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ROCKWELL在煤炭洗選自動化中的應用
北京首科力通機電設備有限責任公司

ROCKWELL在煤炭洗選自動化中的應用

　　1.地面生產系統(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年原煤入洗要達到90％----市場前景十分巨大
　　•煤炭洗選的作用
　　–提高煤炭質量，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可提高3.99%；合成氨生產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,每度電的標準煤耗增加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)化產品結構，提高產品競爭能力
　　•利于煤炭產品由單結構、低質量向多品種、高質量轉變，實現產品的優(yōu)質化。煤炭消費的用戶對煤炭質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%
　　–減少運力浪費
　　•由于平均煤炭運距約為600公里，煤炭經過洗選，可去除大量雜質，每入洗100Mt原煤，可節(jié)省運力9600Mt.km。
　　
　　2.工藝分項介紹
　　原煤準備—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，用于破碎的設備既為破碎機•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到100～200mm以上，最小顆�？蔀轱w揚的煤塵。因此再入選前要按粒度要求進行分級處理。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，它是將篩上物運送至緩慢運行的輸送膠帶機上，根據煤和矸石的顏色、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，應逐步采用現代揀矸方法。如電力揀矸、放射性同位素揀矸及重介質選矸。
　　c. 破碎為滿足精選機械對入選原煤粒度的要求，經過手選后的塊煤，粒度超過限度時，要經過破碎后才能入選。例如，采用跳汰機選煤時，塊煤粒度不得超過50～100mm，否則就要經破碎后才能入選。塊煤破碎采用破碎機。根據破碎粒度可分為粗碎（25～50mm以上的破碎）、中碎（25～6mm的破碎）、細碎（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)主要控制設備包括:給煤機、膠帶輸送機、分級篩、手選膠帶輸送機、破碎機、除鐵器、分煤器、溜槽、漏斗、煤倉、刮板機等主要設備。
　　2. 系統(tǒng)構成：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[電機軸溫]計量類[皮帶秤、電量表、流量計等]
　　3. 系統(tǒng)點數: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，使煤中的可燃物得以富集，成為有用產品。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，外型及物理性質方面的差別加以分離。同時降低原煤中的無機硫含量，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體實現物料分選的重力選煤方法，它不改變煤的物理性質。主要以水為分選介質。跳汰過程的實質是礦粒(煤，矸石及其他伴生礦物)在水或風力作用下按各自的物理性質運動的過程。
　　

　　
　　跳汰選煤的應用
　　大柳塔選煤廠一座大型現代化跳汰選煤廠，占地395公頃，設計生產能力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）。經技術改造，最終能力可達到2100萬噸／年，既適應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、真空過濾機等單機自動化控制中，采用了SLC500小型PLC。
　　在重載單元裝車系統(tǒng)控制中采用了PLC5，完成洗后產品煤任意組合的灰分自動配比定量裝車控制。
　　全廠生產監(jiān)控網總計連接PLC18臺。工控網與信息網的接口采用ControlLogix作為網關傳輸實時生產數據。
　　在廠生產調度控制中心的上位系統(tǒng)中，DI/DO點數為6130點，AI/AO點數為1100點，總計7230點。
　　經實測,在系統(tǒng)上位機的操作控制的I/O響應時間為300～400毫秒,在PLC層的控制響應時間為100毫秒以內,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進行分選的方法。密度低于介質的精煤漂浮，而密度高于介質的矸石或中煤則下沉。重介選煤能達到很高的分選精度，可以獲得高的分選效率。
　　

　　
　　
　　重介選煤廠主要特點
　　–占地面積�。合嗤幚砟芰r，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；
　　–效率高：洗選效率達97％以上；
　　–產品質量穩(wěn)定：分選比重的波動范圍小于0．005；
　　–具有擴展性：可根據需要增加模塊，以提高入洗能力和改變洗選工藝；
　　–基礎處理簡單：原地夯實后，做200～300mm的混凝土即可；
　　–工藝指標先進：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)結構圖
　　

