临涣选煤厂位于安徽省淮北市濉溪县境内，于1990年6月26日建成投产，设计入选能力为3.0Mt/a。东区(老厂区)2004年经过扩能改造入选能力达到4.5Mt/a。2005年，作为安徽省“861”行动计划重点建设项目，总投资7.77亿元的临涣选煤厂800万t西区(新增厂区)工程开工。到2009年，西区新扩建的三条生产线全面投入生产，入选原煤量增加到12.5Mt/a，后期经过一系列的扩能改造，目前入选原煤能力已达到16.0Mt/a。

　　临涣选煤厂分东、西区两个独立生产厂区，下辖六个分厂，其中除一个为跳汰分选工艺外，其余分厂均采用干选工艺，主要对出井原煤进行选前排矸。

　　1、现状及存在问题

　　临涣选煤厂现入选临涣、青东、童亭等十余对矿井原煤，采用全粒级原煤重介+煤泥浮选+尾煤压滤回收的洗选工艺。其产品结构调整灵活，能够根据不同用户的需求定制生产焦煤、肥煤、1/3焦等产品。

　　该选煤厂是集团公司效益的主要来源之一，西区建设的2005—2009年恰逢煤炭黄金十年，作为安徽省“861”行动计划重点建设项目，为尽快见效，压缩了建设工期，一期工程只用了不到两年的时间建成投产，建设周期短造成设计不够精细、生产工艺繁杂等问题。

　　1.1

　　西区8.0Mt/a的扩建工程因受投资额度限制、投产周期短等客观因素影响，存在东、西区整合深度不足的问题；并且在生产工艺上存在较多的缺陷，多处生产系统交叉导致了管理复杂化。随着选煤技术及装备的不断发展，选煤厂的整体现状已不能适应智能高效的生产要求，需要进一步优化。

　　1.2

　　东区建厂已将近30年，西区也有10年之久，2013—2017年，煤炭行业经营形势急转直下，生产成本不断压缩，设备维修及更新资金投入较少，设备、设施欠账较多，导致设备事故频发，生产连续运转的可靠性下滑严重。

　　1.3

　　临涣选煤厂生产系统全过程基本实现机械化，但仍有部分环节需要人工，如手选除杂、技术检查、打翻板、装车及人工清理车皮等。

　　生产系统设备全部集中控制，实现一键启停，上位机实时监视设备运行状态，重要参数在线监视和自动控制；部分设备和参数需要人员现场操作，如煤仓上设备和煤仓下给煤控制，浮选药剂添加等；部分设备仅实现单机自动化，未整合至集控系统，如压滤机、加压过滤机、压风机等。

　　1.4

　　临涣选煤厂依托厂网站及OA办公系统，进行一些简单的信息管理，实现了上传报表、调度信息录入、安全隐患单下发等功能，但存在着纵向延伸不够，横向覆盖不广，开发深度不足、远程办公未实现等缺点。安全隐患下单到达车间，由人工抄写后以纸质版形式下发至各班组，调度单、停电单仍以纸质形式下发；报表上传需要人员制作好表格后上传，查询报表复杂；大部分管理业务没有实现信息化管理，如零星工程申请、请销假、设备外修申请、动火报告、加工件审批等业务；设备、参数信息、生产数质量信息等没有采集存储至服务器，更没有自动分析；信息管理仅限于局域网内，管理人员在外时无法及时掌握厂内生产及工作进展情况，不利于提高管理效率。

　　生产、管理、办公等方面距离智能化工厂还存在较大的差距。未实现选煤生产辅助决策、机电设备信息化管理，在关键工艺环节方面还是依靠人工，生产环节未实现闭环自动控制，仍需依靠人工经验判断、设定。总体来说，临涣选煤厂仍需夯实基础建设，提升机械化、自动化水平，加强自动化、信息化深度融合，开发智能化系统。

　　2、改造实践和效果分析

　　临涣选煤厂以加强设备可靠性、简化生产流程、优化生产工艺(“一加、一简、一优化”的原则)为切入点，夯实基础建设；提升机械化、自动化水平；搭建以服务器为中心的信息化管理平台，自动采集、存储控制系统信息及生产数据，加强自动化、信息化深度融合；对采集的信息进行大数据处理、建立专家模型，开发智能化系统。

　　2.1

　　重拳出击，对到达使用年限的设备以及腐蚀、磨损、老化严重的设备设施，进行大修理或整体更换，对跑冒滴漏专项整治，提高设备可靠性，保证生产连续运转，生产事故降低了50%以上。

