多煤源灰分自動測量原理與應用實踐

何長林，巴春星

（淮南礦業集團選煤分公司顧橋選煤廠，安徽 淮南 232150）

煤炭灰分是選煤廠最重要的質量指標之一，也是設計選煤工藝、制訂生產計劃、操作分選設備、考核崗位司機和確定產品價格的主要依據。選煤廠采用人工化驗和自動測量兩結合的方式來獲得煤炭灰分，人工化驗是根據國標GB/212—2008的描述進行，包括緩慢灰化法和快速灰化法，馬弗爐要求加熱并恒溫在850℃或900℃，雖然兩種灰化法在步驟和停留時間上有區別，但耗去的時間至少需要1.5 h，這還不包括采樣和制樣的時間，很顯然這根本無法滿足選煤廠作為設備操作和生產調度的需求，因此，實際生產中采用MT/T808-1999選煤廠技術檢查標準中的規定測量煤炭的小時快灰，要想得到實時的灰分，只能依靠在線測灰儀。

1 在線測灰儀

煤是有機質和無機質組成，有機質構成煤的可燃體部分，而無機質是各種非金屬或金屬的氧化物、碳酸鹽和硅酸鹽礦物，煤炭燃燒后剩下的部分就是煤的灰分。煤炭灰分的在線測量是最有效、最準確、國際上得到公認的放射性測定法，利用有一定活度的放射源照射待測煤炭，射源自發釋放伽馬射線或粒子，這些具有高能的光子與煤炭中的各種元素作用，其原子受到輻射后發生光電效應、電子對產生和康普頓效應，從而使原始的伽馬光子強度減弱，根據測量皮帶空載和加煤時兩種狀態下伽馬光子的數量，利用光譜分析，推算煤中礦物質即灰分的含量。

2 多煤源測灰原理

用于測量煤炭灰分的在線測灰儀幾乎只適用于一種煤源，比如安裝在原煤皮帶上只能測量原煤，而安裝在精煤皮帶上也只能測量精煤，被測量的煤的灰分往往波動不大，因為灰分儀在正常使用前需要進行標定，而一旦標定后，在一定時期內不會再進行標定。但隨著原煤質量的下降和用戶對精煤灰分需求的苛刻，選煤廠的工藝為增加系統的靈活性，傳統一條皮帶只輸送一種灰分煤炭的方式有所改變，可能隨時改變選煤工藝，導致不同班、不同日期洗出的精煤灰分相差很大，出現低灰精煤、中灰精煤甚至高灰精煤等情況，要求同一臺灰分儀要能準確測量這類精煤。根據灰分儀的現場使用經驗可知，灰分儀的準確性跟被測煤炭的穩定性相關性很大，灰分波動越大，灰分儀測量的誤差也越大。

圖1 多煤源測灰模型

圖2 顧橋選煤廠多煤源測灰

如圖1所示，在線測灰儀安裝在C0皮帶上，在不同的工藝條件下，C1，C2，…，Cn代表不同的皮帶，輸送不同灰分的煤炭，在C0皮帶上匯總，但是C1，C2，…，Cn皮帶開啟的標志是K1，K2，…，Kn，在不同的皮帶開啟標志前提下，分別對C0上的混煤進行預先標定，得到相對應的標定參數，在實際生產中，根據皮帶開啟標志作為條件，自動切換標定參數，從而實現用一臺在線測灰儀在一條皮帶上測量多個煤源下的灰分。

這種情況不同于配煤，配煤是每一種煤的灰分基本一定、但煤流量是可調的；而本論文講述的是每一種煤源的灰分和流量基本穩定或者變化不大，所以處理方法也是有差別的。多煤源測灰模型如圖1所示，顧橋選煤廠多煤源測灰如圖2所示。

3 應用實例

如圖2所示，顧橋選煤廠為礦井型動力煤選煤廠，分選工藝分別由塊煤重介淺槽系統、末煤重介旋流器系統、粗煤泥臥脫系統、煤泥壓濾系統構成。其中，塊煤重介淺槽系統分選由原煤分級篩分級后的篩上物，原煤分級篩篩上物經脫泥后進入淺槽進行分選，分選出塊精煤和矸石兩種產品，塊精煤經脫介篩脫介后，小于30 mm粒級通過離心機進一步脫水，大于30 mm粒級進入破碎機進行破碎，破碎后產品與離心機脫水后產品混合后，一同轉載至702皮帶，再通過轉載皮帶進入產品倉進行銷售。末原煤由374皮帶輸送，在374皮帶機頭有分流裝置，根據生產調度和選煤廠經濟效益最大化，確定分流量，當401皮帶不開時，全部末原煤進入701皮帶機；當401皮帶開時，部分末原煤進入末煤重介旋流器分選，選出來的末精煤再轉載至702皮帶。

在401皮帶不運行或者401皮帶運行兩種情況下，分別標定在線測灰儀的標定參數，在正常生產過程中，上位工控機根據401皮帶運行信號，自動調取相應的標定參數，得到灰分測量值。圖3為灰分儀測量值與人工化驗值的對比數據，圖3中是連續3 d的小時數據，其中第1天和第3天401皮帶開，而第2天401皮帶未運行。當401皮帶開時，在一定的分流量下，末原煤去重介旋流器分選，得到的末精煤再回到702皮帶，從而導致702皮帶煤灰分下降，分流量越多，灰分下降越低。

由此可知，通過設定標定條件，可以實現在一條皮帶上用一臺在線測灰儀測量多個煤源混合煤的灰分，解決了在線測灰儀傳統只能測量一種煤源灰分的局限性。

圖3 多煤源測灰應用效果

4 結論

通過在顧橋選煤廠的應用表明，在上位工控機保存多組標定參數，根據不同煤源外部條件，自動切換標定參數進行灰分修正，實現多煤源灰分的在線自動測量，測量結果完全能夠滿足指導生產的目的。