动力配煤技术及其自动化探讨

王建成

摘 要： 动力配煤能满足节能与环保的要求，符合国家能源发展方向，是具有前景的洁净煤技术之一。对动力配煤过程的优化设计进行了研究。介绍基于可编程控制器为核心的选煤厂自动配煤 控制系统。

关键词： 动力配煤; 配煤模型; 可编程控制器; 配煤自动化

2013年我国煤炭开采量达到37亿t，但原煤入洗率仅为56.2%，燃烧效率低下。利用先进的动力配煤技术生产稳定的配煤产品，有利于提高燃烧效率和保证用煤安全。

动力配煤是综合各单一煤种的灰分、硫分、挥发分、发热量等主要指标，通过调节混合比例，配制出质量达標又节能减排的煤品。它包括动力配煤发展状况、配煤工艺的选择以及产品自动检测和过程控制三个方面的内容。

1.动力配煤的发展概况

我国最早使用动力煤技术质量达到稳定的方法 是在1979年初由上海燃料总公司研发，20世纪80 年代后，随着我国对动力配煤发展的关注，国内多个 省市大力发展动力配煤技术，且取得了不错的成绩。

在国外对动力配煤相接近的概念于20世纪60 年代就有报道。西方一些国家使用混煤的主要目的 是降低污染物的排放，满足锅炉设备的设计参数。日 本研究使用混煤的主要目的是燃料依赖进口，为了 节约煤炭资源，减少运输费用。澳大利亚向不同进口 国家提供符合多种煤质指标的煤炭，结合配煤技术， 可以帮助澳大利亚取得较好的经济效益。

我国混煤的燃烧及其研究

混煤的燃烧特性并不是单一煤种的简单叠tfl， 而是混煤在燃烧过程中的行为变化比煤质分析值 的变化表现出更为复杂的特性，由于不同煤中的矿 物组成及其特性有所区别，使得不同煤质的煤在掺 配燃烧的过程中煤粒之间存在相互影响与制约的 现象。同时由于燃煤供应品种多、质量不均一，煤质 不适应设备要求，造成了混煤燃烧的过程中存在主 动燃烧和被动燃烧的现象，而这2种燃烧方式也是 燃煤效率低的重要原因之一。因此如果混煤配比不 当，混煤的燃烧会造成设备运行水平下降、着火困 难、燃烧不稳定、效率降低、结渣积灰加剧，甚至出现 停炉事故。而动力配煤是依据用户的需求，针对不同 的燃烧方式及锅炉类型，由若干种类与性质不同的 各单煤按一定比例掺配而成，考虑混煤的燃烧特点， 以达到最大的燃烧效率及环境允许的接受限度。

2.动力配煤的混配方法

配煤方式由用煤企业根据实际情况选择。主要的配煤方式有体积法和质量法。体积法的配煤精度低于质量法的配煤精度。床混式、带混式、仓混式和炉内直接混合是配煤的主要方式。

3.动力配煤生产线工艺流程

动力配煤生产线工艺流程一般包括原料煤的收 卸、分品种堆放化验、计算优化配比、取料输送、筛 分、破碎、加添加剂、混合掺配、抽取检测、贮存和外 运等。较为简单的机械化配煤生产线为： 将不同品种的煤装入不同的储煤斗或仓，通过调节给料机的 闸门开度，控制煤的流量。动力配煤较常用的筛分 设备有滚筒筛和振动筛，滚筒筛较适用于中小型配 煤生产线，而大型配煤生产线多采用振动筛。多个 品种的煤通过筛分设备混配，筛下物即为配煤产品， 筛上物应该根据具体情况处理，比如可单独取出质 量较好煤块进行销售实现增值，破碎或者质量较差 的块煤，可再次掺混进动力配煤中，然后贮存或者 外运。