　　
　　
　　2.2.2 重介選煤應用實例
　　
　　顧北煤礦調度指揮控制中心
　　
　　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，由操作人員對運行系統(tǒng)和控制方式進行選擇，以實現集中控制單臺設備啟動和自動順序啟停功能。
　　•啟動預告功能：系統(tǒng)啟動前，設備啟車預告功能通過笛、鈴和語音向現場設備發(fā)啟動預告信號，以提醒工作人員注意安全。
　　•具有設備禁止啟動功能：在預告期間，監(jiān)控系統(tǒng)上位機若接收到現場禁啟信號，則禁止啟動設備，并自動記錄禁啟設備號；否則按逆煤流順序啟車。
　　•啟動/暫停功能：在啟車過程中，若有任一臺設備故障或禁啟，系統(tǒng)立即暫停啟車過程，閉鎖來煤設備，延時一定時間，在延時時間內，已啟動的設備不停，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備。
　　•事故處理、暫停/解除功能：在設備運行過程中，當某臺設備發(fā)生故障時，故障臺設備至煤源側各設備立即停車，故障點沿煤流方向以后的設備煤流運空延時停車。若故障能盡快處理，現場人員可解除故障。這時停車過程自動停止，未停完的設備不再繼續(xù)停車。系統(tǒng)向各設備重新發(fā)啟動預告信號，預告結束后便自動啟車至煤源，使系統(tǒng)恢復正常運行，以減少設備的頻繁啟停，降低設備的損壞率。
　　•診斷功能：系統(tǒng)具有先進的綜合診斷功能，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。
　　•網絡功能：主控模件與I/O之間采用遠程I/O體系結構，該遠程I/O系統(tǒng)可將I/O分別設置在配電室及各配電點，以減少控制電纜，降低干擾，實現系統(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準通訊功能，使系統(tǒng)通訊結構簡單，性能高，以滿足計算機與控制器之間的緊密聯系，完成實時數據的傳送與統(tǒng)計。
　　•集控功能：
　　(1)系統(tǒng)設置集中、就地、試驗三種工作方式。運行方式為集中聯鎖（具有集中起動單臺設備的功能）、就地解鎖；試驗方式作為軟件調試及硬件接線檢查用。控制方式由集中控制室調度人員在計算機上進行選擇。
　　(2)集中、就地兩種方式可在系統(tǒng)運行中在線切換。
　　(3)具有預告信號、設備禁起信號功能。系統(tǒng)啟、停車之前設啟、停車預告信號。
　　(4)參與集控的設備逆煤流啟車，順煤流停車，一備一用可實現在線啟、停備用設備。
　　(5)故障時參與集控的設備按程序自故障設備起逆煤流閉鎖迅急停車,在集控室上位機顯示器報警、顯示故障原因并有語音提示、打印機自動打印故障信息。
　　•操作站功能：
　　–通過高清晰顯示器，對工藝系統(tǒng)流程，全廠設備運行狀態(tài)及閘門位置等實施動態(tài)圖形顯示。
　　–設備流程圖：以不同顏色表示設備的運行、停止和故障狀態(tài).
　　–煤位、水位棒狀圖、顯示煤倉煤位、水池水位、閘門位置等的變化趨勢。
　　–生成各種報表。
　　
　　2.2.3 浮選系統(tǒng)
　　浮游選煤系統(tǒng)根據煤與矸石表面親水性之間的差別將精煤與矸石分開。浮游選煤中使用捕集劑和起泡劑。捕集劑主要為煤油，擴大煤與矸石表面親水性的差別。起泡劑主要為松根油、醇類。煤粒乘氣泡上升到液面
　　
　　2.3 濃縮壓濾系統(tǒng)
　　.濃縮壓濾系統(tǒng)借助泵或壓縮空氣，將固、液兩構成的礦漿在壓力差的作用下，通過過濾介質（濾布）而實現固液分離的一種方法。壓濾循環(huán)：•給料階段•加壓過濾階段•卸料階段•濾布清洗階段
　　

　　
　　
　　2.4 入倉系統(tǒng)
　　入倉系統(tǒng)為調節(jié)產、運、銷之間產生的不平衡，保證礦井和運輸部門正常均衡生產而設置的有一定容量的煤倉,接受生產成品煤炭，保證其能夠順利出廠，進入最后的裝車階段。
　　

　　
　　
　　傳送裝置之一:膠帶機 DI：9個跑偏開關拉繩開關堵料開關失速開關現場啟動信運行信號號熱繼電器信號電源信號緊急停車按鈕 DO：1個啟動/停止 AI：2個皮帶秤瞬時值皮帶秤累加值
　　傳送裝置之二:單層刮板機 DI：7個閘門開到位閘門關到位現場啟動信號運行信號熱繼電器信號電源信號緊急停車按鈕 DO：1個啟動/停止
　　2.5 裝車系統(tǒng)
　　包括裝車(船)、調車和計量。
　　

　　
　　
　　3. 煤炭系統(tǒng)對自動化的要求
　　綜合自動化系統(tǒng)設計原則
　　1.先進性、成熟性使用在自動化領域先進成熟的、具有良好發(fā)展前景的HMI、MES、工業(yè)以太光纖環(huán)網等技術，使得整個系統(tǒng)具有較長的生命周期，既能滿足當前的需求，又能適應未來的發(fā)展。
　　2.開放性選用的網絡設備及協議遵照國際標準的規(guī)范，符合國際標準的各廠家產品都可以接入本系統(tǒng)。以適應今后網絡技術和礦井發(fā)展的需要。
　　3.可靠性網絡架構要求達到局部出現故障點不影響整個網絡及其它子系統(tǒng)的正常運行，并且便于故障的查找、排除。服務器、核心交換機等實現冗余。選用的軟硬件產品是在實際中得到成功應用的國內外知名廠家的產品。特別考慮要適應煤礦的客觀環(huán)境，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定。
　　4. 安全性設置防火墻、防毒軟件設立完備的身份認證及操作權限機制系統(tǒng)具有快速恢復機制和遠程維護能力保證信息網與基礎自動化控制網的物理隔離，保證兩網信息通信的安全，同時優(yōu)化了網絡中數據的流通。
　　5.實時性在注重各子系統(tǒng)的信息共享的同時，提高整個系統(tǒng)高效率的傳輸與運行能力，使各子系統(tǒng)的數據能夠及時送到信息管理層進行監(jiān)控和分析。
　　6.可擴展性提供的軟件和網絡系統(tǒng)平臺與技術將充分滿足未來功能及擴充項目的需求，以避免將來重復的投資。包括將來接入的數字音頻系統(tǒng)。
　　
　　長期以來的自動化系統(tǒng)以孤島的形式出現
　　

　　
　　
　　ROCKWELL的煤炭系統(tǒng)解決方案消除了自動化孤島現象
　　

　　
　　
　　
　　4. 羅克韋爾在中國煤炭行業(yè)部分用戶
　　

狀　態(tài)：離線

公司簡介
 產品目錄

公司名稱：	北京首科力通機電設備有限責任公司
聯系人：	范小姐
電　　話：	010-82709746
傳　　真：	010-82709799/9777
地　　址：	北京市海淀區(qū)上地三街9號嘉華大廈B座401-404
郵　　編：	100085
主　　頁：	http://www.bjklt.com.cn

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