智能化選煤廠建設(shè)再思考

高建川，王然風(fēng)

(1.山西焦煤能源集團(tuán)股份有限公司 洗選加工部，山西 太原 030006；2.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原 030024)

2020年2月，為推動煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，促進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,國家八部委印發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》，意見提出煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐。2020年10月中國煤炭學(xué)會和中國煤炭加工利用協(xié)會發(fā)布《智能化煤礦(井工)分類、分級技術(shù)條件與評價》和《智能化選煤廠建設(shè) 通用技術(shù)規(guī)范》，均對智能化選煤建設(shè)提出了具體要求。

2021年6月，國家能源局頒布《智能化煤礦建設(shè)指南2021版》，建設(shè)指南中首次將井工礦、露天礦和選煤廠智能化建設(shè)并列，凸顯了國家對選煤提質(zhì)增效作用的肯定和重視，同時該建設(shè)指南對智能化選煤廠建設(shè)的目標(biāo)、主要建設(shè)內(nèi)容做了相對詳細(xì)的論述，為選煤廠智能化建設(shè)和驗(yàn)收提供了可操作的具體內(nèi)容和措施。

各大煤企集團(tuán)對選煤廠智能化建設(shè)或采取示范建設(shè)或圍繞選煤廠卡脖子環(huán)節(jié)，并制定選煤廠智能化建設(shè)規(guī)劃，全力推進(jìn)?？傮w來講目前已形成了國家倡導(dǎo)、地方政府支持，企業(yè)勇于探索的新局面與新模式。

最近中國對全世界莊嚴(yán)承諾，力爭2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。2020年煤炭消費(fèi)下降至56.8%，下一步煤炭消費(fèi)要繼續(xù)下降并實(shí)現(xiàn)清潔綠色利用。為此在2021年4月22日聯(lián)合國領(lǐng)導(dǎo)人氣候峰會上，習(xí)總書記明確提出，中國將嚴(yán)控煤電項目，“十四五”時期嚴(yán)控煤炭消費(fèi)增長。因此選煤廠智能化建設(shè)要防止盲目高大上傾向，智能化要務(wù)求實(shí)效，即提效率、降成本、減人員、增效益、節(jié)能降耗。

鑒于以上國家大環(huán)境與大背景，結(jié)合前期選煤智能化建設(shè)調(diào)研、探索與實(shí)踐，特別是圍繞智能化選煤廠建設(shè)的目標(biāo)與建設(shè)重點(diǎn)提出如下建設(shè)思考，以期推動我國選煤廠智能化建設(shè)更快更好。

1 充分認(rèn)識工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息平臺對智能化選煤廠建設(shè)的支撐作用

智能化綜合管控平臺(即選煤MES系統(tǒng))是智能化選煤廠的核心。雖然各選煤廠煤質(zhì)條件、建設(shè)規(guī)模、系統(tǒng)組成與功能等存在較大差異，但不同選煤廠的智能化管控一體化平臺可以采用統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，特別是要采用微服務(wù)思想對系統(tǒng)組成、功能等進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，形成技術(shù)架構(gòu)統(tǒng)一、功能模塊有增減、硬件參數(shù)有差異的統(tǒng)一智能化綜合管控平臺技術(shù)方案，對于大型煤炭集團(tuán)選煤廠智能化的統(tǒng)一采購、統(tǒng)一建設(shè)和綜合運(yùn)維具有顯著優(yōu)勢。核心內(nèi)容包括：建立智能化選煤廠建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范體系。規(guī)范智能化選煤數(shù)據(jù)中心、主干網(wǎng)絡(luò)、云平臺、制定智能化選煤廠建設(shè)指南，為智能化選煤廠建設(shè)提供標(biāo)準(zhǔn)指引；基于微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計思想，開發(fā)應(yīng)用統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)的智能化選煤管控平臺，實(shí)現(xiàn)選煤各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的監(jiān)測實(shí)時化、控制自動化、管理信息化、業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)自動化、知識模型化、決策智能化的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)選煤廠各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合共享與統(tǒng)一協(xié)調(diào)管控。形成選煤廠智能化建設(shè)整體框架，實(shí)現(xiàn)選煤廠智能化建設(shè)頂層設(shè)計，為下一步智能化建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。推薦的選煤廠智能化建設(shè)總體框架見圖1，圖1構(gòu)建了智能化選煤廠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，形成了完善的信息平臺，搭建了選煤廠生態(tài)鏈的完整生態(tài)。

圖1 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的智能化選煤廠整體架構(gòu)設(shè)計圖

2 著力提升智能分選過程控制技術(shù)水平，確保智能化建設(shè)提效降本效果

分選過程智能控制是選煤生產(chǎn)中保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高精煤產(chǎn)率，降低介質(zhì)消耗的核心過程。要實(shí)現(xiàn)分選過程的透明化，首先要實(shí)現(xiàn)分選產(chǎn)品數(shù)質(zhì)量的高精度在線檢測，同時開發(fā)智能控制算法，在此基礎(chǔ)上，通過大數(shù)據(jù)分析和智能決策，進(jìn)一步挖掘控制系統(tǒng)潛力，最大限度提升分選精度和分選效果。

