日前，山東能源棗礦集團(tuán)柴里煤礦選煤廠傳來(lái)喜訊，該廠創(chuàng)新研發(fā)的雙錐無(wú)壓三產(chǎn)品重介旋流器和基于專家模型重浮聯(lián)合工藝及精煤質(zhì)量控制智能決策系統(tǒng)先后經(jīng)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)成果鑒定，分別達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平和國(guó)際領(lǐng)先水平。這些成績(jī)的取得和柴里煤礦選煤系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)及智能化建設(shè)工作密切相關(guān)。
近年來(lái)，柴里煤礦選煤廠加快推進(jìn)洗選系統(tǒng)智能化建設(shè)，搶抓科技發(fā)展新機(jī)遇，積極探索煤礦智能化建設(shè)與煤炭洗選專業(yè)的深度融合，逐步實(shí)現(xiàn)從“人控”到“數(shù)控”全面升級(jí)、從“自動(dòng)”到“智能”全面提速，在實(shí)踐中探尋建成“世界一流能源企業(yè)”目標(biāo)的智能化發(fā)展之路。
煤炭洗選的“硬件”難題
柴里煤礦選煤廠是一座集礦井毛煤提升、原煤洗選加工、商品煤外運(yùn)銷售于一體的礦井型選煤廠，年入洗能力為240萬(wàn)噸。柴里煤礦作為一個(gè)開(kāi)采60年的老礦井，因煤炭?jī)?chǔ)量減少和采煤工藝提升，升井毛煤及入選原煤煤質(zhì)變化頻繁、原煤物料粒度組成和密度組成不穩(wěn)定、密度級(jí)物料含量大幅波動(dòng)、硫及煤泥含量增高等成為選煤廠面臨的“洗選”難題。
為解決這些難題，柴里煤礦選煤廠打破常規(guī)，與威海海王旋流器有限公司攜手，在保留傳統(tǒng)旋流器優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行全面深入優(yōu)化升級(jí)。
他們通過(guò)分析現(xiàn)場(chǎng)不同煤質(zhì)，結(jié)合理論數(shù)據(jù)分析，不斷調(diào)整三產(chǎn)品旋流器結(jié)構(gòu)，模擬其內(nèi)部流場(chǎng)，并對(duì)比不同煤樣分選效果，優(yōu)化三產(chǎn)品旋流器結(jié)構(gòu)。通過(guò)數(shù)十次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)、半工業(yè)帶煤試驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備改造及高精度分選的目標(biāo)。
“由于這種新型設(shè)備是在全國(guó)第一家使用，海王也是第一家研制，在我們廠第一次使用，所以剛開(kāi)始我們心里都沒(méi)有底。”選煤廠主任工程師徐同金說(shuō)，于是我們一塊研究、一塊探討，通過(guò)重新設(shè)計(jì)，使定制雙錐無(wú)壓旋流器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)煤質(zhì)及處理量要求，更好滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求，提高精煤回收率和分選精度。
升級(jí)后的定制型雙錐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一段、二段均帶有圓錐段），在三產(chǎn)品旋流器分選工藝參數(shù)相同條件下，通過(guò)旋流器一段與二段筒體長(zhǎng)度、一段與二段筒體錐角、原煤進(jìn)料口、介質(zhì)進(jìn)料口、一段溢流口、一二段連接口、二段溢流口、二段底流口等結(jié)構(gòu)參數(shù)與原煤煤質(zhì)優(yōu)化與匹配，達(dá)到一段、二段分選密度與煤質(zhì)的高度匹配。
那么旋流器是如何在復(fù)雜多變的原煤中快速、高精度的分選出精煤、中煤和矸石的？
重介質(zhì)懸浮液首先由泵打入到旋流器內(nèi)，在旋流器內(nèi)部形成內(nèi)、外兩個(gè)螺旋狀的分選場(chǎng)，越靠近中心密度越低，越靠近邊緣密度越高。入洗原煤從入料口自流入一段旋流器內(nèi)部，在內(nèi)部根據(jù)原煤密度不同進(jìn)行有效分選，輕產(chǎn)物（精煤）順著內(nèi)螺旋從中心空排出，重產(chǎn)物（中煤和矸石）順著外螺旋逆流而上進(jìn)入二段，在二段內(nèi)部再次根據(jù)密度的不同進(jìn)行分選，中煤和矸石兩種產(chǎn)品。
“該系統(tǒng)具有分選精度高、維護(hù)量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，在保證泵同樣轉(zhuǎn)速的前提下提高分選壓力，降低介質(zhì)消耗以及設(shè)備能耗，既節(jié)能又環(huán)保，且分選精度高。”徐同金說(shuō)，“另外，我們還根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，安裝多個(gè)傳感器，根據(jù)不同煤種所需要的分選密度，自動(dòng)控制相應(yīng)的分流閥和補(bǔ)水閥，精準(zhǔn)達(dá)到所需的密度，最終保證洗選的精度以及分選效果。現(xiàn)在成功投入使用才發(fā)現(xiàn)效果確實(shí)是很好。”徐同金感慨。
