选煤自动化发展现状和趋势.pdf

选煤自动化技术现状与发展趋势 中煤科工集团唐山研究院有限公司 自动化研究所 张卫军 一 概述 二 选煤自动化技术现状 一 概述 二 选煤自动化技术现状 1 选煤过程自动控制 2 单机设备自动化 3 选煤专用仪表及传感器 4 全厂综合自动化 1 选煤过程自动控制 2 单机设备自动化 3 选煤专用仪表及传感器 4 全厂综合自动化 三 选煤自动化技术发展趋势三 选煤自动化技术发展趋势 选煤自动化技术现状与发展趋势 选煤是洁净煤技术的源头和基础 是节能 节运 提高煤炭利用效率 保 持自然环境经济 有效的技术途径 选煤是洁净煤技术的源头和基础 是节能 节运 提高煤炭利用效率 保 持自然环境经济 有效的技术途径 选煤自动化技术水平取得了快速提 高 尤其是近二十年来 选煤行业自动 化水平和现代化 信息化管理水平得到 了较大提升 选煤自动化技术水平取得了快速提 高 尤其是近二十年来 选煤行业自动 化水平和现代化 信息化管理水平得到 了较大提升 一 概述一 概述 稳定控制产品的质量 提高回收率 稳定控制产品的质量 提高回收率 提高生产效率 减少管理成本和人工 成本 减轻职工的劳动强度 提高生产效率 减少管理成本和人工 成本 减轻职工的劳动强度 减少能源 材料消耗 降低生产成本 减少能源 材料消耗 降低生产成本 保障安全生产 降低故障率 延长设备保障安全生产 降低故障率 延长设备 使用年限 使用年限 一 概述一 概述 美国 澳大利亚和德国等选煤发达 国家的整体工艺和设备技术水平处于世 界前沿 在选煤自动化方面 发达国家凭借 美国 澳大利亚和德国等选煤发达 国家的整体工艺和设备技术水平处于世 界前沿 在选煤自动化方面 发达国家凭借 在传感器技术和计算机及网络技术方面 的领先优势 率先完成了工艺过程控制 选煤设备单机自动化 选煤厂计算机 在传感器技术和计算机及网络技术方面 的领先优势 率先完成了工艺过程控制 选煤设备单机自动化 选煤厂计算机 监控自动化和选煤专用传感器的配套研 发和实际应用 监控自动化和选煤专用传感器的配套研 发和实际应用 二 选煤自动化技术现状二 选煤自动化技术现状 发达国家以计算机 网络 PLC 选 煤过程在线检测装置为基础构筑的选煤 厂综合自动化技术已趋成熟 发达国家以计算机 网络 PLC 选 煤过程在线检测装置为基础构筑的选煤 厂综合自动化技术已趋成熟 实现了选煤厂生产监控与经营管理 相互融合的 管 控 一体化 代表了 当前选煤自动化的发展水平 实现了选煤厂生产监控与经营管理 相互融合的 管 控 一体化 代表了 当前选煤自动化的发展水平 二 选煤自动化技术现状二 选煤自动化技术现状 九五 以来 我国煤炭分选加工产 业得到了快速的发展 技术装备和自动化 水平已达到发展中国家的领先水平 九五 以来 我国煤炭分选加工产 业得到了快速的发展 技术装备和自动化 水平已达到发展中国家的领先水平 自动化仪表 计算机软件与自控装置 的成功研制 已能实现主要生产过程自动 控制与全厂集中控制 自动化仪表 计算机软件与自控装置 的成功研制 已能实现主要生产过程自动 控制与全厂集中控制 二 选煤自动化技术现状二 选煤自动化技术现状 选煤过程自动控制选煤过程自动控制 单机设备自动化 单机设备自动化 选煤专用仪表及传感器 选煤专用仪表及传感器 全厂综合自动化 全厂综合自动化 二 选煤自动化技术现状二 选煤自动化技术现状 国外选煤过程控制出现得比国内要 早 水平也较高 