新型智能旋流器在现代化洗煤厂的效益分析

南 冲

（太原华润煤业有限公司洗煤厂， 山西 古交 030200）

0 引言

洗煤厂的主要工作是将原煤中的杂质去除，再按照工业用途的不同的标准对煤质进行分类。从上个世纪开始，我国的洗煤产业就开始了工业化信息化改革，自动化水平不断加强，新型设备技术也持续推广使用。随着新一轮的工业革命的开始，智能化洗煤厂的建设成为发展趋势。传统的洗煤、分拣工艺从半机械化过渡到机械化，工业化水平虽有所提升，但仍然占用大量人力、物力、财力，生产投入与收益比例失调，企业生产压力明显。随着新技术、新发明的普及和应用，智能化技术和设备的使用可以实现煤炭的科学高效分选。依托计算机、大数据集控等智能化控制系统，使洗煤分级、脱水、检测等工序更加智慧、精准。选出的煤炭有足够的品质保证，才能有市场竞争力[1-2]。

1 洗煤行业的工业化发展

1.1 信息化改革历程

20 世纪90 年代，在市场化机制和行业发展的双重作用之下，煤炭的价格因品质不同而产生巨大差异，由此便引发了对洗煤工艺的重视和投入。自此洗煤厂开始了精细化分选。将煤炭中掺杂的煤矸石筛除出来，这样就可以初步提高煤炭质量，增加煤炭的发热量，但是这项工作主要还是依靠人工。伴随着工业化进程的发展，机械设备的利用率大幅提升，于是开始将自动化分选设备投入到煤炭分选线上，这虽然提高了劳动效率，可机器设备还是依赖人工操作，且专人专职，一人一机，这种情况下的弊端造成了工作信息的可伪造性，致使产能和品质的不稳定性。直至上世纪与本世纪相交时期，洗煤厂借助信息自动化改革的春风，把握时机，再次适时升级。这一次，生产数据能够做到实时可观可测，煤炭的洗选发展迈入一个全新的阶段。然而，高度的信息化处理极易形成数字孤岛，致使洗煤厂的众多机器设备，在正常运行或者突发停机等状态之下不能得到有效管理和合理安排[3]。

1.2 存在的问题

就现状而言，洗煤厂在意识到以上问题之后，结合自身发展情况开始了部分或者单独的设备信息化工作计划，可是这无法满足所有设备科学统一的智能化管理和操控。主要原因表现在以下方面：

1）缺乏数据运行平台。由于机械设备的高度信息化是依靠设备编码来完成工作指令的，如果只是依靠人工手动输入，在缺乏大数据平台的情况下，各个设备之间只能各自孤立运行或者被分割成几个部分。这样仅仅只能够满足基本的生产要求，各个设备的数据供应链仍然处于半自动化运行状态，无法充分激活其最大运行效能[4]。

2）缺乏创新的智能机械设备。煤炭产品的重介质洗选一直是洗煤厂重要的生产环节，但洗煤厂目前大多仍使用以振动筛、磁选机为核心的旋流器，具有配套设备多，机械故障率较高，设备维修保养难度大的缺点。设备在长期使用缺乏维护的情况下，还会逐步影响到洗选产品的良品率。

3）设备备件量大，占用过多资金。为了保证洗煤工作的正常开展，以防设备发生意外状况而延误生产。在不能全面掌握有效、系统的设备信息局面之下，无法对可能出现的故障做出预判，也无法获取设备准确的生命状态。这样就直接导致了过高的库存率和较低的使用率，严重占压资金。

2 洗煤厂智能化改进的核心技术

2.1 大数据的采集和处理

为了实现洗煤工艺的智能化运作，必须依靠大量的数据采集和学习。区别于过去自动化的运行，智能化是在自主学习的驱动下开展工作，这就要求有足够的数据支撑[5]。那么采集数据就要依靠智能传感器，这就对传感器的数量和工作能力提出了要求。传感器采得数据之后并不能直接使用，需要对这些数据进行再处理。处理的工作内容主要是将有效信息从庞大的数据群中筛选出来，以供企业参考，实现精准决策。这项工作看似简单却极具挑战性，不仅对数据的质量有所要求，即信息要全面有效。还要保证处理数据的速率，特别是进行一些即时或临时决策时。这就需要对数据处理做到时效性、准确性和全面性，为设备运行保驾护航。

