煤炭自动洗选工艺技术的应用研究_原帅.pdf

1152023 年第 2 期原 帅：煤炭自动洗选工艺技术的应用研究原 帅：煤炭自动洗选工艺技术的应用研究煤炭自动洗选工艺技术的应用研究原 帅（山煤国际能源集团股份有限公司煤业分公司，山西 太原 030006）摘 要 针对山煤国际能源旗下煤炭洗选自动化及智能化程度低、洗选精度差的问题，提出了一种新的煤炭自动洗选工艺，在对洗选工艺流程进行优化的基础上，建立了以煤炭洗选智能控制系统为核心的自动洗选体系，能够根据洗选要求的不同进行自动控制、人工控制。根据实际应用表明，该新型控制系统能够将煤炭洗选精度提升 93.5%。关键词 煤炭洗选；智能控制；洗选精度中图分类号 TD94 文献标识码 A doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2023.02.041Study and Application of Automatic Coal Washing TechnologyYuan Shuai(Shanxi Coal International Energy Group Co.,Ltd.,Coal Industry Branch,Shanxi Taiyuan 030006)Abstract:In view of the problems of low automation and intelligence and poor accuracy of coal washing under Shanxi Coal International Energy,a new automatic coal washing technology is put forward on the basis of optimizing the washing process flow.An automatic washing system with intelligent control system as the core is established,which can be controlled automatically and manually according to different washing requirements.According to the practical application,the new control system can improve the accuracy of coal washing by 93.5%.Key words:coal washing;intelligent control;washing accuracy收稿日期 2022-07-06作者简介 原帅（1992），男，山西晋城人，2013 年毕业于阳泉学院矿物加工专业，本科，选煤工程师，研究方向为煤炭洗选加工。原 帅：煤炭自动洗选工艺技术的应用研究原 帅：煤炭自动洗选工艺技术的应用研究山煤国际能源集团股份有限公司是山西焦煤集团的下属控股公司，目前全资或者控股的煤矿、选煤厂约有15座。所辖选煤厂的煤炭分选技术自动化、智能化程度较低，多数洗选设备均处在孤岛作业状态，各设备之间未形成有效联动运行控制关系，因此导致实际运行时洗选协同能力差，无法有效提升洗选效率，仅实现集中控制，导致洗选的精度低，影响了选煤厂的生产经济性1。在对选煤厂煤炭洗选工艺流程进行分析的基础上，对洗选方案进行了优化，以此为基础建立了以智能控制系统为核心的自动控制体系。该体系将煤炭洗选过程中的机械设备进行统一的控制，将原先孤岛式的作业模式变成了连续式的洗选作业，同时系统能够自动对洗选工艺参数进行设定和监控，有效确保了洗选过程的效率和精确性。实际应用表明，该新的控制系统能够将选煤厂的洗选精度提升93.5%，对提升选煤效率和经济性具有十分重要的意义，目前已经在山煤国际能源基团下辖的选煤厂得到了全面的推广应用。1 煤炭洗选工艺优化传统煤炭洗选方案中，各个工序相互独立，相互之间缺少衔接，在进行生产时通常采用非连续作业。本文首先对煤炭洗选工艺流程进行优化，对各个工序之间的相互联系进行分析，确定了能够满足自动化连续生产的洗选工艺流程，在洗选时按照煤炭破碎煤炭分级洗煤煤炭分选的顺序依次进行，其自动洗选工艺流程如图 12。由图 1 可知，在进行自动洗选时，首先 1#带式输送机将大直径的煤炭传输到一次筛分固定条筛上进行初次破碎和分筛，煤炭经过对辊破碎机的破碎后传输到洗矿机内进行清洗，然后经过重型振动筛进行分选后最终传输到原料仓和火车皮内。经过重型筛筛分后筛下的煤炭经过细碎破碎机再次破碎后进入到小料堆场。经过固定条筛筛分后，筛下的煤炭经过螺旋洗1162023 年第 2 期矿机进行洗选，再经过一个分支的输送机传输到自动分选筛内进行自动振动分选，被分选下来的煤炭直接进入小料堆场。在筛上的煤炭经过圆锥破碎机的破碎后进入到小料堆场。经过优化后，自动洗选工艺流程能够适应自动化分选控制的要求，工序流程设置合理，极大地提升了煤炭分选的精度和有效性，实现了自动连续分选作业，为智能化洗选控制奠定了基础。图 1 煤炭自动洗选工艺流程2 自动洗选控制系统为了满足选煤厂智能化自动控制的需求，本文提出了一种新的自动化控制系统。该系统包括了管理层、控制层以及操作层三个部分，其整体结构如图 23。图 2 选煤厂洗选自动控制系统示意图由图 2 可知，设备层主要由现场操作箱和配电系统构成，各类监测仪器仪表布置在各类洗选设备上，对洗选设备的运行状态进行实时监测，然后将监测结果实时传递给控制层。