TDS智能干選機在黃陵一號煤礦選煤廠的應用

緱新學，何 晨

(陜煤黃陵礦業(yè)有限公司，陜西 延安 727307)

1 概況及現(xiàn)狀分析

黃陵一號煤礦選煤廠是一座設計能力6.0 Mt/a的礦井型煉焦煤選煤廠，入洗原煤為氣肥煤。設計選煤工藝為無壓三產(chǎn)品重介旋流器+TBS粗煤泥分選+煤泥浮選聯(lián)合工藝。選后精煤產(chǎn)品為煉焦配煤，副產(chǎn)品中煤及煤泥作為煤矸石電廠原料。該廠大塊煤預處理工藝采用人工手選，存在智能化程度低，手選工勞動強度大，矸石揀出率低等問題。為提高自動化水平和企業(yè)經(jīng)濟效益，改善工作環(huán)境，減少安全隱患，需將人工手選升級改造為機械排矸，通過對多種塊煤分選工藝比較，選煤廠擬采用智能干選機用于50 mm以上塊煤排矸[1-2]。

2 雙源識別TDS智能干選機可行性研究

2.1 采用雙源識別TDS智能干選機的必要性

中國煤質復雜，有易選煤也有難選煤。對于基于射線識別技術分選的智能干選機也存在難選煤和易選煤的問題，只是決定難選和易選的方法是識別。黃陵一號煤礦選煤廠中煤含量偏高，通過X光識別試驗確定該廠煤為難選煤。另外黃陵一號煤礦選煤廠入選原煤為稀缺的煉焦配煤，分選作業(yè)必須保證分選精度，減少矸石帶煤率，提高精煤回收率。

針對難選煤，國內(nèi)智能干選機研發(fā)單位在X射線識別的基礎上增加圖像(CCD相機)識別，提高識別精度。鑒于上述分析，黃陵一號煤礦選煤廠考慮采用X射線+圖像雙源識別TDS智能干選機。

2.2 圖像識別技術及工作過程

圖像識別是一種以計算機為核心，結合光電技術和計算機圖像處理技術的新型選煤技術。它根據(jù)模式識別原理，利用CCD(Charge Coupled Device)攝像頭對煤炭輸送過程進行監(jiān)測，通過圖像采集卡，將拍攝到的連續(xù)圖像輸入計算機，不斷進行圖像處理，并運用圖像處理算法對其進行分析、識別，最終達到將煤塊和矸石區(qū)分[3-4]，系統(tǒng)框架如圖1所示。

注：圖中黑色圖形表示矸石，白色圖形表示煤圖1 圖像識別系統(tǒng)框架

其工作過程：首先啟用CCD攝像頭對傳輸帶上的煤和煤矸石塊狀物體進行圖像采集，經(jīng)預處理后送入微控制器；然后利用粗糙集算法和模式識別算法，計算出煤和煤矸石的灰度和紋理特征量，與已通過圖像采集的煤和矸石圖像特征規(guī)則進行匹配，進而實現(xiàn)識別分類，最后通過執(zhí)行機構分選[5-6]。

采用智能干選替代人工手選，提高生產(chǎn)自動化水平，大大減輕工人的勞動強度，解決預先篩分車間噪聲大、粉塵大，工人工作環(huán)境差的難題[9-10]。其重要意義在于將工人從惡劣的工作環(huán)境中解脫出來，保護工人身體健康。TDS智能干選機基本上實現(xiàn)了無人值守，提高了生產(chǎn)效率與分選精度的同時，也避免了對人體健康的損害。

2.3 半工業(yè)試驗驗證

采取黃陵一號煤礦選煤廠煤樣在工業(yè)樣機上進行半工業(yè)試驗，采用X射線+圖像(CCD相機)識別技術，試驗結果見表1。

新增智能干選系統(tǒng)布置簡單，無需新增車間。將原煤準備車間原有2臺手選膠帶機拆除，在其位置安裝2套TDS智能干選系統(tǒng)即可。TDS智能干選系統(tǒng)布置見圖3。

表1 黃陵一號煤礦選煤廠TDS智能干選機半工業(yè)試驗結果(雙源識別)

由表1試驗結果看出，雙源識別TDS 智能干選機分選后，矸石的平均帶煤率為2.50%，平均排除率為95.42%，說明排矸效果明顯、分選精度高。半工業(yè)試驗表明，雙源識別TDS智能干選機適合用于該廠大于50 mm塊原煤排矸。