国外选煤过程控制出现得比国内要 早 水平也较高 率先由定值控制转入在线闭环优化 控制 控制策略也由PID控制转入自适 应或模糊等逻辑控制 率先由定值控制转入在线闭环优化 控制 控制策略也由PID控制转入自适 应或模糊等逻辑控制 1 选煤过程自动控制 选煤过程自动控制 我国研制成功的计算机软件和自控装 置 已能实现选煤厂主要生产环节的自动 测控 我国研制成功的计算机软件和自控装 置 已能实现选煤厂主要生产环节的自动 测控 相继完成 重介系统产品质量在线 测控技术 跳汰机主要参数自动控 相继完成 重介系统产品质量在线 测控技术 跳汰机主要参数自动控 制 浮选系统产品质量在线测控技术 制 浮选系统产品质量在线测控技术 1 选煤过程自动控制 选煤过程自动控制 我国在重介 跳汰 浮选三大选煤 工艺过程自动控制技术方面达到或接近 国际发达国家水平 我国在重介 跳汰 浮选三大选煤 工艺过程自动控制技术方面达到或接近 国际发达国家水平 在分选过程的产品质量闭环自动控 制方面 我国的现有技术同国际领先水 平还有差距 在分选过程的产品质量闭环自动控 制方面 我国的现有技术同国际领先水 平还有差距 1 选煤过程自动控制 选煤过程自动控制 1 选煤过程自动控制 选煤过程自动控制 重介重介 在重介选煤产品质量在线测控技术 方面 法国 维尔纳儒勒 选煤厂采用 前馈方式 根据原煤性质优化控制重介 分选密度以保证产品质量 美国 澳大 利等选煤厂也进行了这方面的尝试 在重介选煤产品质量在线测控技术 方面 法国 维尔纳儒勒 选煤厂采用 前馈方式 根据原煤性质优化控制重介 分选密度以保证产品质量 美国 澳大 利等选煤厂也进行了这方面的尝试 我国开滦马家沟选煤厂在九十年代 采用专家系统 根据人工输入的原煤性 质与分选密度的先验知识和精煤灰分测 我国开滦马家沟选煤厂在九十年代 采用专家系统 根据人工输入的原煤性 质与分选密度的先验知识和精煤灰分测 量结果自动修正重介密度控制的给定系 统 量结果自动修正重介密度控制的给定系 统 九五 国家科技攻关成果 新型简 化重介选煤过程控制和自动化 首次在 国内推导出重介质悬浮液多参数控制系统 数学模型 九五 国家科技攻关成果 新型简 化重介选煤过程控制和自动化 首次在 国内推导出重介质悬浮液多参数控制系统 数学模型 进行了系统仿真研究 提出并实施了 悬浮液的自校正控制 并在选煤生产上将 重介质悬浮液密度稳定地控制在 0 006 g cm 进行了系统仿真研究 提出并实施了 悬浮液的自校正控制 并在选煤生产上将 重介质悬浮液密度稳定地控制在 0 006 g cm3 3 的误差范围内 的误差范围内 1 选煤过程自动控制 选煤过程自动控制 重介重介 澳大利亚根据ASHSCAN在线测得的浮选 入料 精煤和尾煤的灰分及固体含量 分 别调整加药量 浮选机液位和真空过滤机 转速3个回路的设定值 澳大利亚根据ASHSCAN在线测得的浮选 入料 精煤和尾煤的灰分及固体含量 分 别调整加药量 浮选机液位和真空过滤机 转速3个回路的设定值 这套控制系统的使用不仅使精煤灰分 和固体含量更加稳定 而且使浮选产率提 高了10 以上 这套控制系统的使用不仅使精煤灰分 和固体含量更加稳定 而且使浮选产率提 高了10 以上 1 选煤过程自动控制 浮选 选煤过程自动控制 浮选 我国煤泥浮选过程的自动控制起步较 晚 和国外相比 大约落后十多年 由于 没有煤浆测灰仪 我国仍停留在定值控制 的水平上 我国煤泥浮选过程的自动控制起步较 晚 和国外相比 