CN105499154A - Tds智能干选机 - Google Patents

Abstract

TDS智能干选机，其特征是采用智能识别方法，针对不同的煤质特征建立与之相适应的分析模型，通过大数据分析，对煤与矸石进行数字化识别，最终通过智能执行系统将矸石排出。TDS智能干选系统包括给料系统、布料装置、识别装置、执行机构四大主要系统，以及供风系统、除尘系统、电控系统三个辅助系统。采用TDS智能干选机，分选精度将会提高，分选下限能进一步降低，为实现300-3mm块原料全部采用智能干选工艺创造了条件。与传统选煤设备相比，采用TDS智能干选机的优势是：在建议投资方面，可简化系统、降低投入、缩短工期。在分选效果方面，可保证精度、提高热值、不产煤泥。在生产成本方面，可降低消耗、减少维护、减少人工。

Description

TDS智能干选机

技术领域

本发明属于矿物干法分选技术领域，具体涉及一种用于煤炭干法分选的TDS智能干选机。

背景技术

煤炭分选主要分为水洗和干选两个方向，水洗基本采用跳汰、重介、浮选等工艺，优点是工艺成熟、分选精度高、处理能力大。缺点是建设投资大、生产成本高，还存在较大的水资源消耗和浪费，水洗1吨原煤的水耗约0.1m³，另外也会产生低质的副产品如煤泥。干选是近二十年来一直存在并缓慢发展的一种选煤方法，具有不用水、工艺简单、投资少、生产成本低的优点，主要的代表工艺是基于振动和风选的复合式干法选煤工艺。从煤炭分布的区域来看，西部占全国80.4%，中部占全国15.2%，东部占全国4.4%。西部是我国煤炭的主要分布区，又恰是干旱少水的地区，因此，与水洗相比，干选具备更广阔的需求和前景。

但是，目前的复合干法选煤技术始终未解决分选精度差、能力小和对煤种要求较高等缺陷。因此，复合干法选煤工艺并未得到大面积推广，近十几年新建设的选煤厂中，几乎全部采用比较成熟的跳汰、重介、浮选等水洗工艺，只有极个别的采用复合干选，且建成之后，大多因为分选精度差的原因被闲置或拆除。

煤炭干选技术中，除上述的复合干选外，还存在一种基于γ射线识别的煤矸石自动分选技术，从1988年开始，我国就开始了该项技术的研究，二十多年来取得了一些进展，从2005年开始，该项技术逐渐在煤炭行业进行了实际应用，如神火梁北煤矿、北京木城涧煤矿等。现有的基于射线识别的矿物自动分选机如中国专利CN101637765B所公开的煤矸石自动分选机，它包括原料进料斗、煤接料斗、矸石接料斗、设置在所述原料进料斗与煤、矸石接料斗之间的输送带传输机、识别分选控制机构和执行机构，所述识别分选控制机构包括设置在输送带下方的伽玛射线源、位于输送带上方对应于所述伽玛射线源位置处的射线传感器、与射线传感器电连接的测控仪表和设置在位于输送带上方的与测控仪表电连接的超声波发射接收器；所述执行机构为设置在煤、矸石接料斗上方的高频气阀；所述高频气阀的阀口朝着煤、矸石抛落轨迹设置。

由于现有矿物自动分选机是按通道排队，分通道检测、各通道独立执行。这就可能造成各通道的空气喷嘴对于不经过其中心的物料击打不准，影响分选效果。另外，无论是大块还是小块，均采用该通道的同种型号空气喷嘴执行，则会出现喷吹小块矸石时因为风量太大，带出旁边小块精煤的情况。同时，喷吹小块时，会造成严重的风量浪费，长期运行不节能。

实际生产情况表明，以现有的煤矸石自动分选机为代表的基于射线识别的矿物自动分选机，分选精度不高，精煤中夹带矸石的比率与矸石中夹带精煤的比率均在10-20%，远远达不到选煤厂主选设备的精度需求，因此，很难得到广泛应用和推广。

