煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)在選煤廠中的改進(jìn)與應(yīng)用

李國(guó)毅

(西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司官地選煤廠，山西 太原 030053)

引 言

選煤廠是對(duì)煤礦綜采工作面開(kāi)采的原煤進(jìn)行深加工、利用的場(chǎng)所，為確保所得產(chǎn)品滿足不同行業(yè)的要求。在原煤洗選過(guò)程中，煤炭檢驗(yàn)將貫穿于整個(gè)操作流程。近年來(lái)，煤炭產(chǎn)量得到不斷提升，導(dǎo)致對(duì)煤炭的分類標(biāo)準(zhǔn)更加細(xì)化[1]。新形勢(shì)下，對(duì)煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的效率和精準(zhǔn)性提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。

選煤廠的主要任務(wù)是將毛煤經(jīng)洗選操作后按照不同的品質(zhì)將其運(yùn)送至產(chǎn)品倉(cāng)庫(kù)，而后通過(guò)配煤裝車將不同品質(zhì)的產(chǎn)品外運(yùn)。目前，官地選煤廠現(xiàn)有兩套裝車系統(tǒng)。一套裝車系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成300萬(wàn)t重介洗選產(chǎn)品的配煤和裝車；另一套裝車系統(tǒng)負(fù)責(zé)淺槽系統(tǒng)洗選產(chǎn)品的配煤和裝車。

1 煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

近年來(lái)，隨著綜采設(shè)備自動(dòng)化水平及采煤機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步 ，工作面采煤效率得到顯著提升，繼而對(duì)選煤廠洗選能力提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，該選煤廠商品煤裝車的合格率不足50%。經(jīng)研究，導(dǎo)致商品煤裝車合格率低的主要原因可總結(jié)如下：

1) 當(dāng)前該選煤廠所配置的煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的檢驗(yàn)效率較低，導(dǎo)致對(duì)煤炭的化驗(yàn)結(jié)果滯后，無(wú)法實(shí)時(shí)獲取煤質(zhì)的相關(guān)參數(shù)信息。目前，官地礦年的生產(chǎn)能力可達(dá)400萬(wàn)t，而跳汰機(jī)的選煤能力僅為300萬(wàn)t，由于煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的效率較低，化驗(yàn)結(jié)果還未出，經(jīng)洗選后的煤已經(jīng)到達(dá)裝煤，從而導(dǎo)致盲裝現(xiàn)象的出現(xiàn)，甚至影響下一列車的配煤[2]。

2) 由于煤礦工作面煤炭質(zhì)量波動(dòng)較大，且其毛煤熱量的波動(dòng)較大。導(dǎo)致毛煤經(jīng)洗選后精煤的質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，而中煤和末煤的熱值波動(dòng)較大，從而導(dǎo)致進(jìn)倉(cāng)產(chǎn)品的熱值波動(dòng)范圍較大，影響后續(xù)的裝車配比。

3) 目前，選煤廠煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)煤炭的采樣依托膠帶機(jī)中部的采樣器完成。采集的樣品進(jìn)行常規(guī)檢驗(yàn)需耗時(shí)1 h～2 h，從而導(dǎo)致煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)滯后于裝車系統(tǒng)。

綜合分析，當(dāng)前煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)存在煤質(zhì)波動(dòng)范圍大，導(dǎo)致最終產(chǎn)品的熱值波動(dòng)較大，存在熱值被浪費(fèi)的可能，從而造成煤質(zhì)的損失；煤質(zhì)監(jiān)測(cè)效率低，存在盲裝車的現(xiàn)象。

2 煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的改進(jìn)與應(yīng)用

為解決當(dāng)前煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)效率低的問(wèn)題，將快速煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用于官地選煤廠的煤質(zhì)檢驗(yàn)工作中。為驗(yàn)證快速煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用效果，官地選煤廠對(duì)煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)兩個(gè)階段的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行測(cè)試[3]。具體應(yīng)用效果分析如下：

2.1 末煤膠帶機(jī)中部煤質(zhì)檢驗(yàn)的應(yīng)用

首先，將煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)安裝于末煤膠帶機(jī)的中部位置，對(duì)經(jīng)破碎且二次濃縮處理后的樣煤的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量，包含對(duì)末煤膠帶機(jī)的靜態(tài)煤質(zhì)檢驗(yàn)和動(dòng)態(tài)煤質(zhì)檢驗(yàn)。

2.1.1 靜態(tài)煤質(zhì)檢驗(yàn)

根據(jù)煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)放入塑料盒中粒度為3 mm的精煤、末煤以及中煤的灰分進(jìn)行靜態(tài)檢驗(yàn)(將塑料盒放置于煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的位置處)。檢測(cè)結(jié)果，如圖1所示。