4.选煤厂自动配煤系统设计

4.1系统工艺要求及方式

在大多数的情况下，选煤厂的原煤来自不同的

矿井或同一矿井的不同煤层，煤炭性质差异较大。配煤系统属于原料煤洗前环节，则可保证给 煤稳定，可调节煤质和煤量，使入洗煤炭质量满足各种生产设备的要求，降低生产成本同时提高了精煤产率，实现入洗原料煤的均质化和保证生产的高效稳定。配煤系统也可放在选煤厂产品煤装车系统中，以掺混产品煤，适应市场的需求，为企业创造更大的经济效益。不管采用何种配煤方式，必须保证配煤的均匀性。由于带混式具有控制容易和精度高的特点，实用最为广泛。

4.2系统的组成

自动配煤控制系统需要按照优化计算确定的配煤方案对受煤坑、原煤仓、产品仓、皮带机、给煤机等配煤设备进行控制，实现煤炭性质均匀化，达到用户的生产需求。

自动配煤控制系统包括：

上位机监控软件。例如 IFIX、WinCC等，为了保证系统的实时监控，应该尽量采用高配置的上位机。

PLC可编程控制器。

质量检测设备。如煤质在线测定仪。

定量给料计量设备。给料一般分为振动给煤机和圆盘刮刀给料器两种，重量计量一般采用电子胶带秤或者核子皮带秤。

料位检测装置。按原理可分为电容式、重锤式、雷达式、超声式，选煤厂使用较多的是超声波物位计。

4.3 系统的功能简介

系统可实现以下 5 个方面的功能：

智能化控制。操作工人在上位机输入配制煤炭的约束条件，计算配煤总量和各煤种的比例并将结果显示在上位机画面上，系统以此来确定各个给煤机的开启和停止，对给煤机的工作状态实现就地集中转换。

显示报警画面。系统可对设备进行监护，自动诊断、自动排除故障和保护报警功能，出现严重故障时，系统停车并报警，并自动记录故障。

查询历史数据。

煤质检测并调整配比。

远程监控功能。全部工作在控制室完成，现场操作简单方便。原料煤配煤和产品煤配煤是两个独立的工作系统，既可实现单独配煤，也可实现同时进行配煤。

4.4 系统的运行现

目前国内大多数选煤厂设有自动配煤系统，如 陈四楼选煤厂、兴隆庄选煤厂、汾西矿业选煤  厂、平煤田庄选煤厂、淮北临涣选煤厂等选   煤厂已经实现了配煤的自动化。由于地域和煤质的 不同，配煤产品要求也各不相同，因此各个选煤厂的 系统组成有所不同。人工配煤的产品平均灰分稳定 率通常在 30% ～60% 范围内，选煤厂使用自动配煤系统后，配煤产品平均灰分稳定率在原有的基础上 可提高 30% 左右，最高可达到 90% 以上。全厂的生产效率提高了 10% ，产品煤合格率提高了 10% 。兴隆庄煤矿选煤厂经过多年的实际操作和经验积累， 配煤產品灰分稳定率±0.50%达到60%，±1.00%达到90%，±1.50%达到100%，发热量稳定率

± 150kcal/kg达到 100% 。实现最佳组合配洗，改善了产品质量，优化了产品结构，拓宽了市场，为企业带来可观利润; 简化了现场工人的操作过程，实现了自动化。

5 存在的问题及建议

实际上，在煤粒与煤粒之间和煤粒与仓壁之间都有摩擦力，由于下煤口形状呈倒锥形，造成摩擦力和挤压力越来越大。据分析，煤粒间的摩擦力呈双曲线形增大，所以在靠近下煤口向上约 1～2m处的煤易搭桥。最终形成堵塞，导致放煤总量和分仓配比的计算出现误差，影响整个自动配煤系统。应尽量减少煤在仓内的停留时间，采用多次上煤，待报警结束后，通过切换仓下给煤机的工作状态来消除误差。

现场实际环境比较苛刻，胶带运输机会出现程度不同的上下振动，直接影响到胶带运输机上的煤质在线测定仪、电子胶带秤的计量，使配煤精 度出现一定误差。应加强现场设备的日常管理和维护，以减小误差。

结语

在煤炭市场不景气的背景下，用户对煤炭的使用环境要求越来越高。因此推进选煤厂自动化配煤系统改善产品质量很有必要。实践证明，自动配煤系统应用后效果明显，是煤炭企业增加产率提高效率的一条可行之路。

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