TDS智能干选系统在煤矿中的研究与应用

TDS智能干选系统在煤矿中的研究与应用
发布时间：2022-08-12T03:33:16.742Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第3月第6期作者：王磊[导读] TDS智能干选技术是基于射线识别的选煤新技术，实现了集中控制、智能化选矸、装车、巡检。

王磊
兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿新疆乌鲁木齐 830000 摘要：TDS智能干选技术是基于射线识别的选煤新技术，实现了集中控制、智能化选矸、装车、巡检。

针对人工拣矸作业效率低、煤场扬尘大、装车量控制不准，导致后续细选系统分选效果不佳等问题，硫磺沟煤矿决定采用TDS智能干选系统进行分选，替代传统人工拣矸作业。

生产实践表明，TDS智能干选系统分选110～20 mm块煤时成效显著，矸中带煤率平均为1.93%，矸石排出率平均为98.59%。

TDS智
能干选系统的应用提升了选煤能力，增加了产品产量，节省了人工成本，提高了矿井的经济效益。

关键词：TDS智能干选系统、智能、研究应用
1. 煤场改造的必要性
(1)矸石拣出率低，煤炭发热量不达标，影响后续选煤能力，增加加工成本。

人工拣矸作业受人为因素影响，经常会出现由于人员疲惫和疏忽，矸石拣出率不能保证；并带来如下问题：一是降低煤炭发热量，由于大块矸石拣出率不高，大块煤中未拣出的矸石经破碎后影响煤质降低发热量；二是降低分选效果，矸石形成煤泥不易沉降，导致煤流系统负荷大，现场只能通过采用降低入选量的方式维持生产；三是增加块煤破碎机功耗及维修量；此外矸石对皮带、筛板、溜槽、设备等磨损严重，无形中增加了设备损耗。

(2)人工拣矸作业作为选煤厂的传统作业环节，一直存在工人劳动强度高、噪声大、粉尘大、工作环境差的问题。

(3)矿井的自动化水平较高，将人工拣矸作业改为智能排矸后，真正实现矿井、选煤厂的自动化生产。

2.2 TDS智能干选系统分选原理与技术特点
2.1分选原理
TDS智能干选系统由给料、识别、执行3个主要系统和配套的供风、除尘、配电、控制等辅助系统组成，其分选原理如图所示。

TDS智能干选系统工作原理为：基于朗伯比尔定律，利用煤和矸石对于X射线质量吸收系数比的不同以及图像识别技术来区分煤和矸石；同时采用智能识别方法，针对不同的煤质特征建立对应的分析模型，通过大数据分析来数字化识别煤和矸石，智能开启阵列式气枪实现煤矸分离。

TDS智能分选机适用于300～25 mm的块煤分选，可代替人工拣矸、振动筛、浅槽分选机等传统分选设备。

2.2技术特点
(1)处理能力大。

目前TDS智能干选系统最大单台处理量能够达到450 t/h。

(2)处理粒级宽。

TDS智能干选系统可处理110～20 mm的中块原煤和350～60 mm的大块原煤，适用粒度范围为350～20 mm。

(3)分选精度高。

TDS智能干选系统分选精度已经能够达到矸中带煤率为1%～2.3%，煤中带矸率为1%～2.5%，分选精度远优于传统振动筛排矸，接近于重介浅槽分选机。

(4)可靠性高。

TDS智能干选系统所有部件全部按防爆标准设计，已通过防爆认证，取得了煤安认证；TDS智能干选系统采用铅板全密封屏蔽辐射，已取得辐射安全许可证，辐射防爆达到国际标准，且X射线装置断电后不产生辐射。

(5)智能化程度高。

随着TDS智能干选系统具备生产过程中的自学习功能，处理数据量的增大，分选精度会不断提高，对煤质的适应性也越来越强；此外，TDS智能干选系统结构简单、运行成本低、除尘设计完善等也是智能干选系统较为突出的优点。

3.国内应用及实践
3.1选煤厂改造方案
硫磺沟煤矿在设备选型过程中经过多方调研、参考多家高校及设计院所的意见，优先选出适合新疆及矿井原煤特点的TDS智能干选系统，将原煤进行四级筛分，应用智能识别方法，将原煤分成矸石、块煤、沫煤，实现无人化选煤，有效提升了选煤工作效率和煤质。

将原煤仓下的现有带式输送机角度提高，机头抬高，在机头处增加原煤通过式破碎机将原煤破碎至100 mm以下；在准备车间布置新增原煤分级筛、TDS智能干选系统。

此外矿井还配套了智能化快速装车系统，40秒既能完成一辆装车工作。

实现了一键装车和一次性准确装车，有效提升了发运效率。

3.2改造后的智能干选工艺流程
(1)节省人力成本。

采用TDS智能干选工艺节省了矿井20名人工拣矸工人，按照企业每人支出工人工资8万元/a计算，采用TDS智能干选机可节约人工成本160万元/a。

(2)矸石提前排出，节省重介加工成本。

采用TDS智能干选工艺排出的+25 mm块矸石不需要进入后续重介系统。

目前重介系统加工费为15元/t，折算节省加工费为260万元/a。

4.结语
TDS智能干选系统可以对煤与矸石有效识别，通过高压风执行系统将矸石排出，具有分选精度高、自动化程度高、系统简单、提高原煤发热量、减少人工、生产成本低等特点。

硫磺沟煤矿+25 mm块原煤采用TDS智能干选系统分选排出大块矸石，可减少矸石泥化，保障选煤厂处理能力满足矿井生产需要，降低生产成本，同时，还消减了繁重的人工捡矸作业，改善了工作环境，减少了安全隐患，提升了选煤厂自动化水平；有着非常显著的社会效益和经济效益。

虽然TDS智能干选系统目前较好地解决了硫磺沟煤矿+25 mm大块矸石排出的问题，但20～12 mm粒度级原煤中仍含有一定量的矸石，如果能在入选前将这部分矸石排除，将会进一步改善后续分选的效果，提升选煤厂的经济效益；而目前TDS智能干选系统随着技术的不断提升，已经成功研发出有效分选下限至10 mm的小粒级TDS智能干选设备，在技术上能够满足要求，下一步可以考虑采用小粒级TDS智能干选设备对硫磺沟煤矿20～12 mm粒度级原煤进行预排矸分选。

参考文献：
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[4] 李新山. TDS智能干选机在永明煤矿的应用[J].中国煤炭，2020，46(8):48-52.。