大约落后十多年 由于 没有煤浆测灰仪 我国仍停留在定值控制 的水平上 90年代 煤炭科学研究总院唐山分院 相继研究成功了FC 和FC 型浮选工艺 参数测控系统 加药量不但自动跟踪干煤 泥量 同时也自动跟踪入浮煤浆浓度 使 90年代 煤炭科学研究总院唐山分院 相继研究成功了FC 和FC 型浮选工艺 参数测控系统 加药量不但自动跟踪干煤 泥量 同时也自动跟踪入浮煤浆浓度 使 浮选药剂添加量更加合理 控制效果提高 浮选药剂添加量更加合理 控制效果提高 1 选煤过程自动控制 浮选 选煤过程自动控制 浮选 1 选煤过程自动控制 选煤过程自动控制 跳汰跳汰 德国利用放射性同位素密度传感器 实现跳汰机自动调节排料量 分选精度 与重介分选机相差不多 日本使用的鲍姆跳汰机也曾试用双 射线密度计和模拟计算机组成的自动排 料装置 跳汰过程控制主要包括入料 排料 风水制度 精煤灰分回控等环节 目前实 际应用的跳汰机控制技术主要有 跳汰过程控制主要包括入料 排料 风水制度 精煤灰分回控等环节 目前实 际应用的跳汰机控制技术主要有 跳汰机自动排料系统 风阀控制系统 给煤量控制 精煤灰分在检测控等 跳汰机自动排料系统 风阀控制系统 给煤量控制 精煤灰分在检测控等 1 选煤过程自动控制 选煤过程自动控制 跳汰跳汰 我国目前应用于选煤厂的众多跳汰机 自动控制系统中 真正覆盖面较广 实际 使用效果较好的主要是跳汰机自动排料系 我国目前应用于选煤厂的众多跳汰机 自动控制系统中 真正覆盖面较广 实际 使用效果较好的主要是跳汰机自动排料系 统和风水自动控制 统和风水自动控制 1 选煤过程自动控制 选煤过程自动控制 跳汰跳汰 科研院所 大专院校和煤炭企业 如 中国矿业大学 中煤科工集团唐山研究院 有限公司 兖矿集团和开滦集团等正在进 行选煤过程优化控制的相关研究和实践 科研院所 大专院校和煤炭企业 如 中国矿业大学 中煤科工集团唐山研究院 有限公司 兖矿集团和开滦集团等正在进 行选煤过程优化控制的相关研究和实践 将多参数的模糊控制 自适应PID 最 大产率控制 模型仿真等技术应用于重介 跳汰 煤泥浮选和浓缩脱水等选煤工艺环 将多参数的模糊控制 自适应PID 最 大产率控制 模型仿真等技术应用于重介 跳汰 煤泥浮选和浓缩脱水等选煤工艺环 节 节 1 选煤过程自动控制 选煤过程自动控制 1 选煤过程自动控制 选煤过程自动控制 1 选煤过程自动控制 选煤过程自动控制 1 选煤过程自动控制 选煤过程自动控制 2 单机设备自动化 加压过滤机 流程自动控制 2 单机设备自动化 加压过滤机 流程自动控制 智能安全控制 故障诊断 智能安全控制 故障诊断 2 单机设备自动化 跳汰机2 单机设备自动化 跳汰机 床层比例闭环控制 排料自动控制 床层比例闭环控制 排料自动控制 风阀自动控制风阀自动控制 2 单机设备自动化 粗煤泥分选机 顶水流量 床层密度与排料 2 单机设备自动化 粗煤泥分选机 顶水流量 床层密度与排料 药剂乳化药剂乳化 集中 分点加药自动控制集中 分点加药自动控制 自动制备 定量添加 2 单机设备自动化 加药装置 自动制备 定量添加 2 单机设备自动化 加药装置 美国 德国等国家相继开发成功各种在 线检测装置 如灰分 水分 发热量 介 质密度 煤浆灰分和浓度 料液位传感器 等 并均已应用于工业生产中 美国 德国等国家相继开发成功各种在 线检测装置 如灰分 水分 发热量 介 质密度 煤浆灰分和浓度 料液位传感器 等 并均已应用于工业生产中 