“這套系統(tǒng)使用以來(lái)，分選精度從以前的0.5mm提高到了現(xiàn)在的0.25mm，原煤處理量同比提升了5%，單系統(tǒng)能耗降低了7%，精煤產(chǎn)率提高了1.5%。2021年至今，這個(gè)小小旋流器已為我們創(chuàng)造近4000萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。日前，經(jīng)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)成果鑒定，達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，還獲得山東省裝備制造協(xié)會(huì)二等獎(jiǎng)，中國(guó)安全生產(chǎn)協(xié)會(huì)安全科技進(jìn)步獎(jiǎng)。”柴里煤礦選煤廠廠長(zhǎng)王良說(shuō)。
煤質(zhì)分選的“智慧大腦”
“8級(jí)精煤灰分偏低……”日前，筆者在柴里煤礦選煤廠智能集控中心，聽(tīng)到集控電腦傳來(lái)的聲音，這是一種煤質(zhì)預(yù)警信號(hào)，原因是煤質(zhì)變化，密度設(shè)置偏低，導(dǎo)致灰分偏低。這就是他們新研發(fā)的基于專家模型浮選工藝及精煤質(zhì)量控制的智能決策系統(tǒng)，通過(guò)在線提前預(yù)警，能夠及時(shí)準(zhǔn)確提供數(shù)據(jù)支持，減少人為操作誤差，進(jìn)一步穩(wěn)定產(chǎn)品煤質(zhì)。
有了旋流器的“硬件”升級(jí)，他們又將精力投入到“軟件”改造上。他們通過(guò)建立智能集控中心，與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)攜手，共同研發(fā)了這套基于專家模型重浮聯(lián)合工藝及精煤質(zhì)量控制智能決策系統(tǒng)。
“這個(gè)系統(tǒng)，以‘塊煤重選-粗煤泥直接回收-煤泥浮選’典型工藝為研究對(duì)象，利用物料與礦漿灰分在線檢測(cè)手段，結(jié)合原煤煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)、歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試數(shù)據(jù)，建立一個(gè)實(shí)時(shí)校正數(shù)學(xué)模型和預(yù)測(cè)全流程生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化的專家決策模型。”選煤廠生產(chǎn)科科長(zhǎng)宋軍說(shuō)。
只見(jiàn)宋軍指著，7臺(tái)智能化集控電腦、1面由30塊屏幕無(wú)縫拼接的超級(jí)巨大屏幕上顯示著選煤廠的所有場(chǎng)景，工作人員、設(shè)備布局、廠房……一個(gè)個(gè)盡收眼底。密控調(diào)度員只需要輕輕一點(diǎn)鼠標(biāo)，進(jìn)入智能集控平臺(tái)，便可隨意切換圖像，查看各個(gè)崗位生產(chǎn)狀況。
宋軍說(shuō)，這是全廠的集控中心，集中控制覆蓋面達(dá)100%。通過(guò)引入模型，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備遠(yuǎn)程自動(dòng)開(kāi)停，輸入原煤浮沉、理想精煤灰分等煤質(zhì)數(shù)據(jù)，自動(dòng)顯示理想分選結(jié)果、重介灰分、浮選灰分、粗煤泥灰分等指標(biāo)，自動(dòng)生成重介分選密度、系統(tǒng)煤泥含量區(qū)間、浮選藥劑添加制度操作數(shù)據(jù)，輕點(diǎn)屏幕即可輕松掌控，確保精煤回收率、洗混煤發(fā)熱量等控制在指標(biāo)以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過(guò)程的數(shù)據(jù)管理，就像為選煤生產(chǎn)線安裝一個(gè)“智慧大腦”。
集控員白茂玲說(shuō)：“自從有了這個(gè)系統(tǒng)，我們工作變得輕松多了。現(xiàn)在，我們只需輸入生產(chǎn)精煤等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)入洗原煤密度和灰分。這種智能化生產(chǎn)方式，讓我們對(duì)未來(lái)充滿了信心。”
這個(gè)模型今年經(jīng)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)成果鑒定為國(guó)際領(lǐng)先水平，還榮獲山東省能源局2023年能源行業(yè)軟科學(xué)研究課題研究成果良好課題，山東省煤炭行業(yè)協(xié)會(huì)2022年煤炭行業(yè)優(yōu)秀質(zhì)量管理小組成果二級(jí)等榮譽(yù)稱號(hào)。