发明内容

本发明提供TDS智能干选机用于煤炭干法分选，以解决现有精煤和矸石自动分选机因分通道检测、各通道独立执行带来的分选精度低、处理能力低、不节能的缺点。

TDS，即智能干选机的英文TelligentDrySeparator的缩写。

本发明采取的技术方案如下。

TDS智能干选机，其特征是采用智能识别方法，针对不同的煤质特征建立与之相适应的分析模型，通过大数据分析，对煤与矸石进行数字化识别，最终通过智能执行系统将煤矸分离。TDS智能干选系统包括给料系统、布料装置、识别装置、执行机构四大主要系统，以及供风系统、除尘系统、电控系统三个辅助系统。所述给料系统位于布料系统的入料端，原料由给料系统均匀给入布料装置上；所述的识别装置是位于布料装置上方的X射线源和位于布料装置下方的X射线探测器；所述执行机构为出口朝着精煤、矸石运动轨迹的空气喷嘴，所述的识别装置除通过精煤和矸石的物理性质来识别精煤和矸石外，还将精煤和矸石在布料装置上的位置信息输出给执行机构，执行机构的空气喷嘴呈阵列式布置，根据被执行对象的位置信息智能开启相应位置的空气喷嘴。

优选的，处理的原煤为经过准备筛分环节，已筛去末、粉煤的块、粒原煤。

优选的，300-13mm的块、粒原煤筛分为2-6个粒级后，分别进入与该粒级对应的智能干选系统。

优选的，所述的给料系统，为原煤分级筛、振动给料机或带式给料机，其功能是接受来料皮带、料仓闸门或给煤机的原料，并将其均匀给入布料装置，给料系统与布料装置之间，可通过溜槽或特制滑板过渡。

优选的，所述布料装置为水平布置的传输带、倾斜布置的传输带、带角度的倾斜滑板中的一种或两种以上的组合。布料装置接收来自给料系统的原料。

优选的，所述的识别装置为X射线系统，X射线源是X射线系统的关键部件，是一种比较精密的高压电源，其可分为高压电源和灯丝电源两部分，其中灯丝电源用于为X射线管的灯丝加热，高压电源的高压输出端分别加在阴极灯丝和阳极靶两端，提供一个高压的电场使灯丝上活跃的电子加速流向阳极靶，形成一个高速的电子流，当高速电子流撞击原子和外围轨道上电子，使之游离且释放出能量，就产生了X射线。X射线是原子内层电子受激发而产生的，其频率与光子能量比γ射线低、且在断电后无辐射，因此，本发明采用比γ射线更安全的X射线源。

TDS智能干选机，采用含铅的护罩全密封，以保证环境中无辐射和防尘的危害。

优选的，所述X射线线阵探测器包括数字板和模拟板，每块模拟板有多个探测器通道。探测器等间距布置，间距根据识别分辨率的要求设置。通过将多个模拟板紧密排列，可形成与布料装置宽度相匹配的探测器线阵，射线透过被测物体，到达探测器，根据探测器接收信号的大小，可获取物质等效原子信息，实现对物质的识别和分类。

识别装置除通过精煤和矸石的物理性质来识别精煤和矸石外，还可以还将精煤和矸石在布料装置上的位置信息输出给后续执行机构。优选的，空气喷嘴由高频电磁阀控制其开启和关闭，储气罐通过风管高频电磁阀连接，高频电磁阀通过风管与空气喷嘴连接。

本发明空气喷嘴由现有煤矸石自动分选机一个通道一个空气喷嘴的布置形式修改为阵列式布置，分选执行机构根据被执行对象的位置信息智能开启相对应的高频电磁阀。

现在的矿石自动分选机每一个通道设置一套γ射源及射线传感器，并设置一个高频气阀。γ射源、射线传感器和高频气阀的中心均与通道中心对齐。由于通道宽度要适应上限粒度，比如针对80mm的入料上限，通道可按100mm宽设置，则小粒度物料在通道内位置不可控，如果一个小块物料不位于通道中心，甚至位于两个通道之间，则可能出现执行偏差。

采用本发明的技术方案后，不再要求原料按通道排队，只需要原料在布料装置上逐个排列且不重叠即可。由于识别装置可以输出物块位置，执行机构的空气喷嘴也呈阵列式的密集排布，则精煤和矸石无论在布料装置上的哪个位置，在识别装置准确给出其位置后，通过电控系统的运算，执行机构总能找到其对应位置的一个或多个空气喷嘴，并在设定的时间内智能开启。

本发明由于原料的排列方式将间距较大的线形队列变成了面阵式的单层排列，这样布料装置的空间利用率也得到大幅度提高，提高了设备的处理能力，这为进一步降低分选下限，实现300-3mm块、粒原料全部采用智能干选的工艺提供了核心支持。

