1.地面生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程
煤炭資源儲(chǔ)量世界第一可采儲(chǔ)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(chǎng)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(wú)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(dòng)力煤一般可減排60～70萬(wàn)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(wú)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(jìng)爭(zhēng)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)化。煤炭消費(fèi)的用戶(hù)對(duì)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(guò)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(xiàng)介紹
原煤準(zhǔn)備—篩分破碎車(chē)間—主廠房—濃縮壓濾—裝倉(cāng)系統(tǒng)—裝車(chē)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(jí)作業(yè)稱(chēng)為篩分.使塊煤分裂成更小顆粒的過(guò)程叫做破碎，用于破碎的設(shè)備既為破碎機(jī)•選煤時(shí)對(duì)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(kāi)•滿足用戶(hù)對(duì)粒度的要求
a. 篩分：從井下采運(yùn)出來(lái)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(jí)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(dòng)篩、震動(dòng)篩等。
b.揀矸
最簡(jiǎn)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(diǎn)，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(dòng)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(duì)入選原煤粒度的要求，經(jīng)過(guò)手選后的塊煤，粒度超過(guò)限度時(shí)，要經(jīng)過(guò)破碎后才能入選。例如，采用跳汰機(jī)選煤時(shí)，塊煤粒度不得超過(guò)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(jí)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(cāng)、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(lèi)：皮帶保護(hù)儀表[跑偏、拉繩、速度、堵煤、煙霧等]料倉(cāng)類(lèi)[料位計(jì)等]測(cè)溫類(lèi)[電機(jī)軸溫]計(jì)量類(lèi)[皮帶秤、電量表、流量計(jì)等]
3. 系統(tǒng)點(diǎn)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(duì)密度，外型及物理性質(zhì)方面的差別加以分離。同時(shí)降低原煤中的無(wú)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(duì)密度很大，在重力洗選過(guò)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(dòng)為主的介質(zhì)體實(shí)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(guò)程的實(shí)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(dòng)的過(guò)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(jì)生產(chǎn)能力1200萬(wàn)噸/年，原煤來(lái)自大柳塔煤礦大柳塔井（600萬(wàn)噸/年），活雞兔井（500萬(wàn)噸/年）和地方煤礦（100萬(wàn)噸／年）。經(jīng)技術(shù)改造，最終能力可達(dá)到2100萬(wàn)噸／年，既適應(yīng)大柳塔礦井和活雞兔礦井各1000萬(wàn)噸／年，地方煤礦100萬(wàn)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(guò)濾機(jī)等單機(jī)自動(dòng)化控制中，采用了SLC500小型PLC。
在重載單元裝車(chē)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(dòng)配比定量裝車(chē)控制。
全廠生產(chǎn)監(jiān)控網(wǎng)總計(jì)連接PLC18臺(tái)。工控網(wǎng)與信息網(wǎng)的接口采用ControlLogix作為網(wǎng)關(guān)傳輸實(shí)時(shí)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(diǎn)數(shù)為6130點(diǎn)，AI/AO點(diǎn)數(shù)為1100點(diǎn)，總計(jì)7230點(diǎn)。