　　2.2

　　2.2.1

　　东、西区各有一个功能相同的介质制备车间，通过对西区介质制备车间的扩容，敷设管道至东区，实现了减岗减员，减少劳动用工5人，年节约维修费用28万元。

　　2.2.2

　　西区有新、老两个受煤坑、两个筛分车间。其中新受煤坑内有两条铁路线，每条线路设计能力为1500t/h，而输送能力仅达到1000t/h左右，不能满足生产要求，致使老受煤坑和新筛分车间仍需同时使用，增加了现场管理的难度。因此，对新受煤坑的设备及设施进行适应性达产改造，停用老受煤坑和新筛分系统，不仅简化了生产流程，而且实现了减岗减人的目的，年节约设备维护费用20万元。

　　2.2.3

　　现已经投入运行的西区1#系统超级旋流器，使系统处理能力从原来650t/h提高至800t/h以上。

　　2016、2017年全厂入选原煤量均在1450万t左右。若对2#、3#系统也更换为超级旋流器，即可满足目前每年入选原煤的要求(按年生产330d、日生产17～18h，西区全年生产能力可达到1500万t以上)，再对后续的浮选系统适当配套完善，东区洗选系统就可停用。

　　考虑原煤调运的不均衡性，东区可保留原煤准备系统，利用东区原有的运输设备，新建带式输送机通廊直接将原煤运至西区主厂房，可综合减少劳动用工近90人，年节约设备维护费用800万元。

　　2.2.4

　　近几年大力推进分选效率的提升，尾煤产率由11%下降到9%左右。现西区尾煤处理系统共有27台压滤机，按照目前原煤的实际入选能力测算，对西区压滤二期扩建，安装从东区拆除的三台压滤机，能够处理完所有的尾煤，进而关停东区的压滤系统，实现了减少劳动用工近18人，年节约设备维护费用90万元。

　　2.3

　　考虑原煤调运的不均衡性，东区可保留原煤准备系统，利用东区原有的运输设备，新建带式输送机通廊直接将原煤运至西区主厂房，可综合减少劳动用工近90人，年节约设备维护费用800万元。

　　2.3.1

　　为实现东西区生产的循环水系统平衡稳定，优化循环水管网，对系统进行自动平衡控制改造，根据系统用水消耗量，编写程序控制循环水池精确补水，保证循环水池水量稳定，提高生产系统的可靠性。

　　2.3.1.2 西区煤泥水处理系统

　　目前西区三个生产系统的煤泥水处理系统不能独立运行，尾煤浓缩机混合入料，入料分配的均衡性控制难度大，药剂添加的稳定性差，导致一方面药剂浪费、另一方面絮凝效果差的连锁反应。由于系统处理量大，体量庞大的煤泥水系统管理复杂，加剧了生产管理的难度。

　　为便于生产管理，将煤泥水处理进行与生产系统“一对一”的技术改造，提升管理效率、降低生产成本。以西区年入选1000万t计算，氯化钙年节约费用13.4万元(吨煤节约量20g，氯化钙均价670元/t)，聚丙烯酰胺年节约费用19.25万元(吨煤节约量3.5g，聚丙烯酰胺均价5500元/t)，共节支32.65万元。

　　2.3.1.3 西区浮选系统

　　(1)降低浮选入料浓度。目前深锥浓缩机因系统配置问题，底流泵能力不足，补水量不足，造成深锥脱泥效果未达到预期，导致入浮浓度高，影响浮选系统。通过提高深锥底流泵的流量，对深锥补水管网改造，增加补水量，降低入浮浓度，改善浮选的分选条件。

　　(2)浮选精煤均质化。最终精煤产品由重介精煤、浮选精煤和精磁尾三部分组成，浮选精煤采用加压过滤机脱水，直接卸料通过带式输送机进入最终产品。由于加压过滤机为间歇性排料，导致最终精煤带式输送机上物料不均匀，直接影响精煤质量的稳定性，对精煤品牌带来负面影响。同时，在加压过滤机下新增圆盘给料机，新增两条带式输送机，实现双侧均匀给料，提高精煤产品稳定性，提升临选精煤品牌效力。