圖1 末煤膠帶機(jī)煤質(zhì)靜態(tài)檢驗(yàn)結(jié)果

如圖1所示，煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)可對(duì)灰分在17%～62%的樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，且具有較好的線性關(guān)系和精度，靜態(tài)測(cè)量值與樣品的化驗(yàn)值相近[4]。

2.1.2 動(dòng)態(tài)煤質(zhì)煤質(zhì)檢驗(yàn)

煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)結(jié)果，如圖2所示。

圖2 末煤膠帶機(jī)煤質(zhì)動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)結(jié)果

如圖2所示，相對(duì)靜態(tài)檢驗(yàn)結(jié)果，盡管膠帶機(jī)的運(yùn)輸速度很慢，煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)結(jié)果的誤差較大。經(jīng)分析，導(dǎo)致末煤膠帶機(jī)動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)結(jié)果誤差大的原因如下：

煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)煤質(zhì)的實(shí)際檢驗(yàn)時(shí)間較短。由于末煤膠帶機(jī)中部采樣器對(duì)樣煤的采樣頻率為15 min，在1 h的檢驗(yàn)過(guò)程中僅對(duì)樣煤進(jìn)行四次采樣，而且膠帶機(jī)的運(yùn)量較小導(dǎo)致系統(tǒng)所獲取樣煤的量也較少。綜合分析，樣品經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)系統(tǒng)的時(shí)間僅為10 s～20 s；

為此，為提高末煤膠帶機(jī)中部煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的檢驗(yàn)精度需適當(dāng)降低膠帶機(jī)的運(yùn)行速度，提升膠帶機(jī)的運(yùn)量，提高膠帶機(jī)中部的采樣頻率，進(jìn)而間接增加系統(tǒng)對(duì)樣煤的檢驗(yàn)時(shí)間。

2.2 裝車站裝車膠帶煤質(zhì)檢驗(yàn)的應(yīng)用

經(jīng)對(duì)末煤膠帶機(jī)中部煤質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，可對(duì)裝車站裝車膠帶機(jī)做出降低其運(yùn)行速度、增加膠帶機(jī)輸送帶的寬度以及提高裝車膠帶機(jī)采樣頻率的改造，為保證煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的檢驗(yàn)精度奠定基礎(chǔ)[5]。具體改進(jìn)方案為：將裝車膠帶機(jī)采樣器的采樣頻率設(shè)置為50 s一次，且每次采集樣煤的質(zhì)量為60 kg，所采集樣煤經(jīng)溜槽落入裝車緩沖倉(cāng)中。

2.2.1 新型煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的安裝

為保證煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的順利采樣，在小膠帶機(jī)上設(shè)置煤流成形裝置，并預(yù)留出煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的安裝位置。而且，小膠帶機(jī)可通過(guò)變頻器對(duì)其帶速進(jìn)行控制，保證小膠帶機(jī)的運(yùn)速滿足煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的采樣要求。

2.2.2 煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的檢驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)后，對(duì)裝車膠帶機(jī)的所采集樣煤的灰分和熱值進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果，如圖3所示。

如圖3所示，新型煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)可對(duì)灰度為10%～60%的樣煤的灰度進(jìn)行精準(zhǔn)檢驗(yàn)，且獲取的數(shù)據(jù)具有良好的線性關(guān)系；在651次裝車中所獲取樣煤的發(fā)熱量范圍從14.0 MJ/kg～22.6 MJ/kg，且實(shí)際測(cè)量值與化驗(yàn)值之間的差值為維持在±1.04 MJ/kg，遠(yuǎn)小于原煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)熱值誤差可達(dá)±2.08 MJ/kg的問(wèn)題。經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用表明，采用新型煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)后，樣煤檢驗(yàn)合格率由原先的53%提升為83%，提升量可達(dá)30%；而且官地選煤廠裝車一系統(tǒng)的效率提升了12%，裝車二系統(tǒng)的效率提升了6%。

圖3 新型煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的灰分及熱值檢驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)作為選煤廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)中不可缺少的檢驗(yàn)系統(tǒng)，其檢驗(yàn)效率和檢驗(yàn)精度能夠高效指導(dǎo)選煤廠各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的效率和最終產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，煤灰檢驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用還能夠大幅降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升產(chǎn)品管理的效率。本文著重研究煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)在選煤廠的應(yīng)用效果，具體總結(jié)如下：

1) 該煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)具有高頻率樣品采集器，縮短煤質(zhì)檢驗(yàn)周期，提升煤質(zhì)效率；

2) 煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)可對(duì)煤炭的灰分和發(fā)熱量進(jìn)行檢驗(yàn)，其灰分檢驗(yàn)結(jié)果具有良好的線性關(guān)系，發(fā)熱量的誤差可控制在±1.04 MJ/kg，降低高熱量煤炭的浪費(fèi)；而且新型煤質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用大大提升了官地選煤廠各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率。