經(jīng)實(shí)測(cè),在系統(tǒng)上位機(jī)的操作控制的I/O響應(yīng)時(shí)間為300～400毫秒,在PLC層的控制響應(yīng)時(shí)間為100毫秒以?xún)?nèi),充分滿足了實(shí)時(shí)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(diǎn)
–占地面積小：相同處理能力時(shí)，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(gè)月的時(shí)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(dòng)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(jiǎn)單：原地夯實(shí)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(dòng)化程度高：全廠每班只需2～3人
杏花洗煤廠羅克韋爾自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2.2.2 重介選煤應(yīng)用實(shí)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(duì)運(yùn)行系統(tǒng)和控制方式進(jìn)行選擇，以實(shí)現(xiàn)集中控制單臺(tái)設(shè)備啟動(dòng)和自動(dòng)順序啟停功能。
•啟動(dòng)預(yù)告功能：系統(tǒng)啟動(dòng)前，設(shè)備啟車(chē)預(yù)告功能通過(guò)笛、鈴和語(yǔ)音向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)啟動(dòng)預(yù)告信號(hào)，以提醒工作人員注意安全。
•具有設(shè)備禁止啟動(dòng)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(chǎng)禁啟信號(hào)，則禁止啟動(dòng)設(shè)備，并自動(dòng)記錄禁啟設(shè)備號(hào)；否則按逆煤流順序啟車(chē)。
•啟動(dòng)/暫停功能：在啟車(chē)過(guò)程中，若有任一臺(tái)設(shè)備故障或禁啟，系統(tǒng)立即暫停啟車(chē)過(guò)程，閉鎖來(lái)煤設(shè)備，延時(shí)一定時(shí)間，在延時(shí)時(shí)間內(nèi)，已啟動(dòng)的設(shè)備不停，若故障能短時(shí)排除，可繼續(xù)啟車(chē)；否則，瞬時(shí)停止已啟動(dòng)的設(shè)備。
•事故處理、暫停/解除功能：在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)某臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，故障臺(tái)設(shè)備至煤源側(cè)各設(shè)備立即停車(chē)，故障點(diǎn)沿煤流方向以后的設(shè)備煤流運(yùn)空延時(shí)停車(chē)。若故障能盡快處理，現(xiàn)場(chǎng)人員可解除故障。這時(shí)停車(chē)過(guò)程自動(dòng)停止，未停完的設(shè)備不再繼續(xù)停車(chē)。系統(tǒng)向各設(shè)備重新發(fā)啟動(dòng)預(yù)告信號(hào)，預(yù)告結(jié)束后便自動(dòng)啟車(chē)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(shí)別模塊配置錯(cuò)誤、模擬量超程、線路斷線等故障，并自動(dòng)報(bào)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(diǎn)，以減少控制電纜，降低干擾，實(shí)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(duì)等通訊和開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)通訊功能，使系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能高，以滿足計(jì)算機(jī)與控制器之間的緊密聯(lián)系，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳送與統(tǒng)計(jì)。
•集控功能：
(1)系統(tǒng)設(shè)置集中、就地、試驗(yàn)三種工作方式。運(yùn)行方式為集中聯(lián)鎖（具有集中起動(dòng)單臺(tái)設(shè)備的功能）、就地解鎖；試驗(yàn)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(jì)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(hào)、設(shè)備禁起信號(hào)功能。系統(tǒng)啟、停車(chē)之前設(shè)啟、停車(chē)預(yù)告信號(hào)。
(4)參與集控的設(shè)備逆煤流啟車(chē)，順煤流停車(chē)，一備一用可實(shí)現(xiàn)在線啟、停備用設(shè)備。
(5)故障時(shí)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(chē),在集控室上位機(jī)顯示器報(bào)警、顯示故障原因并有語(yǔ)音提示、打印機(jī)自動(dòng)打印故障信息。
•操作站功能：
–通過(guò)高清晰顯示器，對(duì)工藝系統(tǒng)流程，全廠設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及閘門(mén)位置等實(shí)施動(dòng)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、水位棒狀圖、顯示煤倉(cāng)煤位、水池水位、閘門(mén)位置等的變化趨勢(shì)。
