煤炭洗选系统智能化自动控制优化设计

煤炭洗选系统智能化自动控制优化设计

摘要：通过对煤炭洗选系统进行改造升级，将PLC集成控制系统与以太网相结合，构建起以人机互动界面、计算机主控、以太控制器、PLC网格模块化分控、设备

变频控制器、洗选设备等组成的自动化智能选煤系统，实现了中央集中控制与模

块化多级分控的功能效果，利用网络监测与监控功能，可做到对系统故障的精确

报警与及时排查，缩短处理故障的时间，提高煤流运行的正常连续效率，降低了

电能的消耗，真正实现煤炭洗选作业的节能、高效、环保。

关键词：煤炭；洗选系统；智能化；自动控制；优化设计

1煤炭洗选概述

煤炭洗选工艺是一种煤炭加工技术，这一技术是利用煤和杂质（矸石）在物

理性质和化学性质上的差异，通过物理分选、化学分选或者微生物分选的方法有

效分析煤和杂质，进而加工出质地均匀、用途多样的煤炭产品。

按照不同的工艺方法，煤炭洗选工艺主要有：物理选煤工艺、物理-化学选煤

工艺、化学选煤工艺和微生物选煤工艺等。

通常，煤炭洗选主要由以下工艺构成：

（1）原煤的准备：这一过程包含对原煤的接收、贮存、破碎及筛分。（2）

原煤的分选：原煤的分选方式主要有跳汰、风力选煤、重介等。目前我国煤炭洗

选厂常用的工艺有浮选联合流程，包括跳汰、重介或跳汰-重介；末煤重介旋流器

分选流程（块煤重介）；以及单一跳汰流程、单一重介流程。（3）产品的脱水

过程：这里是指对末煤、块煤的脱水，浮选精煤的脱水以及煤泥的脱水。（4）

产品的干燥过程：这一过程用于较为严寒的地区，即利用热能干燥煤产品。（5）处理煤泥水。

煤炭洗选对煤产品有着重要作用：

（1）煤炭洗选可以大大改善煤炭质量，降低燃煤污染物的排放。煤炭洗选可去除煤产品中五到八成的灰分、三到四成的全硫，洗选煤作燃料还可以有效降低

烟尘、二氧化硫和氮化物的排放。（2）煤炭洗选可以有效提高对煤炭的利用效率，降低能源消耗。通过煤炭洗选，不可燃烧物含量降低，煤炭产品质量提高，

煤炭利用效率也随之提高。（3）煤炭洗选可以优化煤炭的产品结构，提高其竞

争能力。煤炭洗选可以通过改变工艺，实现产品成分、含量的多样化，满足更多

的市场需求。（4）煤炭洗选可以减少运力上的浪费。煤炭洗选，可去除大量杂质，进而降低运力费用。

2我国煤炭洗选的发展现状

自2015年以来，我国原煤的洗选量开始逐年提高，较2010年增加了8亿吨，实现了一次历史性突破。煤炭洗选加工厂数量逐年增多，规模越来越大，2015年

煤炭洗选加工厂已达2000多座，其中，年入洗能力超千万吨的超大规模选煤厂

有57座，其煤炭洗选技术能力及装备水平也都达到世界先进水平。

在洗选煤炭工艺上，近年来也有重要突破。我国的干法选煤技术及装备，复

合干法选煤技术及装备更加趋于系列化、智能化、大型化，已出口到全球近二十

个国家。此外，新一代模块式干法重介质流化床选煤示范工程的成功运行再一次

拓展了干法选煤的新思路。

尽管近几年我国在煤炭洗选领域取得了巨大的进步，但仍存在一些问题：第一，我国煤炭洗选的大型关键设备水平有限，主要体现在设备的智能化和可靠性

方面，这就使得我国的煤炭洗选工艺灵活性差，难以适应发展迅猛的市场。第二，

我国煤炭洗选厂采用的洗选工艺无法满足不同客户对煤产品粒度大小的要求。第三，在我国的煤炭洗选行业中，不同厂家对煤炭洗选产品的质量重视程度不够。

3煤炭洗选工艺存在的主要问题分析

3.1缺乏对煤炭洗选工艺的高度重视

对很多煤炭企业而言，很长期间以来形成的高产量理念根深蒂固，过于注重

煤炭的产量，而忽视的煤炭的质量，以至于“重产量、轻质量”成为困扰各大煤炭

企业洗选的最大问题。因为缺乏对煤炭洗选的高度重视，以至于在煤炭生产中关

于煤炭洗选在政策、资金、管理方面投入不大，甚至还有极少数的煤炭企业管理

者认为煤炭产品洗选与否都一样，不过是浪费时间、浪费资金的工作，从而影响

了煤炭洗选工作的顺利开展。

3.2原煤入选的比例有待提高

《能源发展“十二五”规划》中指出：到2015年，原煤入选率应该超过65%，

争取到2017年，我国的原煤入选率能够达到70%以上，即便如此我国原煤的入

选比例明显低于国外产煤入选率80%。当前我国全国的动力煤入选率依然较低，

大量的原煤被直接销售、运输以及燃烧使用。

3.3煤炭洗选设备可靠性低

据调查，我国当前已经拥有了生产大型煤炭洗选设备的能力，但是生产出来

的这些设备和国外同类型的设备相比可靠性差距较大，也正是这个原因导致我国

一些大型的选煤厂更加青睐进口洗选设备，常见如：重介质分选机、离心机等，

据统计进口的洗选设备所占比例近50%。然而对一些规模较小、财力的不足的选

煤厂只能选择国产设备，导致煤炭洗选的效率低、洗选水平不高，无法满足市场

需求，从而阻碍了煤炭洗选企业的发展。.

3.4维护成本较高

随着产品的不断改造升级，介于经济成本的综合考量，企业往往会阶段性地

对设备进行更换，软件进行系统升级，这样一来，就造成了设备型号的多样化、

系统版本的不协调性，随着生产线的扩展，供电系统变得复杂，运行设备的增多，也增加了故障检测与运行状况监测监控的负担，同时，当系统较为庞大，出现老

化和故障时，也会增加运营维护的成本，产生严重的效益影响。

4智能化洗选方案

4.1兼容整合多种PLC集控系统

鉴于选煤厂洗选设备型号种类繁多，系统不兼容的弊病，应当充分思考、合

理设计，引进具有普遍适用性的PLC智能控制系统进行组态，以适应常用的CONTROLLERLINK和MODBUSPIUS，以及TCP/IP之间不同协议进行的信号通信，

通过软件系统将控制系统进行整合，同时，进行网络化集成，将洗选流水线上的

所有涉及供电、故障检测、监测监控、故障报警、数据参数的采集、分析、传递、指令动作等并入控制网络，实现对生产全域的集中控制。

4.2分项进行模块化控制

4.2.1功能化控制

1）系统自控。正常生产情况下，所有设备与供电设施统一由中控台的集控室统一调控，进行煤炭洗选时，设备按照队列闭锁关系，执行逆煤流向的延时起车，顺煤流向的延时停车程序。当运行中因某一车辆发生故障时，系统自动检测，促

使故障车辆之前的设备停运，有效起到阻断保护的作用。2）人工控制。在非正

常运行状态下，当设备需要进行调试检修时，主要依靠接地按钮控制启停。在检

修或调试过程中，维检人员发现问题后，可利用接地按钮停止设备和车辆的运行，