3 TDS智能干選機的應用

通過半工業(yè)試驗和實際應用調(diào)研，選煤廠確定采用X射線+圖像雙源識別智能干選機。

作為中國農(nóng)資流通第一股，安徽輝隆集團的展位上，重點展示了以高效功能化的水溶肥系列、中微量元素復合肥系列、作物專用復合肥系列為代表的綠色生態(tài)肥，產(chǎn)品的科技含量和肥料利用率均創(chuàng)新高。無獨有偶，在參展產(chǎn)品中，“六國網(wǎng)”控失肥是六國化工與中國科學院合肥物質科學研究院合力打造的環(huán)保高效新型肥料，在提高肥料利用率、降低農(nóng)業(yè)污染方面取得了突破性成果，并延伸出多種作物專用肥及“六國網(wǎng)+全程營養(yǎng)解決方案”，同樣以科技含量高而吸引了眾多參觀者圍觀咨詢。

3.1 設備技術參數(shù)

6.0 Mt×15%×25%×(95-20)%=16.88萬t

3.2 工藝流程

(1)節(jié)省人工費。采用TDS智能干選工藝后，可節(jié)省10名手選工人，按每人每年工資5萬計，每年可節(jié)約手選工人工成本約50萬元[11-12]。

從發(fā)布時間來看，奧林巴斯OM-D E-M1 II于2016年11月發(fā)布，相比2017年11月發(fā)布的松下Lumix G9整整早了一年。晚發(fā)布的G9具備后發(fā)優(yōu)勢，在后面的特性功能介紹中會有詳細闡述。

圖2 改造后工藝流程

3.3 改造工藝布置

百雀羚重新上市伊始就注重電子商務的拓展，與淘寶網(wǎng)建立深度合作，并在強大的廣告攻勢下，成為淘寶網(wǎng)炙手可熱的品牌。在電視廣告上標注“淘寶網(wǎng)”可見百雀羚在電子商務方面的重視。

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，由于逆變器在不同光照條件下正常工作時需要實時控制直流母線電壓，因此，要求逆變器具有更寬的直流輸入電壓范圍并保證穩(wěn)定的電壓輸出，所以本設計采用具有寬輸入電壓范圍、低載時有很高轉換效率的IGBT開關管，在相應的脈沖控制下產(chǎn)生通斷，從而在負載端得到所需要的工頻交流電，采用IGBT作為開關器件的單相橋式電壓型逆變主電路如圖2所示.為了平衡輸入輸出瞬時功率差異等問題，系統(tǒng)中通常需要并聯(lián)電解電容來解決，由于電解電容壽命短，嚴重限制了逆變器的使用壽命，因此，在整個電路設計中使用長壽命的薄膜電容代替電解電容[4]47-49.

4 應用效果

4.1 生產(chǎn)運行指標

經(jīng)過調(diào)試，TDS智能干選系統(tǒng)已正常運轉，生產(chǎn)運行指標如表3。

表3生產(chǎn)運行指標試驗表明，經(jīng)過雙源識別TDS 智能干選機分選后，矸石的平均帶煤率為2.4%，平均排除率為95.31%，達到了改造的預期目標。

4.2 社會效益

任何一種識別技術都有其局限性和性能瓶頸，難以做到100%的準確，而利用多種識別技術進行聯(lián)合識別可以明顯提高識別精度。利用X射線與CCD圖像雙源聯(lián)合識別，可以發(fā)揮2種技術各自的特點，X射線透射基于物塊內(nèi)部信息檢測，CCD圖像基于物塊表理信息檢測，并根據(jù)物塊特征賦予X射線與圖像檢測值不同的置信度等級，最終實現(xiàn)聯(lián)合識別，極大提高檢測精度，從而保證分選精度[7-8]。

表3 黃陵一號煤礦選煤廠TDS智能干選機生產(chǎn)運行指標試驗

圖3 改造后工藝布置

4.3 經(jīng)濟效益

原煤經(jīng)50 mm分級后，大于50 mm塊原煤進入TDS智能干選機分選，分選后的精煤破碎至50 mm以下，再與篩下小于50 mm末煤一起進入洗選系統(tǒng)，TDS智能干選機矸石直接排棄。改造后工藝流程見圖2。

(2)節(jié)省塊煤破碎機維修費。采用TDS智能干選后，塊煤破碎機由主要破碎矸石變?yōu)閮H破碎煤，破碎機的正常損耗降到了最低，節(jié)省破碎機維修費[13-14]。

