動力配煤技術及其自動化探討

王建成

摘?要：?動力配煤能滿足節能與環保的要求，符合國家能源發展方向，是具有前景的潔凈煤技術之一。對動力配煤過程的優化設計進行了研究。介紹基于可編程控制器為核心的選煤廠自動配煤?控制系統。

關鍵詞：?動力配煤;?配煤模型;?可編程控制器;?配煤自動化

2013年我國煤炭開采量達到37億t，但原煤入洗率僅為56.2%，燃燒效率低下。利用先進的動力配煤技術生產穩定的配煤產品，有利于提高燃燒效率和保證用煤安全。

動力配煤是綜合各單一煤種的灰分、硫分、揮發分、發熱量等主要指標，通過調節混合比例，配制出質量達標又節能減排的煤品。它包括動力配煤發展狀況、配煤工藝的選擇以及產品自動檢測和過程控制三個方面的內容。

1.動力配煤的發展概況

我國最早使用動力煤技術質量達到穩定的方法?是在1979年初由上海燃料總公司研發，20世紀80?年代后，隨著我國對動力配煤發展的關注，國內多個?省市大力發展動力配煤技術，且取得了不錯的成績。

在國外對動力配煤相接近的概念于20世紀60?年代就有報道。西方一些國家使用混煤的主要目的?是降低污染物的排放，滿足鍋爐設備的設計參數。日?本研究使用混煤的主要目的是燃料依賴進口，為了?節約煤炭資源，減少運輸費用。澳大利亞向不同進口?國家提供符合多種煤質指標的煤炭，結合配煤技術，?可以幫助澳大利亞取得較好的經濟效益。

我國混煤的燃燒及其研究

混煤的燃燒特性并不是單一煤種的簡單疊tfl，?而是混煤在燃燒過程中的行為變化比煤質分析值?的變化表現出更為復雜的特性，由于不同煤中的礦?物組成及其特性有所區別，使得不同煤質的煤在摻?配燃燒的過程中煤粒之間存在相互影響與制約的?現象。同時由于燃煤供應品種多、質量不均一，煤質?不適應設備要求，造成了混煤燃燒的過程中存在主?動燃燒和被動燃燒的現象，而這2種燃燒方式也是?燃煤效率低的重要原因之一。因此如果混煤配比不?當，混煤的燃燒會造成設備運行水平下降、著火困?難、燃燒不穩定、效率降低、結渣積灰加劇，甚至出現?停爐事故。而動力配煤是依據用戶的需求，針對不同?的燃燒方式及鍋爐類型，由若干種類與性質不同的?各單煤按一定比例摻配而成，考慮混煤的燃燒特點，?以達到最大的燃燒效率及環境允許的接受限度。

2.動力配煤的混配方法

配煤方式由用煤企業根據實際情況選擇。主要的配煤方式有體積法和質量法。體積法的配煤精度低于質量法的配煤精度。床混式、帶混式、倉混式和爐內直接混合是配煤的主要方式。

3.動力配煤生產線工藝流程

動力配煤生產線工藝流程一般包括原料煤的收?卸、分品種堆放化驗、計算優化配比、取料輸送、篩?分、破碎、加添加劑、混合摻配、抽取檢測、貯存和外?運等。較為簡單的機械化配煤生產線為：?將不同品種的煤裝入不同的儲煤斗或倉，通過調節給料機的?閘門開度，控制煤的流量。動力配煤較常用的篩分?設備有滾筒篩和振動篩，滾筒篩較適用于中小型配?煤生產線，而大型配煤生產線多采用振動篩。多個?品種的煤通過篩分設備混配，篩下物即為配煤產品，?篩上物應該根據具體情況處理，比如可單獨取出質?量較好煤塊進行銷售實現增值，破碎或者質量較差?的塊煤，可再次摻混進動力配煤中，然后貯存或者?外運。

4.選煤廠自動配煤系統設計

4.1系統工藝要求及方式

在大多數的情況下，選煤廠的原煤來自不同的

礦井或同一礦井的不同煤層，煤炭性質差異較大。配煤系統屬于原料煤洗前環節，則可保證給?煤穩定，可調節煤質和煤量，使入洗煤炭質量滿足各種生產設備的要求，降低生產成本同時提高了精煤產率，實現入洗原料煤的均質化和保證生產的高效穩定。配煤系統也可放在選煤廠產品煤裝車系統中，以摻混產品煤，適應市場的需求，為企業創造更大的經濟效益。不管采用何種配煤方式，必須保證配煤的均勻性。由于帶混式具有控制容易和精度高的特點，實用最為廣泛。

