选煤厂重介分选过程实时分析与分选效果的在线预测

第２期

选煤技术Ｎｏ．２

兰Ｑ！Ｑ±兰旦垦Ｑ垒生里曼兰￡垒曼垒！！Ｑ塑！兰曼坚堕旦生９璺！叁￡！：三Ｑ！Ｑ

文章编号：１００１—３５７ｉ（２０１０）０２一００７ｌ—０４

选煤厂重介分选过程实时分析与分选效果的在线预测

林

塘１，匡亚莉１，贾建新２。王章国１

２２１００８；２．河北冀中能源邢台矿，河北邢台０５４０００）

（１．中国矿业大学化工学院，江苏徐州

摘要：针对重介选煤系统研发了一套重介分选过程实时分析与分选效果在线预测系统。该系统可实现选燥厂重介过程的产率和生产效率的实时计算；实现入选原煤密度组成和重介精煤产率、效率以及分选密度等的在线预测。系统采用Ｄｅｌｐｈｉ与Ｍａｔｌａｂ的交互混合编程来完成参数预测，利

用Ｆｌａｓｈ与ＸＭＬ技术完成Ｂ／Ｓ架构的Ｗｅｂ页输出界面。

关键词：重介；实时分析；在线预测；混合编程；Ｂ／Ｓ架构中图书分类号：ＴＤ９４８．９

文献标识码：Ａ

选作业效率的关键。因此，众多学者一直致力于重介分选过程的分析¨’２－、预测＂一’和重介系统的自动化控制”“ｏ，并取得了很大成效。然而，由于重介分选的复杂性，人们对其过程的了解、掌握还远

收稿日期：２０１０—０３一１２

基金项目：煤炭加工与高效洁净利用教育部蘑点实验室２００８年开放基金；冀中能源２０１０年重点科技项目

作者简介：林豁（１９８３一），男，福建霞浦人，中国矿业大学化工学院在读博士研究生，主要从事生物质能源、微藻能源方面的研究工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈｅ—ｌｉｎ＠１２６．ｃｏｉｌ｝．联系电话：

８３８８３５３０。

分选作业的效率直接关系到选煤厂的经济效益以及能源的有效利用。而作为被大多数选煤厂采用的重介质分选工艺，其过程的合理控制则是提高分

不够深入，对其控制也缺乏可靠的理论和实践依据。因此，文章在总结前人经验的基础上，以重介分选过程为研究对象，利用Ｄｅｌｐｈｉ、Ｍａｔｌａｂ、ＸＭＬ、Ｆｌａｓｈ等计算机技术研发了一个重介分选过程实时分析与分选效果在线预测系统，以期为重介系统的

（０５１６）

是均匀的，聚磁介质处的磁场梯度可达１０

７ｋＡ／ｍ２。

１

６００ｋＡ／ｍ。干法脱硫的黄铁矿硫的脱除率在２５％

这就为细粒级弱磁性矿物颗粒提供了强大的磁力，从而克服流体阻力和重力等竞争力，使其得到有效

地回收，回收的粒级下限最低可到微米级以下。

～８５％之间。由于煤粉颗粒间的吸附作用、振动给料方式等因素的影响，干法脱硫的稳定性相对较

差。

４

在选煤领域，萨拉磁力公司应用连续式高梯度磁选机（主要由分选环、马鞍形螺线管线圈、铠装螺线管铁壳、选箱等构成）对磨到０．８３３—０．０７４ｒａｍ的煤进行试验，结果脱除掉了大部分硫分（７２％以上）和灰分（５２％以上），从而充分显示了高梯度磁选技术在煤炭脱硫领域的优势嵋１。

应用高梯度磁选机对煤中的黄铁矿硫进行分选可分为湿法和干法两种。

在湿法脱硫的研究领域，采用的技术参数大致为：磁场强度为６４０—１６００ｋＡ／ｍ，钢毛充填率约１０％。湿法脱硫的黄铁矿硫的脱除率在２５％一９５％之间。中国矿业大学研制的处理能力为ｌＯｔ／ｈ的湿法脱硫磁选机的半工业性试验数据表明，黄铁

矿硫的含量可以从１．２６％降至０．６％ｐ’。

结语

近年来，磁力设备的技术发展迅速，尤其是磁

力除铁器、筒式磁选机、高梯度磁力脱硫设备三种设备的技术革新速度很快。尽管如此，选煤用磁力设备的技术性能和工业用户的更高需求之间的矛盾仍然比较突出。因此，研究者还应进行更广泛深入的研究，加紧研制出性能更加优良的煤用磁力设备，以此来满足选煤领域的切实需要。

参考文献：

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干法脱硫是利用空气或氮气作为载体，将煤粉通过高梯度磁选机进行脱硫的一种方法。在干法脱硫研究领域，采用的技术参数大致为：磁场强度为