屋頂部分，濁漳河兩岸的民居多用懸山頂，山墻面屋頂木構架裸露，屋頂敷小青瓦。虹霓河、宑底河由于海拔較高，交通不便，建筑材料短缺，民居屋頂會使用石板。有部分民居，同一建筑屋頂會混合鋪砌石板和青瓦，并運用石板疊澀出際山墻。立面上的門窗洞口采用石質或木質過梁，規(guī)模較大的商賈大院，門窗過梁上都有精美的木雕，二層開的券窗上會有精美的磚雕；山區(qū)民居建筑屋頂多鋪石板，出山墻面不做或略作懸挑。由于山區(qū)溫度較低，建筑立面門窗洞口都比較小，其式樣也較為簡潔，且山墻面和后檐墻面一般都不開門窗。結合建筑高度及結構類型，依據(jù)墻體及屋頂?shù)慕ㄔ觳牧峡蓪⒚窬诱⒚婕吧綁γ鏆w納為如圖12、13所示的幾種類型。

(3)節(jié)省矸石后續(xù)洗選加工費。大于50 mm塊煤產(chǎn)率按15%計，其中矸石含量約25%，人工手選矸石揀出率為20%，塊原煤采用TDS分選，矸石排出率按95%計，則每年塊原煤采用TDS分選比手選可以多排出矸石量：

TDS智能干選機主要技術參數(shù)如表2所示。

后續(xù)洗選系統(tǒng)噸原煤加工費按15元計，每年可節(jié)省加工費：

16.88萬t×15元/t=253.13萬元

浮選噸煤泥加工費按15元考慮，每年可節(jié)省加工費[15]：

16.88萬t×5%=0.84萬t

(4)減輕煤泥水負荷，節(jié)省煤泥加工費。矸石在入洗時會產(chǎn)生次生煤泥，TDS提前將大量矸石排出可減少次生煤泥產(chǎn)量，減輕選煤廠煤泥水系統(tǒng)的負擔，節(jié)省次生煤泥加工費。次生煤泥產(chǎn)率按5%計，每年可減少煤泥量：

此外，國際市場影響因素已進入實際利好階段。進入10月份，國際市場價突破340美元/噸，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨新契機。王興富說 ，2017年全球經(jīng)濟呈現(xiàn)出所有地區(qū)“高度同步”增長，且重要新興經(jīng)濟體狀況也在改善。全球鉀肥在2017年實現(xiàn)價格筑底回升，產(chǎn)量銷量雙雙增長。“2017年國際鉀肥市場價格平均上漲超20美/噸元；巴西地區(qū)全年上漲45美元/噸，同比上漲19.6%。”

0.84萬t×15元/t=12.66萬元

（一）教師應引導學生觀察校園生活。校園是學生是學生學習知識的重要地方，也是學生接觸時間最長、最密集的地方，在教學過程中有意識地引導學生對自己的校園生活多加關注，不僅可以積累大量素材，更能夠讓學生用全新的視角觀察自己習以為常的校園生活。

(5)智能干選機易損件維護費用。智能干選機投運后，其執(zhí)行機構中的電磁閥屬于易損件，增加了設備的維護費用。經(jīng)統(tǒng)計每月?lián)p壞更換電磁閥4個，每個電磁閥2 000元，則每年增加的維護費：

2000元/個×4個×12=9.6萬元

針對傳統(tǒng)BGM方法中真實誤差概率分布不可知,小擾動水平結構未予調(diào)整的缺點,動態(tài)繁殖過程中本文不僅將繁殖模大小調(diào)整至誤差允許范圍內(nèi),還將小擾動水平分布據(jù)濕對流區(qū)域進行調(diào)整,期望抓住模式中誤差的正確發(fā)展方向從而改善集合預報效果。

綜上所述，智能干選機投運后，每年可產(chǎn)生的經(jīng)濟效益為：

50萬元+253.13萬元+12.66萬元-9.6萬元=306.19萬元

5 結 語

黃陵一號煤礦選煤廠煤種為難選煤，通過半工業(yè)試驗和實際應用調(diào)研，引入X射線+圖像雙源識別TDS智能干選機代替人工手選實現(xiàn)塊煤預先排矸。投產(chǎn)后的實際運行指標說明，TDS智能干選機分選精度高，滿足黃陵一號煤礦選煤廠塊煤分選指標。該項目的成功應用，提高了黃陵一號煤礦選煤廠的自動化水平，同時增加了經(jīng)濟效益。