这些在线检测装置配合计算机专家系 统和全厂监控系统 最大限度提高了产品 产率和经济效益 同时减少了选煤厂工作 这些在线检测装置配合计算机专家系 统和全厂监控系统 最大限度提高了产品 产率和经济效益 同时减少了选煤厂工作 人员数量 人员数量 3 选煤专用仪表及传感器3 选煤专用仪表及传感器 在线灰分测量一直是选煤自动控 制的瓶颈 国外最先使用同位素法检 测输送带上块煤的灰分 90年代中期 在线灰分测量一直是选煤自动控 制的瓶颈 国外最先使用同位素法检 测输送带上块煤的灰分 90年代中期 我国也试制成功 开始在煤矿和选煤 厂使用 我国也试制成功 开始在煤矿和选煤 厂使用 3 选煤专用仪表及传感器 灰分仪3 选煤专用仪表及传感器 灰分仪 用于浮选的煤浆测灰仪研究工作 复杂 进展相对缓慢 澳大利亚科学 院开发的AMDEL煤浆灰分仪采用钚 铯 和镅 铍三种同位素 用物理方法消泡 用于浮选的煤浆测灰仪研究工作 复杂 进展相对缓慢 澳大利亚科学 院开发的AMDEL煤浆灰分仪采用钚 铯 和镅 铍三种同位素 用物理方法消泡 通过综合分析和计算得到煤浆灰分 是国外测量煤浆灰分的唯一定型产品 通过综合分析和计算得到煤浆灰分 是国外测量煤浆灰分的唯一定型产品 3 选煤专用仪表及传感器 灰分仪3 选煤专用仪表及传感器 灰分仪 九五 期间 中国矿业大学与清华 大学联合进行了重点课题 选煤厂浮选 过程的检测与控制 的研究 开发出一套 煤浆灰分在线检测装置 九五 期间 中国矿业大学与清华 大学联合进行了重点课题 选煤厂浮选 过程的检测与控制 的研究 开发出一套 煤浆灰分在线检测装置 该灰分检测装置测量原理与澳大利亚 AMDEL煤浆灰分仪相同 优点是通过煤浆 取样分析槽可分别检测原矿 精煤及尾矿 该灰分检测装置测量原理与澳大利亚 AMDEL煤浆灰分仪相同 优点是通过煤浆 取样分析槽可分别检测原矿 精煤及尾矿 灰分 灰分 3 选煤专用仪表及传感器 灰分仪3 选煤专用仪表及传感器 灰分仪 3 选煤专用仪表及传感器 灰分仪3 选煤专用仪表及传感器 灰分仪 近五年 国内开发了几款无射源灰分 仪 如河南开封市测控技术有限公司的天 然射线灰分仪 中煤科工集团唐山研究院 有限公司浮选尾矿灰分检测装置 近五年 国内开发了几款无射源灰分 仪 如河南开封市测控技术有限公司的天 然射线灰分仪 中煤科工集团唐山研究院 有限公司浮选尾矿灰分检测装置 3 选煤专用仪表及传感器 灰分仪3 选煤专用仪表及传感器 灰分仪 选煤行业的密度计主要以同位素和 差压两种密度计为主 约占市场的90 以上 选煤行业的密度计主要以同位素和 差压两种密度计为主 约占市场的90 以上 近些年 随着环保和安全要求的提 高 同位素密度计的份额逐年下降 近些年 随着环保和安全要求的提 高 同位素密度计的份额逐年下降 3 选煤专用仪表及传感器 密度计3 选煤专用仪表及传感器 密度计 同位素和差压两种密度计各有优缺点 同位素密度计具有稳定性强 耐用性好 维 护量小等优点 但环保审批繁琐 维护成本 高 存在辐射隐患等缺点 同位素和差压两种密度计各有优缺点 同位素密度计具有稳定性强 耐用性好 维 护量小等优点 但环保审批繁琐 维护成本 高 存在辐射隐患等缺点 差压密度计具有精度较高 免标定 安 全 环保等优点 但在稳定性和耐用性方面 不及同位素密度计 差压密度计具有精度较高 免标定 安 全 环保等优点 但在稳定性和耐用性方面 不及同位素密度计 3 选煤专用仪表及传感器 密度计3 