华阳集团寺家庄选煤厂精准配煤改造与应用

吴宏斌

(华阳新材料科技集团有限公司，山西 阳泉 045000)

寺家庄选煤厂隶属于华阳新材料科技集团有限公司，是一座大型矿井型选煤厂，入选煤种为无烟煤，选煤厂建设规模与矿井相同，为 7.00 Mt/a。矿井井田含煤共 18 层，其中 4 层是具有经济价值的可采或局部可采煤层，即：81、84、9、15号煤层。选煤工艺：300～50 mm 粒级动筛排矸，90～7 mm 粒级跳汰分选。主要产品有精煤、电煤、块炭。

1 配煤系统现状

随着寺家庄矿开采煤层变化，混煤的发热量偶尔会出现不满足用户需求，需要配入精煤提高发热量。目前混煤通过化验后，发热量不达标时，需通过人工核算混煤装车节数和精煤装车节数，先装满混煤后，再更换为精煤快速装车站单独装精煤，装车流程复杂，并且无法混匀。

2 存在问题

寺家庄选煤厂产品可以实现配煤，但仅能实现粗配，主要存在的问题如下。

(1)无法实现混煤和精煤均匀掺配，且掺配流程复杂，影响装车速度，对混煤销售影响较大。

(2)主洗车间跳汰精煤筛下末精煤可以通过刮板反转掺入中煤胶带，经筛分掺入混煤，末精煤量比较少且无法调控，其中还有中煤掺入反而可能会降低发热量，因此主洗车间生产过程无法实现精煤掺配。

(3)选煤厂现有混煤仓(容量1.5万t)和储煤场(容量8万t)，全部位于铁路装车线南侧，分别进入2个不同的快速装车站，精煤和混煤无通道实现互掺。

(4)缺少灰分、数量在线检测设备，均需要人工化验，化验周期长，滞后性严重。

(5)现有混煤和末精煤仓下给煤机均无法调量，无法实现配煤。

3 研究目标

基于现有情况，结合用户需求，精准配煤改造主要实施内容为：通过增加1套精准配煤系统。针对性解决现场问题，主要实现以下目标。

(1)实现产品仓下均质化精准配煤。

(2)实现配煤系统各环节信息参数的实时监控。

(3)实现胶带给煤量和不同质量配比的自动控制。

(4)建立应急预案。

(5)配比自动优化。通过化验点灰的数据，实现精准配煤系统的结果对比，随着数据的不断积累，不断的自学习、自矫正，系统会不断成长，变得更智能、更精准。

通过精准配煤系统，达到商品煤合格的目的，最终实现产销量、质的平衡、时间的平衡、仓储的平衡。

4 精准配煤改造

4.1 系统升级改造

主要内容如下。

(1)储煤场下10台Q=500 t/h 的给煤机，其中5台增加变频器。

(2)3个混煤仓下12台Q=900 t/h 的给煤机，每个仓下4台，其中2 台给煤机增加变频器，共计6台。

(3)末精煤仓下10台Q=500 t/h的给煤机，其中5台增加变频器。

(4)在产品至快速装车站胶带新增皮带秤1台。

(5)汽车装车站胶带，更换电机为变频电机，并配置变频器，新增犁式卸料器、X光灰分仪各1台。

(6)在741至3号转载点胶带上新增皮带秤2台，灰分仪1台。

(7)将现有混煤仓下、储煤场下以及精煤仓下给煤机接入系统。

(8)增设3 台精准配煤算法服务器，配置为：4核4线程，3.0 GHz以上，16 G内存，500 G×3硬盘，raid5。

4.2 运输系统改造

如图1所示，针对目前混煤和精煤无法实现掺混，需延长645至汽车装车站胶带10.5 m，新建6m×6m的六号转载点，新建六号转载点至741至3号转载点胶带现有转载点栈桥56 m和胶带输送机62 m，在741至3号转载点胶带现有转载点加层，实现在装车过程中精煤均匀掺入混煤装车系统中。

图1 新增栈桥示意

4.3 精准配煤软件系统

针对寺家庄选煤厂改造后的配煤系统，开发1套精准配煤软件系统，配合煤质在线监测等硬件设施，实现选煤厂配煤系统的智能控制，达到精准配煤的目的，主要包含以下功能。

(1)煤量配比计算模型。配煤开始前，根据各煤仓的煤质信息、生产运行情况及当前装车的质量要求，自动推送配煤方案。建立配比、目标热值、给煤量之间的调节模型，使配煤过程按照预设参数进行。

