多煤源灰分自动测量原理与应用实践

2018-08-08何长林巴春星

科技与创新 2018年15期

何长林，巴春星

（淮南矿业集团选煤分公司顾桥选煤厂，安徽淮南 232150）

煤炭灰分是选煤厂最重要的质量指标之一，也是设计选煤工艺、制订生产计划、操作分选设备、考核岗位司机和确定产品价格的主要依据。选煤厂采用人工化验和自动测量两结合的方式来获得煤炭灰分，人工化验是根据国标GB/212—2008的描述进行，包括缓慢灰化法和快速灰化法，马弗炉要求加热并恒温在850℃或900℃，虽然两种灰化法在步骤和停留时间上有区别，但耗去的时间至少需要1.5 h，这还不包括采样和制样的时间，很显然这根本无法满足选煤厂作为设备操作和生产调度的需求，因此，实际生产中采用MT/T808-1999选煤厂技术检查标准中的规定测量煤炭的小时快灰，要想得到实时的灰分，只能依靠在线测灰仪。

1 在线测灰仪

煤是有机质和无机质组成，有机质构成煤的可燃体部分，而无机质是各种非金属或金属的氧化物、碳酸盐和硅酸盐矿物，煤炭燃烧后剩下的部分就是煤的灰分。煤炭灰分的在线测量是最有效、最准确、国际上得到公认的放射性测定法，利用有一定活度的放射源照射待测煤炭，射源自发释放伽马射线或粒子，这些具有高能的光子与煤炭中的各种元素作用，其原子受到辐射后发生光电效应、电子对产生和康普顿效应，从而使原始的伽马光子强度减弱，根据测量皮带空载和加煤时两种状态下伽马光子的数量，利用光谱分析，推算煤中矿物质即灰分的含量。

2 多煤源测灰原理

用于测量煤炭灰分的在线测灰仪几乎只适用于一种煤源，比如安装在原煤皮带上只能测量原煤，而安装在精煤皮带上也只能测量精煤，被测量的煤的灰分往往波动不大，因为灰分仪在正常使用前需要进行标定，而一旦标定后，在一定时期内不会再进行标定。但随着原煤质量的下降和用户对精煤灰分需求的苛刻，选煤厂的工艺为增加系统的灵活性，传统一条皮带只输送一种灰分煤炭的方式有所改变，可能随时改变选煤工艺，导致不同班、不同日期洗出的精煤灰分相差很大，出现低灰精煤、中灰精煤甚至高灰精煤等情况，要求同一台灰分仪要能准确测量这类精煤。根据灰分仪的现场使用经验可知，灰分仪的准确性跟被测煤炭的稳定性相关性很大，灰分波动越大，灰分仪测量的误差也越大。

图1 多煤源测灰模型

图2 顾桥选煤厂多煤源测灰

如图1所示，在线测灰仪安装在C0皮带上，在不同的工艺条件下，C1，C2，…，Cn代表不同的皮带，输送不同灰分的煤炭，在C0皮带上汇总，但是C1，C2，…，Cn皮带开启的标志是K1，K2，…，Kn，在不同的皮带开启标志前提下，分别对C0上的混煤进行预先标定，得到相对应的标定参数，在实际生产中，根据皮带开启标志作为条件，自动切换标定参数，从而实现用一台在线测灰仪在一条皮带上测量多个煤源下的灰分。

这种情况不同于配煤，配煤是每一种煤的灰分基本一定、但煤流量是可调的；而本论文讲述的是每一种煤源的灰分和流量基本稳定或者变化不大，所以处理方法也是有差别的。多煤源测灰模型如图1所示，顾桥选煤厂多煤源测灰如图2所示。

3 应用实例

如图2所示，顾桥选煤厂为矿井型动力煤选煤厂，分选工艺分别由块煤重介浅槽系统、末煤重介旋流器系统、粗煤泥卧脱系统、煤泥压滤系统构成。其中，块煤重介浅槽系统分选由原煤分级筛分级后的筛上物，原煤分级筛筛上物经脱泥后进入浅槽进行分选，分选出块精煤和矸石两种产品，块精煤经脱介筛脱介后，小于30 mm粒级通过离心机进一步脱水，大于30 mm粒级进入破碎机进行破碎，破碎后产品与离心机脱水后产品混合后，一同转载至702皮带，再通过转载皮带进入产品仓进行销售。末原煤由374皮带输送，在374皮带机头有分流装置，根据生产调度和选煤厂经济效益最大化，确定分流量，当401皮带不开时，全部末原煤进入701皮带机；当401皮带开时，部分末原煤进入末煤重介旋流器分选，选出来的末精煤再转载至702皮带。

在401皮带不运行或者401皮带运行两种情况下，分别标定在线测灰仪的标定参数，在正常生产过程中，上位工控机根据401皮带运行信号，自动调取相应的标定参数，得到灰分测量值。图3为灰分仪测量值与人工化验值的对比数据，图3中是连续3 d的小时数据，其中第1天和第3天401皮带开，而第2天401皮带未运行。当401皮带开时，在一定的分流量下，末原煤去重介旋流器分选，得到的末精煤再回到702皮带，从而导致702皮带煤灰分下降，分流量越多，灰分下降越低。

由此可知，通过设定标定条件，可以实现在一条皮带上用一台在线测灰仪测量多个煤源混合煤的灰分，解决了在线测灰仪传统只能测量一种煤源灰分的局限性。