７１

第２期选煤技术２０１０年４月２５日

自动化控制提供较为可靠的数据基础，厂的生产管理提供较全面的参考依据。

１

为重介选煤率、效率以及分选密度等，并将其与理论值、实际值进行比较，从而为生产和管理提供依据。

图１为本系统的结构图，从逻辑上将其分为三个部分：一是数据的采集，重点解决数据的实时检测与远程传输；完成数据采集后，第二部分利用Ｄｅｌｐｈｉ和Ｍａｔｌａｂ的交互技术，对已有的数据进行曲线拟合、数据计算和预测；最后通过ＸＭＬ和Ｆｌａｓｈ技术，实现基于Ｂ／Ｓ架构的数据传输与Ｗｅｂ显示。

系统的总体设计

根据生产和管理的需要，本系统具备两个基本

功能：一是实时的数据采集与分析，即实现选煤厂重介分选过程各种在线数据和完成分析预测所需要的历史数据的采集；二是各种生产指标的实时计算与在线预测，包括入选原煤密度组成和重介精煤产

一一一一一一

基础数据检测与采集

分选密度、分选效率、精煤产率、中煤带煤等

Ｉ塑堑塑堡堡堕生基

Ｉ精煤产率、分选效率、Ｉ

Ｉ中煤带煤实际值计算

数据分析、计算与

预测

数据显示与比较

仑

数据的榆测与远程传输

图１

仑

Ｄｅｌｐｈｉ－ｑ１４ａｔｌａｂ的

交互编程

系统结构图

２．２．１

Ｓ／Ｓ架构的数据

输出显示

２

系统功能的实现

入选原煤密度组成预测

人选原煤资料是进行后继各项生产指标预测与计算的基础。一般，生产中每月做一次原煤资料分析，而实际上原煤的组成是实时变化的，因此，要使系统作出的预测值与生产实际情况尽量吻合，必须对入选原煤资料进行预测。

本系统对人选原煤进行预测的方法及其步骤为：①采集选煤厂最新月综合或有代表性的原煤煤质资料；②选择合适的原煤预测基准灰分；③根据前两项计算，得出当前人选原煤密度组成的预测值。预测的随时间变化的原煤密度组成为：

Ｆ＝Ｙ（ｔ，６），Ａ＝口（ｔ，６），

（１）（２）

２．１基础数据的采集

基础数据的采集包括历史数据和实时数据。历

史数据根据需要从历史数据库中取得，而实时数据

则由重介系统中安装的各种传感器即时检测得到。此外，一些依赖于人工操作的数据如快灰、侠水等指标，则需要人工采样、化验后将所得数据通过系统界面输入到系统中。输入界面采用Ｄｅｌｐｈｉ编程完成，并配备数据字典，操作方便快捷。数据输入以后，可立即通过网络即时传输到数据分析与预测

模块，进入下一阶段的处理。２．２混合编程实现在线预测

本系统需要实现入选原煤密度组成、重介精煤产率、效率以及分选密度等的预测。其基本方法是利用已知的分选条件以及煤质特性，通过数学方法计算得到预测值，其中的曲线拟合采用Ｍａｔｌａｂ实现，其他用Ｄｅｌｐｈｉ技术编程实现。

７２

．

其中：ｔ为任意时间；艿为密度区间；，，（ｔ，８）为ｔ时刻、６密度区间的产率；口（ｔ，８）为ｆ时刻、艿密度区间的灰

分。

入选原煤资料的预测，不但在本系统对其他各项指标的预测有直接应用，而且可以为自动控制系

第２期林：｝言等：选煤厂重介分选过程实时分析与分选效果的在线预测

２０１０年４月２５日

统提供更为可靠的指导作用。

２．２．２

产品结构预测

产品结构预测包括分选产品的产率、灰分等的

预测。其基本原理是：利用分配曲线和原煤密度组成

关系不大的特点，当原煤密度组成和要求精煤灰分

改变时，通过平移分配曲线，求得各密度级的分配

率，再利用原煤可选性曲线及各密度的分配率预测轻、重产物的产率和灰分。

预测某一分选密度下的产品结构的关键是获得各密度级的分配率数据。采用经验公式可以计算出任意分选密度条件下的各密度级分配率值，使用起来较为方便。然而，经验公式得出的分配率值较实际分配率值偏好，所以，系统采用实际分配曲线模型进行预测。分配曲线是在Ｍａｌｌａｂ中通过拟合或插值方法绘制的，然后再将拟合结果导人到Ｄｅｌｐｈｉ中，进一步完成预测计算。因此，本系统的关键技术之一是Ｄｅｌｐｈｉ与Ｍａｔｌａｂ的混合编程。

实际分配曲线用于预测产品结构时，遇到的最大问题是：当分选密度改变时，如何平移分配曲线。按原煤炭工业部部颁标准，当分配密度改变时，对重介选煤方法，按可能偏差不变平移分配曲线，只要移动密度坐标便可得到新的分配曲线，如图２所示。

