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选煤厂智能化背景下的思考郑凯迪（中煤天津设计工程有限责任公司，天津）摘 要：从智能化兴起的社会原因分析，阐述了选煤厂智能化发展的方向。分析选煤厂智能化发展现状，并从煤质差异性、水质差异性、选煤设备、选煤厂智能化人员结构方面阐述选煤厂智能化发展面临的挑战，客观提出了选煤厂智能化建设效果的评价体系。针对行业特点提出了助力选煤厂智能化发展的建议。关键词：选煤厂智能化；选煤设备；人员结构；效果评价中图分类号：.文献标识码：文章编号：（）（.，）：，.，.，：；收稿日期：.作者简介：郑凯迪（），女，安徽宿州人，年毕业于中国矿业大学矿物加工工程专业，工学硕士，中煤天津设计工程有限责任公司助理工程师。引用格式：郑凯迪 选煤厂智能化背景下的思考 煤炭加工与综合利用，（）：当前，国家提出智能制造的战略方针，各行各业开始了如火如荼的智能化建设。智能化发展势如破竹，究其根源，在于我国经济的迅速发展带来社会主要矛盾的变革，重复繁琐的劳作已经丧失了对当代青年的吸引力，人们将注意力更多地转移到对生活品质的追求。因此，利用不断发展的现代制造业解放双手，营造舒适的工作与生活环境是国家和社会共同进步的目标。煤炭作为我国的主体能源，对经济可持续发展、环境保护、能源高效利用等方面起着重要作用，。近年来，国家持续推进煤矿安全高效建设，提升煤矿装备水平和降本增安保障能力。年 月 日，国家发改委发布关于 煤炭清洁高效利用重点领域标杆水平和基准水平（年版）的通知，明确提出加快企业减污降碳，淘汰落后产能的要求。选煤厂作为煤矿企业的重要组成部分，实现智能化建设，减少劳动力强度，提高选煤厂安全指标是必然之路。笔者针对选煤厂智能化的发展现状，分析选煤厂智能化面临的挑战，并提出选煤厂智能化效果评价体系。选煤厂智能化现状我国选煤厂从 年起步至今，经历了相当长一段时间的发展，选煤工艺与装备水平日趋成熟。自选煤厂智能化相关文件出台，部分选煤厂已投入到智能化建设中去，争做示范工程。上湾选煤厂智能化改造工程开始于 年，改造内容涉及智能加药、智能加介、铁器自动识煤炭加工与综合利用.，别、数字化配电、设备在线监测、人员定位及智能照明等。斜沟选煤厂智能化改造工程开始于 年，其改造内容覆盖选煤厂主要生产环节，并配置了智能化管理平台。张家峁选煤厂智能化改造工程开始于 年，主要亮点是做了 智能化展示，并实现视频报警联动。高庄选煤厂建设视频随动系统，可实现设备的实时监控与无人值守。沙曲选煤厂重点建设选煤厂重介环节智能化，实现了“密度修正”“灰分反馈”控制方法，从而实现了重介分选过程的智能控制。选煤厂智能化建设，提高了生产效率，优化了岗位配置，但是目前选煤厂智能化重点集中在单系统智能化建设，系统各自独立，不能充分利用大数据形成全系统全流程的智能化体系。选煤厂智能化建设还需要克服很多困难。选煤厂智能化发展的挑战.煤质差异性我国煤炭资源分布面积广，地域跨度大，集中分布在山西、内蒙古、陕西等地，如图 所示。我国地质构成复杂，煤质不同，将煤炭按照变质程度可划分为焦煤、烟煤、无烟煤、褐煤等。煤质是洗选流程制定与设备选择的重要参考依据，煤炭工艺流程制定一般遵循以下环节：原煤除杂后进行化验，得到煤的工业分析组成，确定煤炭灰分等级，然后进行一系列的破碎、筛分、浮沉试验，对实验数据进行可选性分析，带入不同的洗选工艺流程进行成本计算，最终确定选煤厂的洗选工艺与设备类型。图 我国主要煤炭储量分布.水质差异性我国水质变化较大，不同地域水的硬度、酸碱度、电导率不同，对煤泥的分选和煤泥水的絮凝沉降都有着不同的影响。我国煤炭大部分采用湿法分选，块煤采用重介分选工艺，粉煤（一般占原煤量的）形成煤泥水后采用浮选、浓缩工艺进一步分选。而水中的钙、镁离子及其他金属离子，会与药剂中的阴离子发生化学反应，生成对应的钙、镁化合物，从而弱化药剂对煤粒的作用；再者，水中离子价态的不同，对溶液中的煤粒产生大小不同的吸引力，影响煤粒与浮选药剂间的作用。