對單元分選環(huán)節(jié)，要圍繞工況波動和煤質(zhì)變化，提升分選智能控制系統(tǒng)的適應(yīng)性、冗余性、可靠性和穩(wěn)定性。對煉焦煤和動力煤選煤廠，分別依照煉焦煤選煤廠以產(chǎn)率最大、效益最優(yōu)為原則和動力煤選煤廠以靈活適配、效益優(yōu)先為原則，建立可靠的洗選過程智能模型，實(shí)現(xiàn)浮選過程智能控制及自主決策。不僅要關(guān)注單元分選智能控制，更要構(gòu)建多單元分選的智能決策，優(yōu)化分選過程參數(shù)配置，實(shí)現(xiàn)效益最優(yōu)。

研發(fā)基于大數(shù)據(jù)的智能選煤決策平臺、商品煤智能檢驗(yàn)與管控體系、選煤生產(chǎn)數(shù)字孿生技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)選煤廠無人值守作業(yè)。

3 節(jié)能降耗符合雙碳戰(zhàn)略，應(yīng)該成為智能化選煤廠建設(shè)的重要組成部分

節(jié)能降耗是智能化追求的目標(biāo)之一，也是選煤降低成本，提高效益的組成部分，同時也是符合當(dāng)前碳達(dá)峰和碳中和國家戰(zhàn)略的可行技術(shù)方案。選煤廠通過智能化建設(shè)，圍繞選煤能源構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)原煤、精煤、中煤、矸石、煤泥的精準(zhǔn)動態(tài)實(shí)時檢測，對柴油、煤油用量(部分選煤廠采用)進(jìn)行精確計量，實(shí)現(xiàn)設(shè)備能耗、工序能耗、車間能耗和全廠能耗實(shí)時、定量與動態(tài)分析，結(jié)合電力峰谷平用電，選煤分選最大化原則和矸石利用情況等數(shù)據(jù)，挖掘重點(diǎn)能耗單元與工序潛力，采用能量系統(tǒng)優(yōu)化原理降低選煤生產(chǎn)能耗水平，實(shí)現(xiàn)節(jié)能提效，為國家雙碳戰(zhàn)略貢獻(xiàn)選煤力量。選煤過程能量系統(tǒng)優(yōu)化模型見圖2.

圖2 選煤過程能量系統(tǒng)優(yōu)化模型圖

4 智能化建設(shè)是一個久久為功的過程，不是簡單的“交鑰匙工程”

選煤廠智能化建設(shè)的顯著特征是信息技術(shù)、人工智能、控制技術(shù)與選煤工藝、裝備甚至于人才的深度融合，智能化選煤廠建設(shè)是高新技術(shù)融入選煤漸進(jìn)迭代的過程，不是簡單的“交鑰匙工程”。要消除現(xiàn)場對傳統(tǒng)選煤廠建設(shè)的“交鑰匙工程”僵化思路，拓展選煤產(chǎn)—學(xué)—研—用人才路線，培育壯大選煤智能化人才隊伍，加大選煤廠智能化培訓(xùn)力度，優(yōu)化知識型、技能型、管理型人才發(fā)展體系。只有切實(shí)認(rèn)識到選煤廠智能化建設(shè)是顛覆性的生產(chǎn)、管理的革命性變革，才能真正圍繞選煤廠智能化建設(shè)勇于探索、大膽實(shí)踐、循序漸進(jìn)、持續(xù)改進(jìn)。

5 結(jié) 論

選煤廠智能化建設(shè)是智能煤礦建設(shè)的重要組成部分，隨著國家八部委加快智能煤礦建設(shè)的指導(dǎo)性意見的出臺及選煤智能化建設(shè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、智能煤礦建設(shè)指南2021版的頒布，煤炭智能化分選建設(shè)正在進(jìn)入一個嶄新階段，回顧選煤廠智能化建設(shè)歷程與進(jìn)展，進(jìn)行了選煤廠智能化分選建設(shè)再思考，主要結(jié)論如下：

1)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的選煤信息平臺是智能化建設(shè)的重要支撐，需要在智能化建設(shè)中予以足夠重視。

2)分選是智能化建設(shè)的重點(diǎn)，圍繞重介、浮選等分選環(huán)節(jié)和配煤、配裝等環(huán)節(jié)，需要從煤質(zhì)檢測、控制優(yōu)化直到可靠執(zhí)行形成完整閉環(huán)，并通過工藝創(chuàng)新和設(shè)備智能、控制優(yōu)化和決策智能來適應(yīng)煤質(zhì)波動、工況波動達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量和合格率，全面提升經(jīng)濟(jì)效益。

3)節(jié)能降耗是智能化選煤廠建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，也是踐行雙碳目標(biāo)的具體實(shí)踐。借鑒系統(tǒng)能量優(yōu)化理論，構(gòu)建選煤廠智能化建設(shè)的節(jié)能框架、節(jié)能技術(shù)和管理，為選煤廠低碳、綠色、智能、高效提供技術(shù)支撐。

4)實(shí)現(xiàn)選煤行業(yè)智能化不是傳統(tǒng)意義上的“交鑰匙工程”，而是需要勇于探索、大膽實(shí)踐，產(chǎn)學(xué)研合作，循序漸進(jìn)，久久為功。