(2)仓下精准配煤。由于储煤场、混煤仓下以及精煤仓下给煤机均无法调节给煤量，方案设计所有仓下给煤机接入系统，实现系统远程启停，通过设置给煤机开启台数粗调给煤量，再通过新增皮带秤反馈数据微调带变频给煤机的给煤量，实现精准给煤。

(3)配煤系统监控。可以通过终端远程实时监控配煤系统内各煤仓产品质量数据、胶带状态、皮带秤数据、灰分仪数据、当前配比等配煤系统的状态信号，为生产系统调节入仓煤量、入仓分配等提供判断依据，确保无冒仓、空仓情况出现。

(4)自动控制带煤量及配比。设定带煤量选择调节逻辑投用后，系统按照设定总带煤量和配比自动开启给煤机，以开启给煤机数量粗调、变频微调的方式，使产品带煤量保持在设定区间内，从而达到配比稳定的目的。

(5)应急预案管理。建立应急预案。当混煤仓仓储不足时，及时发送信息给工作人员，并协调开启储煤仓下给煤机以及收集胶带输送机进行配煤，末精煤仓通过设定阈值，提前提醒生产人员转换生产方式，减少车等煤情况的出现。

(6)配比自动优化。通过灰分仪的数据、料位计的数据、精准配煤系统的结果对比，实现系统的自学习及相互矫正，通过数据分析，结合机器学习深度学习方法不断地调优模型，随着数据的不断积累，不断地自学习、自矫正，系统会不断地成长，变得更智能，更精准，实现配比的精准调节。

通过精准配煤系统，实现产品配煤，最终实现产销量、质的平衡以及时间的平衡、仓储的平衡。

图2 精准配煤简要业务示意

4.4 精准配煤系统功能

配煤系统由控制系统、定量给煤机、电子皮带称、灰分仪及配有变频调速器的给煤机组成。这样可以通过控制储煤场和混煤仓中产品的混入量，混配出所需要的产品。通过控制主机分析计算后，给出反馈信号，通过控制仓下配有变频调速器的给煤机频率，调节2种煤的掺入比例，实现在线自动配煤。

(1)在原料煤管理方面，系统具有优化煤场的使用，跟踪单种煤，自动记录落煤、回煤的功能，从而减少了储存不同煤质的原煤时混合造成的品质波动。

(2)在配煤方面，系统根据储煤状态计算和优化配煤方案，根据煤质数据，按照理想组合优化配煤。采集在线检测数据，发出执行指令，实现配煤。

(3)在生产管理方面，除了在线显示设备状态外，还具有形成各个储煤区储煤报表、耗煤情况报表、产品质量报表等功能。

5 应用分析

(1)根据仓内存储信息，装车胶带上煤质的在线监测值以及销售的目标热值，精准配煤管理系统科学选择料仓、给煤机以及配煤比例等，从而实现科学精准配煤，实现配煤量、热值以及仓储的平衡，杜绝了因商品煤热值不合格被罚款的情况发生，同时降低人工配煤时过量掺混配电精煤而导致的精煤损失，提高了选煤厂的经济效益。

(2)通过精准配煤管理系统，对整个配煤装车环节的管理提供信息参考，为其他环节的管理操作提供判别依据，减少车等煤、煤等车等情况的发生，提高选煤厂整体管理水平。

(3)实施精准配煤系统建设后，现场不再需要生产人员开启给煤机，只需巡视配煤环节整体运行情况即可，降低了人员劳动强度，同时提高了员工的安全系数，减少事故发生的概率，降低了安全风险。

(4)精准配煤系统让寺家庄选煤厂配煤系统的生产和管理都由传统方式向现代方式转变，提高了管理水平，降低了人员强度，并能带来一定的经济效益，开创安全、高效、绿色和谐可持续发展的新模式。改变了之前需要岗位工现场调节操作仓下闸板或给煤机粗略调节配比，配煤过程判断高度依赖人工经验，精准度差且劳动强度高的缺陷。

6 结 语

寺家庄选煤厂通过精准配煤的实施，在提高产品合格率的同时，通过配煤，使产品发热量以更小的偏差控制在目标值以上，使产品质量持续稳定，减少了产品价值损失。该系统满足选煤厂灵活的生产组织要求，当煤质好，进行部分入洗时，可实现入洗比例的精准控制，使产品质量达标并稳定，达到电煤质量可控，提高产品合格率和稳定率的目的。

精准配煤系统实施后，增强了产品市场的竞争力，符合集团整体战略布局，提高了企业的经济效益和行业竞争力。