　　以西区年入选1000万t计算，入浮浓度由130g/L下降至90g/L，入浮煤泥含量为25%，浮选产率提高约0.5～1.0个百分点，按提高最小产率0.5个百分比计算，综合产率提升约0.125个百分点，按照精煤与煤泥的计划价差814元/t计算，年增加效益1002万元。

　　2.3.1.4 西区煤泥水自动加药

　　西区絮凝剂添加装置使用时间长，需人工添加，自动化程度低，使用中加药口经常堵塞，出现断药、冒药现象，人工加药不连续，稳定性差，药剂浪费严重。氯化钙添加装置设计不合理，人工劳动强度极大，添加不连续，影响工艺效果。

　　新建药剂添加制备厂房(长×宽=30m×14m)，安装新絮凝剂装置4台(每台处理能力为20m?/h)；氯化钙添加装置5个(每个氯化钙池容积为160m?，配置泵型号为40D－B35B，扬程为20m，流量为13m?/h)。实现絮凝剂、氯化钙的连续自动制配、自动添加，实现连续加药，同时减掉浮选岗位絮凝剂制备添加的重复工作，降低职工劳动强度，提高生产过程中氯化钙、絮凝剂的使用效果，保证洗选系统的循环水质。

　　2.3.1.5 西区压滤滤液集中控制改造

　　西区压滤三个厂房滤液池设计蓄水量小，经常出现压滤机滤液水排不及的现象，液下泵数量多且事故频发，限制了压滤机同时工作的台数，影响了脱水的处理能力，制约了整个生产系统的处理能力。

　　因此，新建三个滤液池(容积均为150m?)及泵房与压滤三个系统分别对应，配套安装三台滤液泵(150ZJ－I－A50，流量为321m?/h，扬程为28.2m)，通过液位自动控制滤液泵集中排料，实现压滤与主选系统一一对应，为洗水平衡奠定基础。通过改造，系统的洗水闭路循环得到保障，生产的连续性得到提高，实现了生产系统洗水平衡。

　　2.3.2

　　西区精煤泥回收系统采用分级旋流器组+弧形筛。旋流器很难实现严格意义上的分级，分级和浓缩同时进行，会导致底流中高灰细泥的积聚，粗精煤泥灰分高，“背灰”现象严重；同时旋流器组入料分配均匀性差，每个旋流器的工况难于保证，分级脱泥效果差，系统中存在跑粗现象，大量高灰细泥的存在又使产品脱水困难，产品的水分高，生产管理难度大。

　　通过采用弧形筛串联高频筛分级脱泥，取消分级旋流器，减少粗精煤产品中的高灰细泥，降低产品的灰分，降低“背灰”现象，分级脱泥作用增强，粗精煤泥灰分、水分稳定，优化了生产工艺，简化了生产管理。

　　2.3.2.2 重介精煤灰分在线检测

　　目前生产过程重介精煤灰分检测采用传统的技术检查方式，每小时一次，滞后时间长，影响产品指标过程控制和产率提升。

　　安装重介精煤灰分在线检测设备，在增加三条重介精煤带式输送机上各安装一台在线测灰仪，实时采集存储检测数据；利用数学模型及机器自学习功能，自动分析出重介分选密度，重介灰分闭环自动控制，减少人工干预密度控制，稳定产品指标，实现智能化重介选煤生产。通过在线监测和闭环自动控制，对于产品灰分的稳定起到十分积极的作用，产品质量的稳定能带来良好的经济效益和社会效益。

　　2.3.2.3 重介系统超级旋流器改造

　　西区1#系统用一台S－GHMC870/410型超级重介质旋流器取代两台3GDMC1300/920A型无压给料三产品重介质旋流器，投入运行后，系统台时处理能力从原来的650t/h提高至800t/h以上，简化了生产工艺，中煤脱介筛、中煤磁选机、合格介质泵各一台停机，不仅降低了功耗，还解决了原有两台旋流器分料不均、产品质量不稳定的问题。

　　拟进一步对西区2#、3#系统进行超级旋流器改造，优化生产工艺，提高洗选效率。按目前1#系统的改造情况计算，改造完成后系统的装机负荷较原来减少630kW，若三个系统全部改造完成，综合可减少装机负荷约1890kW，仅此一项年节约电费750万元。