2.2 “大脑” 智能学习算法

智能化洗煤的实现是依靠设备的自主学习能力，而实现这种能力的基础是其拥有一个 “大脑” ，在 “大脑” 的思考下可以结合实际情况做出科学、合理地分析与判断。这个 “大脑” 指的就是设备的微处理器和智能学习算法，其中智能学习算法起着决定性作用。目前已经开发的智能算法由于其特定的使用环境而有局限性，那么智能算法如何高效应用于洗煤厂的日常生产和决策工作之中还需要通过大量实践的检验。鉴于洗煤厂在实际工作中，所受到的影响因素较多，因此还要研发更多、更高效的智能算法以供使用，进而助力洗煤厂智能化的深度实现。

2.3 重介质洗选装备优化

重介质洗选是洗煤厂的核心技术，为顺应新时期煤炭洗选企业智能可持续地发展，煤厂必须着重加大对新技术、新工艺的研究创新，对现有重介质洗选装备进行优化和升级改造，提高生产系统的产出率和良品率。

S-3GHMC870/410 型超级重介质旋流器是煤化所最新研发的智能自动洗选装置，如图1 所示，该设备主要由圆筒形的主选旋流器和圆锥形的再选旋流器两部分组成，以串联形式连接。超级重介质旋流器可以使低密度的悬浮液在压力作用下，通过合格介质入口向下流入主选旋流器进行分选。原煤在自身重力的作用下，经过主旋流器顶部进入，采用单一密度的悬浮液对不同密度的产品以及矸石进行单次分选。

图1 S-3GHMC870/410 型超级重介质旋流器结构

3 智能化洗煤厂升级情况

现华润煤业洗煤厂，拟对原洗选系统及重介质洗选装备进行升级改造，通过互联网技术赋能的洗煤厂逐渐形成了开拓与创新的生产模式，开启了高质高效的智能化建设工作。

3.1 全自动化选配煤车间

根据原有设备，开发出了具有自主知识产权的机电设备管理系统，不仅可以做到设备的台账、动静态点检、检修的高效管理，还能够及时上传反馈生产数据，实现自查自检，通过加强对流程制度、技术资料、作业流程等工作的科学管理。

3.2 智能化安全监控系统

图2 所示，洗煤厂通过积极开展智能化监控系统的搭建，除了能够在控制大屏滚动显示作业面的实时状况，实现对作业面的动态监控、追踪预警。接着在固有视频传输系统的基础上完成升级，扩充监控点位，强化对原煤仓、产品仓等重要位置的监控，提高生产安全效率。

图2 智能监控系统

3.3 重介质旋流器的升级

目前所使用的重介质旋流器配套繁琐、工艺落后。现拟对旋流器进行更换，将本厂原煤煤样在未经任何处理的情况下，送入实验室进行洗选试验，并将产品设置分为精煤、中煤以及矸石，同时与洗煤厂现有旋流器产品进行对比，得出表1 数据。

表1 不同旋流器工况下洗选产品对比

通过表1 数据可知，超级重介质旋流器可以全面提高精煤和中煤的产出率，并且降低煤中的灰分。精煤和中煤中，灰分质量分数分别降低了0.4%和2.13，与之而来产率分别提高了3.4%与2.1%。目前洗煤厂年处理原煤2.0 Mt/a，由此计算精煤年产增加6.8 万t，中煤年产增加4.2 万t。精煤按600 元/t、中煤按300元/t计算，则总计提升了经济效益3 780 万元/a。

4 结语

新型智能重介质旋流器的应用实现了较高的经济效益。推进和实现洗煤厂机械设备的智能化、信息化、现代化建设有着重大的实际价值。超级重介质旋流器在原煤洗选处理、筛分精度、含矸率测重等方面明显优于原有设备。仅更换旋流器一项，便可为企业增加3 780 万元/a 的经济效益。由此可见，借助大数据分析、智能化设备等技术可以很大程度上释放生产效能，提升洗煤厂的煤炭品质。