图２

平移前、后的分配曲线

平移过程完成后，得到低密度段和高密度段分配曲线的方程，分别为：

占。＝工（６），（３）ｓ：＝五（６），

（４）

式中：占．为低密度段的分配率；占：为高密度段的分

配率；艿为分选人料的密度。

设艿ｊ（ｉ＝１，２，…，，１）为密度范围内的，１个密度坐标（ｎ的取值视具体情况而定），则对应的ｎ个低密度段的分配率为工（最），高密度段的分配率为选产品的产率和灰分值。

２．２．３

其他分选指标预测

该部分预测主要包括分选密度、分选效率和中煤带煤情况的预测。

分选密度的预测是以入选原煤煤质资料的预测为基础的。如前所述，根据实时预测的原煤资料，可以拟合得到实时可选性曲线，根据拟合公式计算得出预测分选密度、理论产率。用平移分配曲线和原选可选性曲线可以预测实际精煤产率等。分选效率预测值可以通过精煤预测产率和精煤理论产率之比计算得到。

例如，中煤带煤预测值是对实时拟合的原煤可选性曲线和分配曲线做如下积分：

＾

中煤带煤预测值＝Ｉ（１一Ｙ：（ｔ，６） 厶（６））ｄＢ，

；。

（５）

式中：６．为预测分选密度；６。为积分上限密度，在理论上应为无穷大，但为减小计算机运算量，可视具体情况取值，一般与矸石密度相近即可以（６）为拟合

得到的２段分配曲线函数式；，，：（ｔ，艿）为预测得到的

进人２段的原煤密度组成表达式。

２．３

重介分选过程分选指标分析

重介系统中需要计算的指标主要有精煤产率、生产效率和中煤带煤情况等，包括理论值和实际值。

２．３．１

理论指标的计算

重介系统理论指标的计算也是基于实时校正后的原煤资料的基础之上的。在实时拟合得到的可选性曲线中，从口曲线（浮物曲线）上取精煤目标灰分点，即可计算得到理论精煤产率；而从６曲线（密度曲线）上取理论精煤产率点，即可计算得到理沦分选密度值。

２．３．２

实际指标的计算

重介系统的精煤产率实际值计算公式为：

ｙｉ＝Ｑｉ／ｑ，，

（６）

式中：７；为精煤产率的实际值，Ｑｉ为精煤实时产量，从精煤电子皮带秤实时读取；Ｑ，为原煤实时产量，从原煤电子皮带秤实时读取。计算频率可设定，可取１次／ｒａｉｎ—１次／ｈ。

重介系统的实时效率计算公式为：

刀＝ｙ实际／ｙ理论

（７）

式中：７车酥即为式（１）中的７ｉ；７理论为根据原煤资料计算得到的理论精煤产率。

２．４基于Ｂ／Ｓ架构的系统输出界面

实时预测得出的结果通过服务器Ｄｅｌｐｈｉ程序

７３

五（反）。那么，根据数理统计方法可以计算出各种分

第２期

选煤写成ＸＭＬ文档，再利用Ｆｌａｓｈ技术以ｗｅｂ页的形式输出。因此，用户无需安装客户端即可实时查询、分析和预测分选结果，了解生产情况，并作为生产和管理决策的参考依据。

图３所示为系统输面界面。

图３系统输出界面

煤灰分、瞬时精煤灰分以及时段精煤平均灰分的实输出界面包括以下几个妣①快灰：野时坚

时显示与比较；②原煤入选量、精煤产量与精煤产率的实时显示；③精煤的实时产率、预测产率与理

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技术

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论产率的显示和比较；④重介过程的实时效率与预测效率的显示和比较；⑤重介系统循环介质密度、理论分选密度以及预测分选密度的实时显示和比较；⑥中煤带煤情况的实际值、预测值和标准值的实时显示与比较。

３

结论

利用Ｄｅｌｐｈｉ、Ｍａｔｌａｂ、ＸＭＬ、Ｆｌａｓｈ等计算机技

术研发的选煤厂重介分选过程实时分析与分选效果在线预测系统可实现选煤厂重介分选过程的产率和生产效率实时计算；实现原煤入选密度组成、重介精煤产率、效率以及分选密度等的在线预测。该系

统具有以下特点：

（１）Ｍａｔｌａｂ与Ｄｅｌｐｈｉ的混合编程技术跨平台解决了分配曲线的拟合问题，为以实时数据为基础进行预测提供了可行的解决方案。

（２）基于Ｂ／Ｓ架构的系统输出界面，使用户可随时随地了解生产实时状况，方便快捷。

（３）对实时检测数据、理论数据以及预测数据进行分析比较，可为生产管理与决策以及自动控制系统提供科学、快速、可靠、全面的依据。

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选煤厂重介分选过程实时分析与分选效果的在线预测

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

林喆， 匡亚莉， 贾建新， 王章国

林喆,匡亚莉,王章国(中国矿业大学,化工学院,江苏,徐州,221008)， 贾建新(河北冀中能源,邢台矿,河北,邢台,054000)选煤技术

GOAL PREPARATION TECHNOLOGY2010(2)

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本文链接：/Periodical_xmjs201002021.aspx

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