　　2.4

　　原西区受煤坑系统，受煤坑属地下建筑，空间狭窄，常年无日照，阴冷潮湿，粉尘大，环境恶劣，存在窜仓危险，有严重的安全隐患。岗位现场工作每个班四人，工作强度大。

　　新建一套PLC控制系统，采用编码电缆实时定位叶轮给煤机位置，利用无线通讯系统将控制信号传输至PLC，通过高清视频监控实时监视受煤坑仓存，确定给煤机工作区域，开发控制程序及上位机画面，控制给煤机定区域自动往返卸煤，实现受煤坑无人值守。

　　2.4.2

　　配仓小车原设计采用仓位监测和岗位司机现场控制小车行走来实现灌仓工作，仓位检测受物料性质的影响既滞后也不准确，对工作操作的指导性差。自动化水平低，因劳动量大导致用工量大，粉尘量大，工作环境恶劣。

　　新建一套PLC控制系统，采用重锤式料位计提高仓存检测的精度，定位设备对配煤小车进行精确定位，信号传输至PLC，并在上位机显示；根据小车位置信号结合仓存及煤种信息，通过编写PLC程序自动控制小车选仓落煤，将仓存检测与小车自动控制融为一体。实现配仓自动化，为后期智能化以及整合至控制中心做好基础。

　　2.4.3

　　浮选是选煤生产的主要环节，直接影响精煤的数质量。现浮选加药为人工控制，系统在起车或煤种变换时，调节稳定需要半个小时以上；手动控制加药量难以精确，直接影响产品质量又易造成药剂浪费；浮选药剂中的捕收剂和起泡剂均是化学药剂，药剂挥发及长时间接触也会对职工身体造成一定的伤害。

　　根据原煤煤质以及原煤量，操作人员根据经验及浮选精煤灰分通过PLC控制加药泵定量加药；将原煤皮带秤信号闭锁加药泵，确保停煤及时停药，避免浪费；通过将尾矿闸板执行机构接入控制系统，实现对浮选机液位进行远程控制，使其液位处于相对稳定的状态；通过软件开发，在上位机存储并显示浮选油耗的历史曲线、班累计及月累计等数据，完善浮选系统信息化。通过测算减少启停车及换煤过程中药剂损失约8%，西区需要改造的系统年入选原煤按1000万t计算，吨原煤药耗节约0.013kg，则年节约药剂带来的经济效益为88万元。

　　2.5

　　2.5.1

　　东、西区现集控系统相互独立，无信息交换，网络结构均属于星型拓扑结构，即以PLC为中心节点，其它上位机、服务器作为分支节点，通过交换机分别与PLC直接相连；该结构需要大量的交换机进行转接，网络系统复杂，故障点多，稳定性差，控制网与视频网以及办公网存在交叉现象，严重威胁控制网的安全及稳定。

　　利用工业以太网技术在东西区搭建一套工业控制环网平台，将东西区集控系统联系在一起，调度室整合为一个调度中心；为东、西区所有分散的控制系统整合搭建网络平台，解决目前控制系统不可靠、不统一的问题，并为信息化系统创造条件。

　　2.5.1.2 机房整合及视频监控系统改造

　　目前有一个网络机房、一个通讯机房和两个调度机房，分别位于工人村、东厂区和西厂区内，分布分散，需要大量的人力进行值班、维护，不便于管理。利用先进的通讯技术将现有的分散的机房整合为一个，便于管理和维护，对老旧设备更新，提高可靠性，实现无人值守，达到减人、减岗的目的。

　　目前厂区生产和安防摄像机仍是落后的模拟信号，监控系统不能适应智能化建设对图像信息采集的要求；利用先进的数字高清摄像机、光纤环网通讯技术及视频存储、切换技术，对视频监控系统进行整体更新改造，为后期智能化图像识别打下基础。

　　2.5.1.3 分厂生产信息采集与集成

　　将六个矿井分厂的生产信息、视频信息、数据报表实时采集至总厂服务器；开发基于互联网的信息传输系统，通过网络信息集成，统一对接入总厂信息管理平台，提高生产管理效率，方便管理人员在总厂了解分厂生产情况，及时管控信息，提高生产管理效率。

　　2.5.1.4 分散式子系统集控整合改造

　　新增PLC分站，将零星设备接入控制系统，实现集中控制，实时掌控设备运行状态；将单机自动化设备进行整合后接入环网控制系统，优化上位机配置，实现其与系统的联动，简化操作过程。将各控制室、独立控制单元等接入环网系统；优化设计控制组态软件，尽可能的减少集控系统操作上位机；取消分散集控岗位、东西区调度中心，整合成大集控、大调度；对整个控制系统合理规划若干区域，为后续的工程师巡检(通过无线干预系统故障处置)提供技术储备。