控制层主要包括限速部分和智能控制系统，智能控制系统在接收到设备层监测传感器传递过来的数据信息后，对数据进行结算和分析，确定各设备的运行状态和接下来的运行控制要求，并自动发出调节控制指令，对整个洗选过程进行实时调控。管理层主要包括操作站和UPS 系统，主要用于确保系统连续运行的稳定性，并可以通过操作站来向控制层发出控制指令，实现对洗选过程的远程调控。管理层和控制层之间采用TCP/IP 通信协议4，能够实现数据的双向传递，控制层和操作层之间的数据传递主要是通过 CAN 总线进行，保证了数据传输的稳定性和快速性。3 智能化控制逻辑在智能化洗选控制的过程中，不可避免地会遇见设备故障现象，一旦自动控制逻辑无法对故障进行及时识别和规避，将导致整个洗选过程的瘫痪。因此，本文提出了一种新的集控流程逻辑，既能够对所有设备进行集中控制，又能够对单个设备的运行状态进行独立分析，当出现故障后及时反馈给主控系统，便于系统及时采取控制方案，满足系统控制安全性的需求。新的智能化控制逻辑如图 35。图 3 智能化控制逻辑示意图图 3 可知，当系统准备运行时，首先对系统自身的状态进行自检，若系统通信顺畅则启动运行，若系统通信受阻或者某个设备出现故障信号则系统停止启动。在系统正常运行的过程中，若某个设备出现运行异常，则系统自动进行故障定位和报警，同时终止运行异常设备的运转，待故障排除后，系统进行运行状态自检，自检合格后方可再次启动运行。该智能化控制系统的优势在于能够快速地对故障进行识别和定位，同时能快速地对故障设备进行调整，避免了设备故障运行时导致的分选精度差、效率低等问题。4 控制系统硬件及软件开发由于煤炭洗选设备的应用环境较为复杂，因此需要自动洗选控制系统具有较高的控制精度和极强的应用可靠性6。通过对煤炭洗选控制系统进行分析，其主要部件包括 PLC 设备、CPU 储存卡、电源模块及数字量输入/输出模块等，结合各种硬件结构的应用环境和工作需求，在经过多轮对比验证后，确定该自动洗选控制系统的 PLC 采用 SLC500型，CPU 储存卡采用 1746-N2 型，电源模块采用1746-P4 型，数字量输入模块采用 1746-IM16 型，1172023 年第 2 期原 帅：煤炭自动洗选工艺技术的应用研究原 帅：煤炭自动洗选工艺技术的应用研究数字量输出模块采用 1746-OIM16 型7。该自动洗选控制系统具有应用可靠性高、稳定性好的优点，能够保证煤炭洗选控制系统在使用过程中的稳定性和可靠性。为了便于根据不同情况对煤炭洗选控制系统进行灵活调整，在写入软件控制程序时采用了 ST 语言进行软件控制功能的编写，在控制逻辑中包含了模拟量输入点编程，能够根据实际需求完成特定的逻辑控制功能，同时能够控制对应功能的开关量输入点信号。为了保证数据控制的精确性，在进行模拟量数字信号处理时，系统能够对电源输入信号和电流输出信号进行迭代计算8，提高其数据分析效率和精确性。PLC 控制中心和各控制单元之间的数据通信采用 CAN 数据总线模式，数据通信采用标准接口通信协议，能够实现数据的高速传输。在控制界面上设置有人机交互功能，能够随时调用并进行数据编程更新。为了满足控制可靠性的需求，软件控制系统采用大数据分析控制逻辑，能够根据煤炭的分选情况进行智能控制，能够显著提升煤炭分选的效率和一致性。该大数据控制逻辑如图 49。图 4 选煤厂大数据控制逻辑结构示意图5 应用情况分析该控制系统投入运行后，对煤炭洗选精度进行监测，结果表明该新的控制系统能够将选煤厂的洗选精度提升 93.5%，优化后原煤的入洗量约为 1270 t/h，洗选效率可以提升到 95%，原煤的回收率达到了 51.2%，对提升一次分选合格率和煤炭分选经济性具有十分重要的意义。6 结论针对山煤国际能源集团股份有限公司所辖选煤厂目前煤炭洗选自动化及智能化程度低、洗选精度差的不足，提出了一种新的煤炭自动洗选工艺，在对洗选流程进行分析的基础上，建立了以智能控制为核心的自动化洗选体系，根据实际应用表明：（1）自动洗选工艺流程能够适应自动化分选控制的要求，工序流程设置合理，极大地提升了煤炭分选的精度和有效性，实现了自动连续分选作业。（2）新的自动化控制系统包括了管理层、控制层以及操作层三个部分，能够对设备运行状态进行实时监测，并自动发出调节控制指令，对整个洗选过程进行实时调控。（3）该新的控制系统能够将选煤厂的洗选精度提升 93.5%，对提升一次分选合格率和煤炭分选经济性具有十分重要的意义。【参考文献】1 薄春丽，王大卫.同忻选煤厂洗选工艺优化升级J.中国矿业，2021，30（10）：141-147.2 冯哲，白振林.基于 S7-300PLC 和 WinCC 的洗煤车间控制系统优化 J.煤炭技术，2018，37（10）：344-346.3 陈岩，林吉靓.PLC 控制系统在煤炭洗选设备中的应用 J.煤炭技术，2014，33（01）：140-142.4 张金山，李现龙，张弘强，等.内蒙古某洗煤厂工艺流程改造的研究 J.煤炭技术，2015，34（03）：273-275.5 魏占强.不连沟选煤厂末煤工艺流程升级研究 J.煤炭加工与综合利用，2021（08）：33-37.6 杨新明.煤炭洗选系统智能化自动控制优化设计J.煤矿现代化，2019（02）：131-132+135.7 王玉.洗选系统智能化自动控制优化 J.能源与节能，2019（11）：89-90+104.8 陈钊，王斌.补连塔选煤厂 1-2 煤系统优化改造实践 J.煤炭加工与综合利用，2021（05）：60-63.9 李惠.选煤厂集中控制系统的研究与设计 J.中国矿山工程，2020，49（05）：71-72+76.