东北大学博士张志军发现，沉降试验中，随着 浓度的增加，溶液中颗粒的静电斥力逐渐减小，颗粒容易凝聚，导致浮选精煤灰分增加，。经 理论计算发现，水的临界硬度与电解质作用离子价态的二次方成反比，与颗粒表面点位的四次方成正比，推出水质硬度越高，越有利于煤泥沉降。为了更好地改善煤泥水的影响，庞庄选煤厂采用硫酸铝与（聚丙烯酰胺）配合处理煤泥水，大幅降低浓缩机溢流水浓度。因此水的硬度对浮选气泡的稳定性和浮选药剂制度影响很大，造成各地选煤厂浮选环节独特性。对于浓缩环节来说，通常硬度较大的水，会加快煤泥的沉降速度，有助于降低絮凝剂用量，降低洗选成本。煤质与水质的不同，工艺流程的差异性势必造成生产需求的多样性。浮选和浓缩环节智能化的核心技术是加药系统的自感知、自控制，现阶段智能化设计仅将煤泥入料性质、产品指标作为影响变量，或者利用智能 图像识别开发模糊控制算法，实现反馈调节，未将水质的变化考虑到闭环控制内，控制系统还不够完善。如何实现在现代科技背景下，形成规模化、通用化选煤厂智能化一体化流程，满足多种不同的需求，实现可自适应生产的智能化，这是选煤厂智能化推进过程的一大挑战。.选煤装备发展缓慢选煤厂智能化的基础是数据采集，生产中灰分、水分、密度、粒度、浓度等实时数据是调节的指导依据，数据的准确性传输也直接决定了智能化反馈的控制效果，因此必须构建完整可靠的设备层，建立大数据精准保障体系。目前，我国对选煤装备核心技术掌握不够，尽管部分设备能实现独立制造，但未深究其原理，难以迭代创 煤炭加工与综合利用 年第 期新。另一方面，选煤厂的生产环境较差，难以满足精密仪器的使用要求。例如，磁性物含量计、浓度计等，经过一段时间的使用，仪器主要管道容易被煤泥堵塞，影响精准性，带来大量的维护工作量。主要洗选工艺模块智能化建设难题清单如表 所示。表 主要洗选工艺及装备智能化建设难题生产及辅助模块技术难题智能重介重介旋流器的密度控制原理不清晰；压差密度计易堵塞，导致测量不准确；补水、分流滞后；灰分传感器精度低智能浮选缺乏及时准确的精煤灰分检测传感器；尾煤机器视觉分析系统不成熟智能压滤卸料不完全，尾煤压滤粘附滤布智能浓缩界面仪、流量计等设备的稳定性和准确性不足；加药机的药剂易堵塞皮带智能排矸系统机械臂排矸的稳定性不足；机器人排矸速度还不能较好的满足生产需求。我国选煤装备与相关传感器稳定性和精确度不足的问题，让选煤厂管理人员对选煤厂智能化建设有所顾虑。因此，提高工业制造技术水平与传感器监测数据的精准性是智能化的重点。.人员结构不合理煤炭行业深化改革、亟待转型，互联网行业纷纷进军煤炭，推动产业升级，提升煤炭行业信息化能力。如何调整人员结构，加速煤炭工业互联网融合与煤炭企业新布局的形成，是目前需要解决的问题。开发环节缺少精准需求。选煤专业原理虽然简单，但实际分选过程复杂，对于要求区间控制的产品，很难做到精确控制。互联网与编程研发人员能实现功能性的开发，但难以深入选煤厂的生产需求，无法聚焦到生产难点。因此，选煤厂智能化编程和软件设计团队中必须有选煤方面专业人员，提出现阶段研发任务，一针见血地解决实际生产难题，才能确保智能化建设，为选煤厂提质增效。选煤厂运营人员综合素质有待提高。高精设备在选煤厂应用效果不佳，不仅仅是仪器开发的问题，还有一部分是仪器使用的问题。选煤厂部分岗位工文化程度不高，对新事物学习较为困难，很难按照仪器或者设备的使用标准去保养设备。当设备遇到故障或问题时，岗位工也不能及时进行调节和维修，或者是调节维修困难，长时间使用后，设备容易被闲置。解决这些问题，就需要岗位人员进行选煤厂智能化方面的专业培训，也需要岗位人员扩充软件开发、设备制造等方面的知识储量，改变传统选煤厂运营与管理模式。当然，未来专业运营人员参与到智能化选煤厂生产，确保专业的事让专业来干也是一条新思路。设备开发制造需要选煤、计算机技术、机械工程、自动化、通信技术等多交叉学科联合进行，运营也需要大量的选煤工作人员参与到其中，因此，未来需要具有选煤专业背景的高素质综合性人才参与到选煤厂智能化建设中去，整合优质煤矿智能化相关产业资源，推动跨区域、跨行业的高效发展。