　　2.5.1.5 管控一体化平台与线路建设

　　通过开发服务器程序，采集、存储并分析生产实时数据及必要的人员录入数据，搭建管控一体化平台，涵盖全厂安全、生产、经营、党建等各个环节管理信息；实现各类生产数据实时发布，各环节生产信息数据一次性录入，报表自动生成，不同部门之间实现数据共享与互传，提高信息覆盖率、利用率，消除信息孤岛；计划检修、零活下派、停送电办理及各种检查类业务实现信息化管理；实现生产数据实时监控等功能，提高生产管控效率。

　　线路建设包含光缆建设和音频电缆建设两大部分，光缆作为整个临涣选煤厂数据、视频信息传输载体，是信息化建设的重要基础，配合机房建设规划和调度整合规划，对音频、视频电缆进行规划建设。

　　效益测算:信息化系统建设是信息化、智能化建设的基础，为后期的各项建设提供保障，其经济效益无法估算。可实现综合减少劳动用工30人以上；优化生产系统资源配置，便于管理、提高效率，降低成本和用工。

　　2.5.2

　　研究图像识别技术是人工智能研究的一个重要分支，其是以图像为基础，利用计算机对图像进行处理、分析和理解，已广泛应用于工业的各个领域。

　　临涣选煤厂无人操作岗位及边远岗位主要依赖视频监视系统，由于监视点多，无法实现对每个点的实时监视，可通过图像获取、预处理、特征提取、分类等手段对物料情况、设备运行状况、安全区域状况进行实时监控，并实现预警，从而实现安全、高效生产。

　　通过图像识别系统实现对生产过程中的部分环节进行监控，实现无人操作岗位及边远岗位的安全、高效生产。

　　2.5.2.2 智能高效柔性车皮清扫机器人应用研究

　　为保证精选煤炭品质要求，精煤出厂时需要对运送防洪物资、木材、沙子、石子等货运车皮进行清扫。现在作业方式为人工清扫，需要打开卸货门从高处进入进行清扫，存在清扫速度慢、清扫质量参差不齐、劳动强度大、工作环境差、高安全隐患等问题。研制高效智能柔性清扫机器人装置及其控制系统，结合智能感知、智能控制、电控系统等机电一体化技术，根据列车的实时状态实现车皮连续自动化智能清扫，满足精煤产品的装车要求。减少岗位用工的同时，提高工作效率和清扫质量。项目实施后极大的降低了职工劳动强度，杜绝了安全隐患，可减少劳动用工16人。

　　2.5.2.3 基于数据驱动选煤智能管控系统的应用研究

　　目前临涣选煤厂的原煤系统、重介系统、浮选系统、压滤系统、储装运系统、安全管理系统、计划管理系统、设备管理系统、分厂生产信息等子系统。采集的数据不全，各自分散独立，多终端数据不能共享，没有实现数据信息集成和融合，数据没有得到有效分析和利用，影响选煤生产效率的提高及管理科学化水平的提升。

　　搭建基于数据驱动选煤智能管控系统，打造生产数据处理中心和设备数据处理中心，充分融合设备技术参数、生产技术指标和市场信息，给出生产辅助决策，提高管理效率。

　　2.5.2.4 压滤系统智能化研究与应用

　　现压滤机仍为单机自动控制，需人工判断入料时间及卸料情况；且前端入料泵及后端刮板输送机未纳入压滤机单机自动化；压滤机之间相互独立，不利于压滤生产组织，影响工作效率。

　　通过深入开发单机自动化程序，将压滤机前端入料泵及后端刮板输送机纳入单机自动化系统；研发压滤机自动脱饼系统，保证压滤机脱饼干净；利用先进的通讯及控制技术，研发压滤智能控制系统，实现浓缩机底流泵、压滤机入料泵及压滤机启停智能化控制，合理组织压滤生产，提高工作效率，节约能耗；实现压滤机自动入料、自动卸料，减少岗位用工，降低职工劳动量。

　　3、结　语

　　通过对临涣选煤厂生产工艺的优化，整合东、西区生产资源，简化生产流程和优化生产工艺，提升机械化、自动化、信息化、智能化水平，有效地实现生产管理高效，产品质量稳定，综合产率提升，经济效益最优的目的，为临涣选煤厂目前正在大力实施智能化建设打下坚实基础。