智能化选煤厂建设已经成为选煤界的热点,张家峁选煤厂、上湾选煤厂、斜沟选煤厂等都已成功进行了智能化升级改造,不仅增加了企业利润,提升了管理水平,树立了企业形象,更为选煤厂智能化建设积累了宝贵经验。随着政府对产业政策的支持和软硬件的发展,智能化选煤厂必将迈向新的高度,成为未来的必然选择。从设计阶段开始构思全面建设智能化选煤厂将成为发展趋势,而且比对现有选煤厂进行智能化改造具有建设效率高、智能化效果好、经济效益高的优势。
选煤厂概况
谭坪煤矿选煤厂为矿井型动力煤选煤厂,一期设计生产能力为4.0Mt/a。原煤为低灰~中灰、特低硫~低硫、低磷、中热值~特高热值、高灰熔点、热稳定性好、可磨性好的贫煤、无烟煤。初步设计推荐的选煤方法为:300~150mm粒级由智能X射线干选机分选,150~13mm粒级由块煤重介质浅槽分选;小于13mm粒级末煤不入洗。块煤可作为化工用煤,混煤可作为优质动力用煤。当外部条件具备时,也可生产喷吹用煤。
选煤厂智能化系统规划
2.1 项目建设目标
谭坪煤矿选煤厂智能化建设的总体目标是:对选煤厂进行全面智能化设计,减少人为因素在生产过程控制中的不良影响,提升生产效率、降低生产成本。同时,创造良好的人员操作环境,设计高效的管理系统,构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化智能选煤厂。智能化建设的具体目标包括:
(1) 提高决策科学性。
利用互联网、大数据和云计算等技术进行与生产决策相关的数据采集和深度处理,通过效益模型自动做出科学的生产决策。同时,对国内外选煤厂出现过的重大问题及解决方案进行汇总、统计、分析和分类,形成问题专家库,为管理者提供专家级的决策建议。
(2) 提高分选效率。
分选参数可依据原煤及产品质量情况进行自动调节,分选参数的调节更准确、更及时,提高分选效率,稳定产品质量。
(3) 提高系统运行稳定性。
对大功率用电设备进行运行状态的在线监测,预先发现设备隐患,提前进行隐患处置,杜绝非计划停机,提高系统运行稳定性。
(4) 减少人工成本及维保费用。
重点生产环节视频监测全覆盖,视频系统可自动发现事故并发出警示,提高事故处置效率,同时减少在岗人员及巡视工作量。借助设备状态在线监测功能,科学确定设备维护计划和备品备件购置计划,避免设备过维护,并降低备品备件库存。
(5) 减少能源消耗。
改逆煤流启机为分区域顺煤流启机,缩短产品输送环节的空载时间,减少启机能耗。依据运行负荷,大功率用电设备可灵活调整工作状态,大负荷多出力,小负荷少出力,减少电能消耗。科学控制补加介质量、加药量,减少介耗和药耗。
(6) 提高集控灵活性。
改变传统的集控室固定点集中控制模式,经过授权的管理人员利用移动智能终端可实现移动集中控制,提高集控的灵活性和及时性。
(7) 提高生产管理水平。
全面实现生产管理过程的网络化,数据自动填写、历史数据自动分析统计、报表自动生成、工作流程网上办理、任务自动下达及考核,提高工作效率,避免人为错误。同时,通过对历史数据进行分析整理,挖掘规律和知识,发现问题和提出解决方案,对生产做出反馈和指导。
(8) 提高操作人员安全保障。
利用移动智能终端,操作人员可在安全卫生的区域内远程操作生产,工作环境更优,还可以避免机械伤害。
2.2 技术路径
按数据流的划分,智能选煤厂的技术路线如图1所示。
图1 技术路线示意图
2.2.1 场景数据化
智能选煤厂很重要的一个特点就是实现了各主体、各终端间的互联互通,具体包括三项集成:首先是横向集成,体现了人与人之间的互联;其次是纵向集成,体现了人与机器之间的互联;最后是端到端的集成,体现了机器与机器之间的互联。对于选煤厂来说,需要连接的终端包括人员(管理人员、生产岗位人员)、生产设备、传感器、智能监控摄像头以及洗选产品等。以上这些集成需要互联的终端以及针对这些终端的数据采集,是选煤厂智能化的基础。具体工作包括:
(1) 所有设备接入智能化平台终端,获得设备及现有系统的运行、故障、保护、频率、桶位、压力、电流等数据,并可对设备进行启停控制、参数的设定调节。
