智能干选在选煤厂块煤分选系统改造中的应用分析

智能干选在选煤厂块煤分选系统改造中的应用分析

马云红

国能新疆宽沟矿业责任有限公司 新疆  昌吉  8312315

摘要：

块煤预先排矸是目前炼焦煤选煤厂生产中的重要环节, 针对选煤厂现有块煤排矸工艺中存在的矸石带煤严重、动筛跳汰机故障率高等问题进行了论述。介绍了智能干选工艺的原理及特点, 提出了采用智能干选工艺对块煤进行分选的技术改造方案。

关键词：块煤排矸;动筛跳汰机;智能干选;效益分析;

伴随矿井产量以及井下环境的日渐恶劣，洗煤厂在对原煤进行洗选中矸石的含量逐渐增多，先前的原煤密度等级1.4kg/L含量也从原先的50%降低至如今的35%，尤其是近几年原煤的密度等级1.4kg/L含量降低至20%左右，甚至降低到12%。为了实现资源的有效节约，通过技术，决定使用智能干选设备改造选煤厂排矸设施势在必行。

1 智能干选技术分析

1.1 智能干选工作原理

智能干选设备与传统重力型选煤设备具有很大的不同，其正在使用大数据与传感器分析技术，以数字化对煤块原煤实施分析，将矸石和煤识别后再利用高压风排除矸石。在智能干选系统中均匀物料布料之后才能进入干选设备中，其使用的是智能化识别方案，对不同煤质的特点构建与之相符的分析模块，利用大数据进行分析，以数字化方式对矸石和煤加以识别，最终采用智能化排矸体系排除煤场的矸石。

1.2 技术特征分析

智能干选设备具有很宽的分选粒度，分选上线高达300mm，分选下线达到了25mm;具有较高的分选精确度，矸石的带煤率低于3%;分选方式灵活可以调整，分选出块原煤当中很多的矸石，在块原煤太多的时候分选出原煤;智能干选设备在进行分选的流程中，不需要借助水与介质，系统简易，不会出现煤泥，简化技术操作流程;配套设施极少。具有较高的自动程度，人工资本较低，耗电量不高，维修费用不高，备品备件费用不高，可促进分选块煤体系生产成本有效减少。

2 目前块煤分选工艺存在的问题

分选在生产过程中主要存在3个方面的问题:一是动筛跳汰机的分选效果差, 动筛矸石带煤率高达6%~8%, 大量精煤随矸石排弃, 经济效益损失严重;二是动筛跳汰机设计处理能力为150t/h, 随着井下开采深度的增加, 原煤中矸石含量逐渐增大, 跳汰机排矸轮负荷不断加大。由于跳汰机排矸能力的制约, 导致跳汰机故障率不断升高, 停机检修时间增加, 严重影响正常生产;三是受动筛跳汰机排矸能力不足的影响, 大量矸石不能及时排出, 通过块煤破碎机破碎后进入重介分选系统。

3块煤智能干选技术应用分析

3.1智能干选机煤矸识别方式

根据识别方式不同，基于射线分选的智能干选技术分为γ射线分选机和X射线分选机。两者的主要区别如下。

3.1.1识别原理不同

γ射线干选机采用γ射线识别。γ射线是点放射源。γ射线干选机的识别过程是点对点的识别，一次仅可识别一块物料。

智能干选机采用X射线进行识别。X射线的识别过程是面对面的识别，一次可以识别多块物料。

3.1.2布料方式不同

采用X射线识别技术的智能干选机采用不分道布料。带式布料器上方设有1个X射线装置，并设置阵列气枪。γ射线分选机采用分道布料。其布料装置上设置多个分道器，并将带式布料装置划分为多个通道。每个通道上设有1个γ射线源和1个气枪。

3.1.3辐射强度不同

与γ射线分选机的γ射线相比，X射线识别装置的X射线辐射强度低。这主要体现在以下方面。

①能量低。

X射线装置产生的X射线能量在100～200 keV,远低于γ射线能量。智能干选机采用与安检机同规格的射源，属于Ⅲ类射线装置。该装置是对人体健康和环境危害较小的一类射线装置。

