ROCKWELL在煤炭洗選自動化中的應(yīng)用

1.地面生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程 煤炭資源儲量世界第一可采儲量世界第二位2005年煤炭總產(chǎn)量19億噸2004年原煤入洗能力為6.5億噸(35％)2020年原煤入洗要達(dá)到90％----市場前景十分巨大 •煤炭洗選的作用 –提高煤炭質(zhì)量，減少燃煤污染物排放 •煤炭洗選可脫除煤中50%－80％的灰分、30%－40％的全硫（或60%~80%的無機(jī)硫），燃用洗選煤可有效減少煙塵、SO2和NOx的排放，入洗1億噸動力煤一般可減排60～70萬噸SO2，去除矸石16M噸 –提高煤炭利用效率，節(jié)約能源 •煉焦煤的灰分降低1%，煉鐵的焦炭耗量降低2.66%，煉鐵高爐的利用系數(shù)可提高3.99%；合成氨生產(chǎn)使用洗選的無煙煤可節(jié)煤20%；發(fā)電用煤灰分每增加1%，發(fā)熱量下降200～360J/g,每度電的標(biāo)準(zhǔn)煤耗增加2～5g；工業(yè)鍋爐和窯爐燃用洗選煤，熱效率可提高3%~8%； –優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品競爭能力 •利于煤炭產(chǎn)品由單結(jié)構(gòu)、低質(zhì)量向多品種、高質(zhì)量轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)化。煤炭消費(fèi)的用戶對煤炭質(zhì)量和品種的要求不斷提高。有些城市，要求煤炭硫分小于0.5%，灰分小于10% –減少運(yùn)力浪費(fèi) •由于平均煤炭運(yùn)距約為600公里，煤炭經(jīng)過洗選，可去除大量雜質(zhì)，每入洗100Mt原煤，可節(jié)省運(yùn)力9600Mt.km。 2.工藝分項介紹 原煤準(zhǔn)備—篩分破碎車間—主廠房—濃縮壓濾—裝倉系統(tǒng)—裝車站 2.1 原煤篩分破碎系統(tǒng) 2.1.1.篩分破碎系統(tǒng)在帶孔的篩面上使物體按照粒度大小進(jìn)行分級作業(yè)稱為篩分.使塊煤分裂成更小顆粒的過程叫做破碎，用于破碎的設(shè)備既為破碎機(jī)•選煤時對粒度要求•煤與矸石共生的夾矸煤，需要破碎才能將矸石和精煤分開•滿足用戶對粒度的要求 a. 篩分：從井下采運(yùn)出來的毛煤，是塊度大小不一的混合物其中顆粒直徑最大的達(dá)到100～200mm以上，最小顆?？蔀轱w揚(yáng)的煤塵。因此再入選前要按粒度要求進(jìn)行分級處理。篩分按其作用不同，可分為：選前篩分、最終篩分、輔助篩分等。篩分機(jī)按其工作原理分為：固定篩、滾軸篩、搖動篩、震動篩等。 b.揀矸 最簡單的揀矸辦法是手選，它是將篩上物運(yùn)送至緩慢運(yùn)行的輸送膠帶機(jī)上，根據(jù)煤和矸石的顏色、外形特點，用手工揀除大塊矸石及其他雜物的一種作業(yè) 手選是一種占用大量勞力的原始方法，揀矸效率低，勞動條件差，應(yīng)逐步采用現(xiàn)代揀矸方法。如電力揀矸、放射性同位素揀矸及重介質(zhì)選矸。 c. 破碎為滿足精選機(jī)械對入選原煤粒度的要求，經(jīng)過手選后的塊煤，粒度超過限度時，要經(jīng)過破碎后才能入選。例如，采用跳汰機(jī)選煤時，塊煤粒度不得超過50～100mm，否則就要經(jīng)破碎后才能入選。塊煤破碎采用破碎機(jī)。根據(jù)破碎粒度可分為粗碎（25～50mm以上的破碎）、中碎（25～6mm的破碎）、細(xì)碎（6～1mm的破碎）及粉碎（1mm一下的破碎）四種。 1. 原煤篩分破碎系統(tǒng)主要控制設(shè)備包括:給煤機(jī)、膠帶輸送機(jī)、分級篩、手選膠帶輸送機(jī)、破碎機(jī)、除鐵器、分煤器、溜槽、漏斗、煤倉、刮板機(jī)等主要設(shè)備。 2. 