煤質檢驗系統在選煤廠中的改進與應用

李國毅

(西山煤電集團有限責任公司官地選煤廠，山西 太原 030053)

引 言

選煤廠是對煤礦綜采工作面開采的原煤進行深加工、利用的場所，為確保所得產品滿足不同行業的要求。在原煤洗選過程中，煤炭檢驗將貫穿于整個操作流程。近年來，煤炭產量得到不斷提升，導致對煤炭的分類標準更加細化[1]。新形勢下，對煤質檢驗系統的效率和精準性提出了更高的要求和挑戰。

選煤廠的主要任務是將毛煤經洗選操作后按照不同的品質將其運送至產品倉庫，而后通過配煤裝車將不同品質的產品外運。目前，官地選煤廠現有兩套裝車系統。一套裝車系統負責完成300萬t重介洗選產品的配煤和裝車；另一套裝車系統負責淺槽系統洗選產品的配煤和裝車。

1 煤質檢驗系統的應用現狀分析

近年來，隨著綜采設備自動化水平及采煤機技術的不斷進步 ，工作面采煤效率得到顯著提升，繼而對選煤廠洗選能力提出了更高的要求和挑戰。在實際生產中發現，該選煤廠商品煤裝車的合格率不足50%。經研究，導致商品煤裝車合格率低的主要原因可總結如下：

1) 當前該選煤廠所配置的煤質檢驗系統的檢驗效率較低，導致對煤炭的化驗結果滯后，無法實時獲取煤質的相關參數信息。目前，官地礦年的生產能力可達400萬t，而跳汰機的選煤能力僅為300萬t，由于煤質檢驗系統的效率較低，化驗結果還未出，經洗選后的煤已經到達裝煤，從而導致盲裝現象的出現，甚至影響下一列車的配煤[2]。

2) 由于煤礦工作面煤炭質量波動較大，且其毛煤熱量的波動較大。導致毛煤經洗選后精煤的質量相對穩定，而中煤和末煤的熱值波動較大，從而導致進倉產品的熱值波動范圍較大，影響后續的裝車配比。

3) 目前，選煤廠煤質檢驗系統對煤炭的采樣依托膠帶機中部的采樣器完成。采集的樣品進行常規檢驗需耗時1 h～2 h，從而導致煤質檢驗系統滯后于裝車系統。

綜合分析，當前煤質檢驗系統存在煤質波動范圍大，導致最終產品的熱值波動較大，存在熱值被浪費的可能，從而造成煤質的損失；煤質監測效率低，存在盲裝車的現象。

2 煤質檢驗系統的改進與應用

為解決當前煤質檢驗系統效率低的問題，將快速煤質檢驗系統應用于官地選煤廠的煤質檢驗工作中。為驗證快速煤質檢驗系統的應用效果，官地選煤廠對煤質檢驗系統兩個階段的動態和靜態檢驗結果進行測試[3]。具體應用效果分析如下：

2.1 末煤膠帶機中部煤質檢驗的應用

首先，將煤質檢驗系統安裝于末煤膠帶機的中部位置，對經破碎且二次濃縮處理后的樣煤的質量進行測量，包含對末煤膠帶機的靜態煤質檢驗和動態煤質檢驗。

2.1.1 靜態煤質檢驗

根據煤質檢驗系統對放入塑料盒中粒度為3 mm的精煤、末煤以及中煤的灰分進行靜態檢驗(將塑料盒放置于煤質檢驗系統的位置處)。檢測結果，如圖1所示。

圖1 末煤膠帶機煤質靜態檢驗結果

如圖1所示，煤質檢驗系統可對灰分在17%～62%的樣品進行檢驗，且具有較好的線性關系和精度，靜態測量值與樣品的化驗值相近[4]。

2.1.2 動態煤質煤質檢驗

煤質檢驗系統動態檢驗結果，如圖2所示。

圖2 末煤膠帶機煤質動態檢驗結果

如圖2所示，相對靜態檢驗結果，盡管膠帶機的運輸速度很慢，煤質檢驗系統動態檢驗結果的誤差較大。經分析，導致末煤膠帶機動態檢驗結果誤差大的原因如下：

煤質檢驗系統對煤質的實際檢驗時間較短。由于末煤膠帶機中部采樣器對樣煤的采樣頻率為15 min，在1 h的檢驗過程中僅對樣煤進行四次采樣，而且膠帶機的運量較小導致系統所獲取樣煤的量也較少。綜合分析，樣品經過檢驗系統的時間僅為10 s～20 s；

為此，為提高末煤膠帶機中部煤質檢驗系統的檢驗精度需適當降低膠帶機的運行速度，提升膠帶機的運量，提高膠帶機中部的采樣頻率，進而間接增加系統對樣煤的檢驗時間。

2.2 裝車站裝車膠帶煤質檢驗的應用

經對末煤膠帶機中部煤質檢驗結果分析的基礎上，可對裝車站裝車膠帶機做出降低其運行速度、增加膠帶機輸送帶的寬度以及提高裝車膠帶機采樣頻率的改造，為保證煤質檢驗系統的檢驗精度奠定基礎[5]。具體改進方案為：將裝車膠帶機采樣器的采樣頻率設置為50 s一次，且每次采集樣煤的質量為60 kg，所采集樣煤經溜槽落入裝車緩沖倉中。

2.2.1 新型煤質檢驗系統的安裝

為保證煤質檢驗系統的順利采樣，在小膠帶機上設置煤流成形裝置，并預留出煤質檢驗系統的安裝位置。而且，小膠帶機可通過變頻器對其帶速進行控制，保證小膠帶機的運速滿足煤質檢驗系統的采樣要求。

2.2.2 煤質檢驗系統的檢驗結果

經改進設計后，對裝車膠帶機的所采集樣煤的灰分和熱值進行檢驗。檢驗結果，如圖3所示。

如圖3所示，新型煤質檢驗系統可對灰度為10%～60%的樣煤的灰度進行精準檢驗，且獲取的數據具有良好的線性關系；在651次裝車中所獲取樣煤的發熱量范圍從14.0 MJ/kg～22.6 MJ/kg，且實際測量值與化驗值之間的差值為維持在±1.04 MJ/kg，遠小于原煤質檢驗系統發熱值誤差可達±2.08 MJ/kg的問題。經實踐應用表明，采用新型煤質檢驗系統后，樣煤檢驗合格率由原先的53%提升為83%，提升量可達30%；而且官地選煤廠裝車一系統的效率提升了12%，裝車二系統的效率提升了6%。

圖3 新型煤質檢驗系統的灰分及熱值檢驗結果

3 結語

煤質檢驗系統作為選煤廠生產環節中不可缺少的檢驗系統，其檢驗效率和檢驗精度能夠高效指導選煤廠各個生產環節的效率和最終產品的質量。此外，煤灰檢驗系統的應用還能夠大幅降低作業人員的勞動強度，提升產品管理的效率。本文著重研究煤質檢驗系統在選煤廠的應用效果，具體總結如下：

1) 該煤質檢驗系統具有高頻率樣品采集器，縮短煤質檢驗周期，提升煤質效率；

2) 煤質檢驗系統可對煤炭的灰分和發熱量進行檢驗，其灰分檢驗結果具有良好的線性關系，發熱量的誤差可控制在±1.04 MJ/kg，降低高熱量煤炭的浪費；而且新型煤質檢驗系統的應用大大提升了官地選煤廠各個環節的生產效率。