②辐射时间短。

X射线断电则无辐射。X射线装置原理为：通电后，阴极钨丝产生电子；电子在高压作用下高速前进撞击前端钨靶而产生X光。X射线装置不工作时，一旦断电，就没有自由活动电子群和加速的高压电压，即不产生X光、不产生辐射。

γ射线由放射源产生，辐射持续存在。

3.2智能煤矸分离执行方式

目前，应用于智能干选机煤矸分离技术的执行方式主要有3种，分别是阵列式气枪执行方式、单通道气枪执行方式和机械抓手执行方式。3种执行方式区别如下。

3.2.1执行精度不同

阵列式气枪执行方式击打过程中多个气枪同时动作，形成1个气团，以避免打碎击打物，并且保证击打重心和执行精度，能提高分选精度。

单通道气枪执行方式的气枪比较大，容易打碎击打物，并且击打过程中容易偏离重心而导致错配。其执行精度低，影响分选精度。

机械抓手执行方式采用机械结构模拟人手拣出、拨出矸石以实现煤矸分离。大块矸石因其外形尺寸和重量超过机械手的抓取限值而不能被有效分选排出，进入后续系统容易造成卡堵事故。若被选物料较小，会在被抓取后从机械手的间隙溜回手选带。机械手在抓取小块煤时被附近的大块矸石阻挡，从而造成大块和小块物料都得不到有效分选，总体分选效果差。

3.2.2处理能力不同

阵列式气枪执行方式通过高频电磁阀控制喷嘴的开合，开关频率可达150～300 Hz。其执行动作快、精度高、不要求物料排队，只要物料不叠加就可以保证精准执行，因此执行效率高、处理能力强。

单通道气枪执行方式和阵列式气枪执行方式相似，都是通过高频电磁阀控制喷嘴的开合。不同的是，单通道气枪执行方式需要物料排好队。限于排队效率，其处理能力低于阵列式气枪执行方式。

机械抓手执行方式的机械结构理论最大持续动作仅2 500次/小时，动作频率和精度远低于电磁阀，处理能力最弱。

3.2.3可靠性不同

阵列式气枪执行方式和单通道气枪执行方式利用高频电磁阀控制高压风的通断，主要执行机构电磁阀和喷嘴动作频繁。其技术完全成熟，质量过关，可以满足智能干选机的工作要求。

机械抓手执行方式由高精度伺服电机和齿轮齿条控制抓手的行走和开合，机械结构复杂，对环境要求高。煤尘和杂物进入执行机构后，易造成机械结构卡塞、不容易动作的情况。因此，机械抓手执行方式对煤矿现场煤尘、水汽等恶劣环境适应性差，可靠性不如前2种执行方式。

3.3工艺改造

3.3.1改造后工艺流程及设备选型

本次改造将现有大块煤手选带式输送机拆除，更换为智能干选机。200 mm以上块煤通过振动布料筛筛分之后进入智能干选机分选，执行“打煤”工艺。在“打煤”模式下，智能干选机可兼具“除杂”功能。

根据现场生产情况，原煤准备车间小时能力为1 515.15 t/h, 200 mm以上块原煤产率约8%,最大小时量按120 t/h考虑，选用1台TDS12- 300型智能干选机。其处理能力为110～180 t/h, 可满足系统处理能力要求。

3.3.2改造工艺布置

本次改造采用智能干选机代替手选，在现有原煤准备车间内完成改造。本次改造将现有208带式输送机机尾延长，并改变运输方向，改造204/1分级筛筛前溜槽，使204～207原煤分级筛筛前200 mm以上物料能收集并给入改造后的208带式输送机。200 mm以上物料经208带式输送机转载至准备车间19.10平面布置的分级布料筛。分级布料筛筛下50 mm以下末煤，经皮带转载给入准备车间19.10平面705混煤带式输送机。

结论

采用智能干选工艺对块煤预排矸系统进行改造, 可有效降低矸石带煤率, 解决块煤系统设备故障率高、检修及占用生产时间长的问题;简化生产工艺, 提高自动化程度, 便于生产管理;为企业创造良好经济效益的同时, 改善了生产工人的操作环境、减少了粉尘、噪音等对周边环境的污染。

参考文献

[1]吴文波．智能干选在选煤厂块煤分选系统改造中的应用分析[J]．中国煤炭，2017,43(12):123-126.