选煤厂智能化效果评价体系选煤厂智能化是以物联网、云计算、人工智能、自动控制、工业互联网等新一代信息技术为基础，依托选煤大数据与专家知识库，形成全面感知、实时互联、数据共享、自主学习、协同控制的智能化系统，实现选煤厂降本增效，减人增安的目标。对标选煤厂智能化的概念与选煤厂智能化发展现状，提出选煤厂智能化的建设评价体系。.减人在选煤厂智能化建设初期，核心技术发展不成熟，仍需要人工不断干预、调节，增加人机交互。虽然没有“减人”，但是解放了劳动力，增加了选煤厂工作的安全性，工人只需要轻松坐在计算机旁边，就可以实时监控工厂的运行情况，实现生产调节。因此，在选煤厂智能化发展初期，应适度降低岗位工人减少的人数在选煤厂智能化建设评价中的比重。同时，应清醒认识到选煤厂智能化的最终目标不是“无人工厂”，提升系统自动化，增加岗位工的安全性也是智能化的重要目标之一。.减少劳动强度大量的机械化替换人工必然会带来劳动强度的降低。我国 体力劳动强度分级 将劳动强度指数分为四级，具体见表。根据与劳动强度相关公式可知，影响劳动强度指数最大的指标为劳动时间率，指除休息和工 年第 期郑凯迪：选煤厂智能化背景下的思考作中间持续一分钟以上的暂停时间外的全部活动时间与工作日总时间的比。选煤厂智能化建设，实现岗位的远程监控，减少职工重复劳动。可根据劳动时间率，量化选煤厂智能化建设减少的劳动强度，改善职工的工作环境。表 劳动强度分级分级劳动强度指数劳动时间率（）（）（）（）.效益分析选煤厂智能化的本质是提质增效，降低生产成本。然而，从选煤厂设计的角度来说，选煤厂智能化建设并不能提高设备分选精度，而是通过各个模块的建设，保障设备的稳定运行，实现数据及时有效反馈，缩短灰分波动区间，确保药剂精准添加，在此基础上降低能耗，提高产品质量，给选厂带来生产效益。从这个层面上来说，智能化建设能够增加产品的回收率，带来直接的效益；选煤设备的稳定运行，故障率的减少，工作安全系数的增加也会带来间接效益。结 语选煤厂智能化现已按照国家政策和行业倡导规划路线稳步发展，未来将逐渐趋于理性，各行各业应正确认识选煤厂智能化建设目标与社会发展关系的变化，以解决生产中实际难题为聚焦点，实现选煤厂降本增效，绿色可持续发展。（）高校应当发挥教育资源优势，聚焦紧缺专业，培养新型综合性专业人才。（）制造行业应持续蓄力，掌握产品核心技术，向高品质、精准化、耐用型产品进军，实现生产设备层面的小批量、多种类的柔性产品，促进产品更新换代，打造定制化智能选煤厂。（）煤炭企业应响应选煤厂智能化建设，辩证地看待智能化建设效果，开辟新型选煤厂管理模式。参考文献 周娟华 选煤厂智能化发展阶段思考 煤炭加工与综合利用，（）：本刊评论员 加快智能化建设促进煤炭行业高质量发展 中国煤炭工业，（）：朱孝龙 智能化选煤厂研究与建议 中国设备工程，（）：梁彦国 双碳和智能化背景下的选煤厂设计现状与展望 煤炭工程，（）：高建川，王然风 智能化选煤厂建设再思考 山西焦煤科技，（）：卫中宽，李毅红，杨瑞峰，等 再论智能化背景下选煤厂设计展望 煤炭加工与综合利用，（）：侯强 上湾选煤厂智能化改造关键技术研究与应用 西安：西安科技大学，黄健华 斜沟煤矿选煤厂构建智能工厂的探索与实践 选煤技术，（）：王杰 斜沟煤矿选煤厂智能压滤系统的研究与应用 选煤技术，（）：郭佐宁，高 赟，薛忠新，等 张家峁选煤厂智能化建设架构设计研究 煤炭工程，（）：毛浩，郝强 张家峁智能化选煤厂的研究与设计 中国煤炭，（）：张治军，周海渊，郭世明，等 沙曲选煤厂重介分选智能化的研究与实践 山西焦煤科技，（）：赵开功，李彦平 我国煤炭资源安全现状分析及发展研究 煤炭工程，（）：张志军 水质调控的煤泥水澄清和煤泥浮选研究 沈阳：东北大学，张志军，刘炯天，邹文杰，等 水质硬度对煤泥浮选的影响 中国矿业大学学报，（）：邓明伟 水质硬度对煤泥浮选影响的分析 煤炭技术，（）：吴成妍 煤泥水的特性与絮凝剂的应用 选煤技术，（）：于永中，赵容 体力劳动强度分级标准的商榷 中国卫生工程学，（）：煤炭加工与综合利用 年第 期