過(guò)對(duì)典型選煤工藝的智能控 制，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)分選。大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與傳感器檢測(cè)技術(shù)的 融合使用，是選煤廠智能化發(fā)展的主要研究方向;傳感器的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和 采集數(shù)據(jù)的集成分析是核心。選煤廠智能化建設(shè)重點(diǎn)體現(xiàn)在集中控制技 術(shù)、傳感器檢測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、分析和應(yīng)用等方面。選煤廠智能化系統(tǒng) 應(yīng)該包括生產(chǎn)管理模塊和安全管理模塊。其中，生產(chǎn)管理模塊要涵蓋設(shè)備 全生命周期、生產(chǎn)工藝系統(tǒng)、生產(chǎn)輔助系統(tǒng)管理等;生產(chǎn)工藝系統(tǒng)應(yīng)包含智 能塊煤（重介/跳汰）分選系統(tǒng)、智能煤泥分選系統(tǒng)、智能濃縮壓濾系統(tǒng) 等;生產(chǎn)輔助系統(tǒng)應(yīng)包含智能倉(cāng)儲(chǔ)和配煤、智能裝車、智能加藥、智能加 介、智能脫水脫介等。安全管理模塊重點(diǎn)建設(shè)智能化安全保障系統(tǒng)，要涵 蓋人員實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，? 考慮設(shè)置電子圍欄等。安全保障系統(tǒng)要和操作系統(tǒng)連鎖，采集數(shù)據(jù)要進(jìn)行 大數(shù)據(jù)比對(duì)分析，判斷哪些是高危行為進(jìn)行相應(yīng)禁止，從而提升企業(yè)的本 質(zhì)安全能力。

3.2? 智能技術(shù)運(yùn)用

目前，智能分選、智能加藥、智能照明、智能壓濾等技術(shù)在多個(gè)選煤 廠使用，這些智能技術(shù)的應(yīng)用，要結(jié)合各選煤廠實(shí)際情況，需要在安全、 高產(chǎn)高效的前提下，針對(duì)疑點(diǎn)難點(diǎn)深入調(diào)查，特別是工況、氣候、地質(zhì)條 件及人員素質(zhì)方面要重點(diǎn)考慮。例如在設(shè)備可靠性管理上，傳感器布置位 置、數(shù)量是容易忽視的問(wèn)題，同樣不能忽視的是設(shè)備可靠性管理中采集的 數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行專業(yè)分析。在智能裝車系統(tǒng)建設(shè)中，要考慮牽引方式及火 車司機(jī)的職業(yè)素養(yǎng)對(duì)系統(tǒng)使用的影響[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能化選煤廠是選煤廠發(fā)展的新趨勢(shì)，選煤過(guò)程每一環(huán)節(jié)智能化都 是十分重要的過(guò)程，涉及學(xué)科十分廣泛，需要儲(chǔ)備十分龐大的知識(shí)。選煤 人需要緊緊抓住核心技術(shù)，把專業(yè)知識(shí)與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)。在建設(shè)智能 化選煤廠時(shí)比較關(guān)鍵的問(wèn)題是要打通設(shè)備、數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)軟件之間的“信 息孤島”，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的互通共享。只有這樣才能夠真正基于工業(yè)大數(shù) 據(jù)，實(shí)現(xiàn)選煤生產(chǎn)全流程智能化控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]路邁西.選煤廠技術(shù)管理[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2020.

[2]匡亞莉.智能化選煤廠建設(shè)的內(nèi)涵與框架[J].選煤技術(shù)，2020（1）：85-89.

[3]王國(guó)法，劉峰，龐義輝，等.煤礦智能化——煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù) 支撐[J].煤炭學(xué)報(bào)，2020，44（1）：349-357.

[4]龐義輝，王國(guó)法，任懷偉.智慧煤礦主體架構(gòu)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2020，47（3）：35-42.