选煤专用仪表及传感器 密度计 去除流速影响 实验室标定 现场无需标定 去除流速影响 实验室标定 现场无需标定 绿色环保 绿色环保 3 选煤专用仪表及传感器 密度计3 选煤专用仪表及传感器 密度计 3 选煤专用仪表及传感器3 选煤专用仪表及传感器 光学浓度计 磁性物含量计 光学浓度计 磁性物含量计 3 选煤专用仪表及传感器3 选煤专用仪表及传感器 3 选煤专用仪表及传感器3 选煤专用仪表及传感器 选煤厂综合自动化技术 是融合选煤厂生 产管理与现代控制 传感器技术和信息技 术的成果 体现了现代高新技术 涉及传感 选煤厂综合自动化技术 是融合选煤厂生 产管理与现代控制 传感器技术和信息技 术的成果 体现了现代高新技术 涉及传感 及测量技术 控制理论和人工智能 数据库 及计算机技术 网络及通讯技术等多学科和 多领域 及测量技术 控制理论和人工智能 数据库 及计算机技术 网络及通讯技术等多学科和 多领域 4 综合自动化技术4 综合自动化技术 完善的综合自动化建设将使选煤厂生产 与管理建立在一个充分信息化的平台上 能 够实现系统间信息迅速 准确的无纸化传递 便于及时掌握现场的生产情况 为自动化生 完善的综合自动化建设将使选煤厂生产 与管理建立在一个充分信息化的平台上 能 够实现系统间信息迅速 准确的无纸化传递 便于及时掌握现场的生产情况 为自动化生 产 科学决策和管理提供准确信息 提高指 挥调度和现代化生产的效率 为选煤厂实现 高产 高效 减员增效 节能降耗提供有力 保障 产 科学决策和管理提供准确信息 提高指 挥调度和现代化生产的效率 为选煤厂实现 高产 高效 减员增效 节能降耗提供有力 保障 4 综合自动化技术4 综合自动化技术 综合自动化系统包括 生产设备集 中控制 分选工艺过程控制 广播调度通讯 工业电视监控 综合自动化系统包括 生产设备集 中控制 分选工艺过程控制 广播调度通讯 工业电视监控 数据信息管理 等多项内容 是一个 多功能综合信息及控制体系 数据信息管理 等多项内容 是一个 多功能综合信息及控制体系 4 综合自动化技术4 综合自动化技术 选煤厂综合自动化系统图 4 综合自动化技术4 综合自动化技术 选煤厂集中控制系统是实现整个选煤厂 生产设备的联锁启停控制 设备状态监控 选煤厂集中控制系统是实现整个选煤厂 生产设备的联锁启停控制 设备状态监控 参数检测 动态流程及数据显示 信息记录 处理等功能 参数检测 动态流程及数据显示 信息记录 处理等功能 4 综合自动化技术 集中控制4 综合自动化技术 集中控制 4 综合自动化技术 集中控制4 综合自动化技术 集中控制 选煤厂集中控制系统可有效地保证生 产设备的正常运行 减少安全隐患 降低 工人的劳动强度 加快启 停车进程 缩 选煤厂集中控制系统可有效地保证生 产设备的正常运行 减少安全隐患 降低 工人的劳动强度 加快启 停车进程 缩 短设备的空运转时间 从而降低电能消耗 及设备磨损 为选煤厂安全 高效生产奠 定坚实的基础 短设备的空运转时间 从而降低电能消耗 及设备磨损 为选煤厂安全 高效生产奠 定坚实的基础 4 综合自动化技术 集中控制4 综合自动化技术 集中控制 悬浮液密度自动测控 0 005 0 01g cm 悬浮液密度自动测控 0 005 0 01g cm3 3 悬浮液煤泥含量自动测控悬浮液煤泥含量自动测控 旋流器压力自动测控旋流器压力自动测控 介质桶液位测控介质桶液位测控 智能软件控制智能软件控制 4 综合自动化技术 综合自动化技术 