–生成各種報(bào)表。
2.2.3 浮選系統(tǒng)
浮游選煤系統(tǒng)根據(jù)煤與矸石表面親水性之間的差別將精煤與矸石分開(kāi)。浮游選煤中使用捕集劑和起泡劑。捕集劑主要為煤油，擴(kuò)大煤與矸石表面親水性的差別。起泡劑主要為松根油、醇類(lèi)。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(gòu)成的礦漿在壓力差的作用下，通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)（濾布）而實(shí)現(xiàn)固液分離的一種方法。壓濾循環(huán)：•給料階段•加壓過(guò)濾階段•卸料階段•濾布清洗階段
2.4 入倉(cāng)系統(tǒng)
入倉(cāng)系統(tǒng)為調(diào)節(jié)產(chǎn)、運(yùn)、銷(xiāo)之間產(chǎn)生的不平衡，保證礦井和運(yùn)輸部門(mén)正常均衡生產(chǎn)而設(shè)置的有一定容量的煤倉(cāng),接受生產(chǎn)成品煤炭，保證其能夠順利出廠，進(jìn)入最后的裝車(chē)階段。
傳送裝置之一:膠帶機(jī) DI：9個(gè)跑偏開(kāi)關(guān) 拉繩開(kāi)關(guān) 堵料開(kāi)關(guān) 失速開(kāi)關(guān) 現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)信 運(yùn)行信號(hào)號(hào) 熱繼電器信號(hào) 電源信號(hào) 緊急停車(chē)按鈕 DO：1個(gè)啟動(dòng)/停止 AI：2個(gè)皮帶秤瞬時(shí)值 皮帶秤累加值
傳送裝置之二:單層刮板機(jī) DI：7個(gè)閘門(mén)開(kāi)到位 閘門(mén)關(guān)到位 現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)信號(hào) 運(yùn)行信號(hào) 熱繼電器信號(hào) 電源信號(hào) 緊急停車(chē)按鈕 DO：1個(gè)啟動(dòng)/停止
2.5 裝車(chē)系統(tǒng)
包括裝車(chē)(船)、調(diào)車(chē)和計(jì)量。
3. 煤炭系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)化的要求
綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
1.先進(jìn)性、成熟性使用在自動(dòng)化領(lǐng)域先進(jìn)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(wǎng)等技術(shù)，使得整個(gè)系統(tǒng)具有較長(zhǎng)的生命周期，既能滿足當(dāng)前的需求，又能適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展。
2.開(kāi)放性選用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及協(xié)議遵照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的各廠家產(chǎn)品都可以接入本系統(tǒng)。以適應(yīng)今后網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和礦井發(fā)展的需要。
3.可靠性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)要求達(dá)到局部出現(xiàn)故障點(diǎn)不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)及其它子系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并且便于故障的查找、排除。服務(wù)器、核心交換機(jī)等實(shí)現(xiàn)冗余。選用的軟硬件產(chǎn)品是在實(shí)際中得到成功應(yīng)用的國(guó)內(nèi)外知名廠家的產(chǎn)品。特別考慮要適應(yīng)煤礦的客觀環(huán)境，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定。
4. 安全性設(shè)置防火墻、防毒軟件設(shè)立完備的身份認(rèn)證及操作權(quán)限機(jī)制系統(tǒng)具有快速恢復(fù)機(jī)制和遠(yuǎn)程維護(hù)能力保證信息網(wǎng)與基礎(chǔ)自動(dòng)化控制網(wǎng)的物理隔離，保證兩網(wǎng)信息通信的安全，同時(shí)優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的流通。
5.實(shí)時(shí)性在注重各子系統(tǒng)的信息共享的同時(shí)，提高整個(gè)系統(tǒng)高效率的傳輸與運(yùn)行能力，使各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)送到信息管理層進(jìn)行監(jiān)控和分析。
6.可擴(kuò)展性提供的軟件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺(tái)與技術(shù)將充分滿足未來(lái)功能及擴(kuò)充項(xiàng)目的需求，以避免將來(lái)重復(fù)的投資。包括將來(lái)接入的數(shù)字音頻系統(tǒng)。
長(zhǎng)期以來(lái)的自動(dòng)化系統(tǒng)以孤島的形式出現(xiàn)
ROCKWELL的煤炭系統(tǒng)解決方案消除了自動(dòng)化孤島現(xiàn)象
4. 羅克韋爾在中國(guó)煤炭行業(yè)部分用戶(hù)