4.2系統的組成

自動配煤控制系統需要按照優化計算確定的配煤方案對受煤坑、原煤倉、產品倉、皮帶機、給煤機等配煤設備進行控制，實現煤炭性質均勻化，達到用戶的生產需求。

自動配煤控制系統包括：

上位機監控軟件。例如?IFIX、WinCC等，為了保證系統的實時監控，應該盡量采用高配置的上位機。

PLC可編程控制器。

質量檢測設備。如煤質在線測定儀。

定量給料計量設備。給料一般分為振動給煤機和圓盤刮刀給料器兩種，重量計量一般采用電子膠帶秤或者核子皮帶秤。

料位檢測裝置。按原理可分為電容式、重錘式、雷達式、超聲式，選煤廠使用較多的是超聲波物位計。

4.3?系統的功能簡介

系統可實現以下?5?個方面的功能：

智能化控制。操作工人在上位機輸入配制煤炭的約束條件，計算配煤總量和各煤種的比例并將結果顯示在上位機畫面上，系統以此來確定各個給煤機的開啟和停止，對給煤機的工作狀態實現就地集中轉換。

顯示報警畫面。系統可對設備進行監護，自動診斷、自動排除故障和保護報警功能，出現嚴重故障時，系統停車并報警，并自動記錄故障。

查詢歷史數據。

煤質檢測并調整配比。

遠程監控功能。全部工作在控制室完成，現場操作簡單方便。原料煤配煤和產品煤配煤是兩個獨立的工作系統，既可實現單獨配煤，也可實現同時進行配煤。

4.4 系統的運行現

目前國內大多數選煤廠設有自動配煤系統，如?陳四樓選煤廠、興隆莊選煤廠、汾西礦業選煤??廠、平煤田莊選煤廠、淮北臨渙選煤廠等選???煤廠已經實現了配煤的自動化。由于地域和煤質的?不同，配煤產品要求也各不相同，因此各個選煤廠的?系統組成有所不同。人工配煤的產品平均灰分穩定?率通常在?30%?～60%?范圍內，選煤廠使用自動配煤系統后，配煤產品平均灰分穩定率在原有的基礎上?可提高?30%?左右，最高可達到?90%?以上。全廠的生產效率提高了?10%?，產品煤合格率提高了?10%?。興隆莊煤礦選煤廠經過多年的實際操作和經驗積累，?配煤產品灰分穩定率±0.50%達到60%，±1.00%達到90%，±1.50%達到100%，發熱量穩定率

±?150kcal/kg達到?100%?。實現最佳組合配洗，改善了產品質量，優化了產品結構，拓寬了市場，為企業帶來可觀利潤;?簡化了現場工人的操作過程，實現了自動化。

5?存在的問題及建議

實際上，在煤粒與煤粒之間和煤粒與倉壁之間都有摩擦力，由于下煤口形狀呈倒錐形，造成摩擦力和擠壓力越來越大。據分析，煤粒間的摩擦力呈雙曲線形增大，所以在靠近下煤口向上約?1～2m處的煤易搭橋。最終形成堵塞，導致放煤總量和分倉配比的計算出現誤差，影響整個自動配煤系統。應盡量減少煤在倉內的停留時間，采用多次上煤，待報警結束后，通過切換倉下給煤機的工作狀態來消除誤差。

現場實際環境比較苛刻，膠帶運輸機會出現程度不同的上下振動，直接影響到膠帶運輸機上的煤質在線測定儀、電子膠帶秤的計量，使配煤精?度出現一定誤差。應加強現場設備的日常管理和維護，以減小誤差。

結語

在煤炭市場不景氣的背景下，用戶對煤炭的使用環境要求越來越高。因此推進選煤廠自動化配煤系統改善產品質量很有必要。實踐證明，自動配煤系統應用后效果明顯，是煤炭企業增加產率提高效率的一條可行之路。

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