工艺过程控制工艺过程控制 自动测控入浮浓度自动测控入浮浓度 入浮流量自动检测入浮流量自动检测 浮选药剂自动测控 4 综合自动化技术 工艺过程控制 浮选药剂自动测控 4 综合自动化技术 工艺过程控制 集中和分室自动配比加药集中和分室自动配比加药 智能软件控制智能软件控制 节省药剂 稳定浮选洗煤指标节省药剂 稳定浮选洗煤指标 工业电视监控及大屏幕显示系统可直观地监 视整个厂区中各重要生产环节和设备 同时还可 工业电视监控及大屏幕显示系统可直观地监 视整个厂区中各重要生产环节和设备 同时还可 以将图象上网显示 而且系统能通过接口与集控 系统有机结合 可实现无固定人值守 进而达到 以将图象上网显示 而且系统能通过接口与集控 系统有机结合 可实现无固定人值守 进而达到 安全高效生产的目的 安全高效生产的目的 4 综合自动化技术 综合自动化技术 电视监控电视监控 4 综合自动化技术 电视监控4 综合自动化技术 电视监控 4 综合自动化技术 电视监控4 综合自动化技术 电视监控 广播调度通信系统一般采用普通调度 电话和抗噪扩音电话相结合的方式 通过 控制室内的调度主机向现场接收点传达控 制指令 控制室可进行群呼 组呼并可多 广播调度通信系统一般采用普通调度 电话和抗噪扩音电话相结合的方式 通过 控制室内的调度主机向现场接收点传达控 制指令 控制室可进行群呼 组呼并可多 通道通话 控制指令可以被现场的接受终 端接收 并通过扬声器发出 同时该系统 还可以实现现场电话之间以及在现场电话 通道通话 控制指令可以被现场的接受终 端接收 并通过扬声器发出 同时该系统 还可以实现现场电话之间以及在现场电话 和控制中心之间在线通话 和控制中心之间在线通话 4 综合自动化技术 广播调度4 综合自动化技术 广播调度 4 综合自动化技术 广播调度4 综合自动化技术 广播调度 4 综合自动化技术 信息管理4 综合自动化技术 信息管理 管理系统 计 划 计 划 管 理 管 理 仓 库 仓 库 管 理 管 理 生 产 生 产 运 行 管 理 运 行 管 理 质 量 质 量 管 理 管 理 机 电 机 电 管 理 管 理 生 产 生 产 综 合 查 询 综 合 查 询 生 产 生 产 报 表 报 表 员 工 员 工 管 理 管 理 用 户 用 户 管 理 管 理 4 综合自动化技术 信息管理4 综合自动化技术 信息管理 选煤在线检测仪表和执行装置 设备故障诊断技术 选煤在线检测仪表和执行装置 设备故障诊断技术 选煤过程策略控制软件开发 信息及网络技术应用 选煤过程策略控制软件开发 信息及网络技术应用 三 选煤自动化技术发展趋势三 选煤自动化技术发展趋势 选煤在线检测仪表和执行装置选煤在线检测仪表和执行装置 虽然当前选煤自动化在传感器和 数据采集方面可以基本满足主要过程 虽然当前选煤自动化在传感器和 数据采集方面可以基本满足主要过程 控制的要求 但依然存在稳定性及耐 用性差等缺点 而且有些重要参数的 传感器性能如灰分 发热量 粘度 浊度等还无法满足高精度控制要求 控制的要求 但依然存在稳定性及耐 用性差等缺点 而且有些重要参数的 传感器性能如灰分 发热量 粘度 浊度等还无法满足高精度控制要求 三 选煤自动化技术发展趋势三 选煤自动化技术发展趋势 设备故障诊断技术设备故障诊断技术 三 选煤自动化技术发展趋势三 选煤自动化技术发展趋势 选煤过程策略控制软件开发 近几年 我国在选煤过程控制策略技 术方面有了一些进步 但仍主要沿袭传统