系統(tǒng)構(gòu)成：控制站、MCC室、儀表系統(tǒng)儀表系統(tǒng)主要是以下幾類：皮帶保護(hù)儀表[跑偏、拉繩、速度、堵煤、煙霧等]料倉類[料位計等]測溫類[電機(jī)軸溫]計量類[皮帶秤、電量表、流量計等] 3. 系統(tǒng)點數(shù):DI:300~500 DO: 60~200 AI:10~30 AO:0~8 2.2 選煤系統(tǒng) 選煤的主要目的在于排除煤中的雜質(zhì)，使煤中的可燃物得以富集，成為有用產(chǎn)品。選煤的方法很多，有跳汰選煤、重介選煤、浮游選煤等。 原煤洗選的主要任務(wù)是：降低煤的灰分，使混雜在煤中的矸石，煤矸共生的夾矸煤與煤炭按其相對密度，外型及物理性質(zhì)方面的差別加以分離。同時降低原煤中的無機(jī)硫含量，如煤中的黃鐵硫礦(FeS2)，它以單體混雜在煤中，且相對密度很大，在重力洗選過程中，容易將其除去。 2.2.1 跳汰選煤系統(tǒng) 跳汰選煤系統(tǒng)是在上下脈動為主的介質(zhì)體實現(xiàn)物料分選的重力選煤方法，它不改變煤的物理性質(zhì)。主要以水為分選介質(zhì)。跳汰過程的實質(zhì)是礦粒(煤，矸石及其他伴生礦物)在水或風(fēng)力作用下按各自的物理性質(zhì)運(yùn)動的過程。 跳汰選煤的應(yīng)用 大柳塔選煤廠一座大型現(xiàn)代化跳汰選煤廠，占地395公頃，設(shè)計生產(chǎn)能力1200萬噸/年，原煤來自大柳塔煤礦大柳塔井（600萬噸/年），活雞兔井（500萬噸/年）和地方煤礦（100萬噸／年）。經(jīng)技術(shù)改造，最終能力可達(dá)到2100萬噸／年，既適應(yīng)大柳塔礦井和活雞兔礦井各1000萬噸／年，地方煤礦100萬噸／年的原煤處理能力。 選煤廠系統(tǒng)控制中采用ControLogixPLC。在跳汰、濃縮、真空過濾機(jī)等單機(jī)自動化控制中，采用了SLC500小型PLC。 在重載單元裝車系統(tǒng)控制中采用了PLC5，完成洗后產(chǎn)品煤任意組合的灰分自動配比定量裝車控制。 全廠生產(chǎn)監(jiān)控網(wǎng)總計連接PLC18臺。工控網(wǎng)與信息網(wǎng)的接口采用ControlLogix作為網(wǎng)關(guān)傳輸實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 在廠生產(chǎn)調(diào)度控制中心的上位系統(tǒng)中，DI/DO點數(shù)為6130點，AI/AO點數(shù)為1100點，總計7230點。 經(jīng)實測,在系統(tǒng)上位機(jī)的操作控制的I/O響應(yīng)時間為300～400毫秒,在PLC層的控制響應(yīng)時間為100毫秒以內(nèi),充分滿足了實時控制的要求。 2.2.2 重介選煤系統(tǒng) 重介選煤系統(tǒng)重介選煤是用密度介于精煤與矸石(或中煤)之間的液體作為介質(zhì)進(jìn)行分選的方法。密度低于介質(zhì)的精煤漂浮，而密度高于介質(zhì)的矸石或中煤則下沉。重介選煤能達(dá)到很高的分選精度，可以獲得高的分選效率。 重介選煤廠主要特點 –占地面積小：相同處理能力時，重介選煤廠體積僅為傳統(tǒng)選煤廠的50％； –施工周期短：僅需6～9個月的時間即可建成投產(chǎn)； –效率高：洗選效率達(dá)97％以上； –產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定：分選比重的波動范圍小于0．005； –具有擴(kuò)展性：可根據(jù)需要增加模塊，以提高入洗能力和改變洗選工藝； –基礎(chǔ)處理簡單：原地夯實后，做200～300mm的混凝土即可； –工藝指標(biāo)先進(jìn)：電耗小于5度／t入洗原煤，介耗小于lkg／t入洗原煤，水耗小于80kg／t入洗原煤，噸原煤加工費(fèi)少于7元人民幣； –自動化程度高：全廠每班只需2～3人 杏花洗煤廠羅克韋爾自動化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 2.2.2 重介選煤應(yīng)用實例 顧北煤礦調(diào)度指揮控制中心 中控室操作站上集中操作和分站操作員接口觸摸屏上分別操作，由操作人員對運(yùn)行系統(tǒng)和控制方式進(jìn)行選擇，以實現(xiàn)集中控制單臺設(shè)備啟動和自動順序啟停功能。 •啟動預(yù)告功能：系統(tǒng)啟動前，設(shè)備啟車預(yù)告功能通過笛、鈴和語音向現(xiàn)場設(shè)備發(fā)啟動預(yù)告信號，以提醒工作人員注意安全。 •具有設(shè)備禁止啟動功能：在預(yù)告期間，監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)若接收到現(xiàn)場禁啟信號，則禁止啟動設(shè)備，并自動記錄禁啟設(shè)備號；否則按逆煤流順序啟車。 •啟動/暫停功能：在啟車過程中，若有任一臺設(shè)備故障或禁啟，系統(tǒng)立即暫停啟車過程，閉鎖來煤設(shè)備，延時一定時間，在延時時間內(nèi)，已啟動的設(shè)備不停，若故障能短時排除，可繼續(xù)啟車；否則，瞬時停止已啟動的設(shè)備。 •事故處理、暫停/解除功能：在設(shè)備運(yùn)行過程中，當(dāng)某臺設(shè)備發(fā)生故障時，故障臺設(shè)備至煤源側(cè)各設(shè)備立即停車，故障點沿煤流方向以后的設(shè)備煤流運(yùn)空延時停車。若故障能盡快處理，現(xiàn)場人員可解除故障。這時停車過程自動停止，未停完的設(shè)備不再繼續(xù)停車。系統(tǒng)向各設(shè)備重新發(fā)啟動預(yù)告信號，預(yù)告結(jié)束后便自動啟車至煤源，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，以減少設(shè)備的頻繁啟停，降低設(shè)備的損壞率。 •診斷功能：系統(tǒng)具有先進(jìn)的綜合診斷功能，能快速正確地識別模塊配置錯誤、模擬量超程、線路斷線等故障，并自動報告故障。 •網(wǎng)絡(luò)功能：主控模件與I/O之間采用遠(yuǎn)程I/O體系結(jié)構(gòu)，該遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)可將I/O分別設(shè)置在配電室及各配電點，以減少控制電纜，降低干擾，實現(xiàn)系統(tǒng)布線方式的優(yōu)化。 •通訊功能：具有直接通訊、高速對等通訊和開放性標(biāo)準(zhǔn)通訊功能，使系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)簡單，性能高，以滿足計算機(jī)與控制器之間的緊密聯(lián)系，完成實時數(shù)據(jù)的傳送與統(tǒng)計。 •集控功能： (1)系統(tǒng)設(shè)置集中、就地、試驗三種工作方式。運(yùn)行方式為集中聯(lián)鎖（具有集中起動單臺設(shè)備的功能）、就地解鎖；試驗方式作為軟件調(diào)試及硬件接線檢查用?？刂品绞接杉锌刂剖艺{(diào)度人員在計算機(jī)上進(jìn)行選擇。 (2)集中、就地兩種方式可在系統(tǒng)運(yùn)行中在線切換。 (3)具有預(yù)告信號、設(shè)備禁起信號功能。系統(tǒng)啟、停車之前設(shè)啟、停車預(yù)告信號。 (4)參與集控的設(shè)備逆煤流啟車，順煤流停車，一備一用可實現(xiàn)在線啟、停備用設(shè)備。 (5)故障時參與集控的設(shè)備按程序自故障設(shè)備起逆煤流閉鎖迅急停車,在集控室上位機(jī)顯示器報警、顯示故障原因并有語音提示、打印機(jī)自動打印故障信息。 •操作站功能： –通過高清晰顯示器，對工藝系統(tǒng)流程，全廠設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及閘門位置等實施動態(tài)圖形顯示。 –設(shè)備流程圖：以不同顏色表示設(shè)備的運(yùn)行、停止和故障狀態(tài). –煤位<