(2) 对于单机自动化设备,将其与智能化系统直接进行通讯,实现单机自动化设备的信息化/数字化,并建立连接,可实现状态监测和生产过程控制。
(3) 对于一些现有系统无法感知的场景,增加传感器,例如液位、密度、磁性物含量等检测,将这部分场景盲区进行数据化,增强对系统的感知能力,便于后续的智慧决策和智能执行。
2.2.2 数据网络化
数据采集完成后的第二道工序是数据的网络传输,在选煤厂工控网络基础上,针对不同的应用场景,智能选煤厂会引入一些高效先进的物联网技术,例如WIFI、Zigbee、RFID等,以实现数据的网络化,将各个生产场景、设备进行连通,所有采集到的终端数据需要进行存储,在本地建立数据中心,打造端到端交互的中心枢纽。
2.2.3 网络智能化
智能化集中体现在对数据的分析处理上,通过对历史大数据的分析,通过系统的自学习功能,提取出数据间的相关性,构建出用以指导智能生产的模型。主要的智能分析模型包括生产决策模型、分选控制模型以及设备状态分析模型。
2.2.4 智能平台化
在以上三点的基础上,建立一个互联化的平台(包括手机端、PAD端和WEB端),各个同生产相关的角色(管理人员、生产岗位人员、煤质化验人员、检修人员等)通过平台终端访问智能化系统功能模块。
2.3 功能规划
谭坪煤矿选煤厂智能化系统建设的内容由4个模块组成。其中,1个基础模块,即智能化基础设施建设模块;3个功能模块,分别为智能决策中心模块、智能生产中心模块和智能管理中心模块。
智能化基础设施是各功能模块运行的载体和依托,其主要服务于数据的采集、传输、分析处理、结果呈现以及数据安全,并为方便人员操作提供多样化的功能设备。
智能决策中心的功能是借助物联网、互联网、大数据、云计算等技术进行科学的生产决策,包括确定效益最优产品定位、最优生产计划、最优生产参数及给出专家级决策建议。
智能生产中心的功能是借助物联网、互联网、大数据、云计算、人工智能等技术,实现生产过程控制的智能化,包括生产参数的自主调整、设备运行参数的自主调整、生产区域的无人值守、设备状态的在线监测以及生产流程的在线办理等。同时,借助智能移动终端提高生产管理方式的灵活性。
智能管理中心的功能是借助物联网、互联网、大数据、云计算等技术,全面实现生产管理过程的网络化,如数据自动填写、历史数据自动分析统计、报表自动生成、工作流程网上办理、任务自动下达及考核,既可提高工作效率,又能避免人为错误。同时,通过对历史数据进行分析整理,挖掘规律和知识,发现问题和提出解决方案,对生产做出反馈和指导。
2.4 实施规划
为缓解实施成本的压力,满足技术不断积累和科技进步的要求,保证项目的有序推进,功能规划的两个阶段分步实施,从点到面,逐步扩大;功能深度上也是从高度自动化再到智能化稳步推进,逐渐深化。第一阶段实施的原则为:
(1) 技术成熟;
(2) 要解决选煤厂的关键问题;
(3) 为后续的功能发展构建基础;
(4) 要能够明显体现出经济效益。
第二阶段在第一阶段的基础上进行升级迭代,并且补充部分新功能,例如智能决策、专家辅助等。各阶段具体功能规划如表1所示。
表1 项目功能规划
结 论
谭坪煤矿选煤厂在初步设计阶段,对智能化建设的规划将坚持“总体规划,分步实施,重点突破,务求实效”的基本原则,利用物联网、互联网、大数据技术,按照精细化管理原则,实现生产控制、生产管理、经营决策全系统全流程的智能化。同时紧密结合谭坪煤矿选煤厂生产模式特点,从平台基础构建、生产系统划分、技术方案成熟度等方面综合考虑,力争打造高水平的智能化选煤厂。
原文引自
作者简介
朱爱敏(1987—),女,江苏南通人,2009年毕业于中国矿业大学矿物加工工程专业,工学学士,中煤天津设计工程有限责任公司工程师。
引用格式
朱爱敏.关于新建选煤厂智能化系统规划的探讨[J].煤炭加工与综合利用,2019(4):30-33.
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