现有的矿石自动分选机每一个通道设一个空气喷嘴，该空气喷嘴的流量及推力需按满足最大粒度的块矸石设计和选型，本发明将单个、稀疏排布并独立使用的大空气喷嘴优化为若干个呈阵列布置的小空气喷嘴，空气喷嘴型号按满足单块最小粒度的矸石选型即可。当被执行对像为小块时，开启一个空气喷嘴，当被执行对象为大块时，开启该大块覆盖范围内的多个空气喷嘴。这种“小块一个空气喷嘴，大块多个空气喷嘴组合”的方式与现有的“大小块均用大空气喷嘴”的方式相比，风耗更低，更节能、分选更精确。本发明空气喷嘴的大小、数量及排列的密度需根据智能干选机的入料粒度尺寸、质量等参数定制设计。

本发明除给料系统、布料装置、识别装置和执行机构四部分核心装置外，还设有给料装置、除尘系统、精煤与矸石的收集溜槽和供风装置，本智能干选系统的各机械子系统均受电控系统的指挥，在其控制和协同下工作。除尘系统将因空气喷吹产生的灰尘除去，保持环境干净。

传统的跳汰、重介等选煤工艺，均是按“粒群”分选，是一种“群体化”的概念。而TDS智能干选机，则是按“颗粒”分选，为每一块煤赋予了“个体化”的标签，其分选理念优于传统选煤设备。

TDS智能干选机的应用领域有：（1）替代手选；（2）代替动筛排矸；（3）代替块煤重介浅槽排矸；（4）适用于缺水地区煤炭的分选和褐煤的分选；（5）其他非煤矿物（如高岭岩）的分选。

本发明带来以下有益效果。

从建设投资的角度。

（1）简化系统。

TDS智能干选机与传统湿法选煤系统的最大区别在于不用水，没有传统湿法选煤厂复杂的煤泥水管网及冲洗水管网系统。而且设备数量少，关联衔接点少，系统简化。

（2）降低投入。

TDS智能干选机系统架构简单，设备数量少，厂房体积小，建设投资低于跳汰或重介。

（3）缩短工期。

TDS智能干选机系用全钢结构，施工不受天气影响，钢结构部件流水线化制作安装，精准高效。系统设备采购供应时序与系统建设进度有机结合，既保证设备准时供应，又减少设备存放时间。

从分选效果的角度。

（1）保证精度。

TDS智能干选机采用大数据及智能分析技术，准确辨别煤与矸石，并实时跟踪物料的动态变化，锁定执行目标，寻找最佳执行时机，实现精确分选，其分选精度优于动筛及跳汰分选。TDS智能干选机执行机构按阵列式密集排布后，执行过程中所消耗的风量更小，能量更节省，分选下限能进一步降低，为实现300-3mm块原料全部采用智能干选工艺创造了条件。

（2）提高热值。

TDS智能干选机分选全程不用水，相比传统水洗工艺，精煤无需脱水设备脱水，通过排除矸石提高发热量后，也不会因为水分增加而降低发热量。

（3）不产煤泥。

TDS智能干选机采用射线识别干法分选技术，分选过程不需水，物块松散分选，碰撞率低，几乎不产生次生煤泥。原生煤泥不入水，发热量高、不结饼，可直接掺入产品销售。相比传统水洗工艺，有效解决了煤泥难处理的问题。

从生产成本的角度。

（1）降低消耗。

TDS智能干选机以X射线作为识别手段，高压空气作为分选执行介质，主要能耗设备为空压机。与传统水洗相比，不需要大量的水和介质的循环，省去了合介泵、煤泥水泵等大功耗设备，不用水、不用介、不加药，生产消费大大降低。

（2）减少维护。

TDS智能干选机系统设备数量少，各设备及部件均结实耐用，维护周期长，维护量小。

（3）减少人工。

TDS智能干选机采用前沿科技技术，系统高度自动化，正常生产时仅需1人监控即可，实现无人值守。

从社会效益的角度。

（1）节约水资源。

水是地球生物赖以存在的物质基础，水资源是维系地球生态环境可持续发展的首要条件，我国2013年煤炭产能36.8亿吨，原煤入洗量22亿吨，以入洗每吨煤耗水0.05立方计算，每年耗水1.1亿立方。若采用TDS智能干选机分选，不需消耗水资源，每年则可节约大量水资源。

尤其在我国78％的煤炭资源蕴藏在干旱缺水的西北部地区的国情下，采用TDS智能干选机能节省西部紧缺的水资源。

（2）避免环境污染。

传统湿法选煤在洗选过程中产生的煤泥由于发热量低，粘结成团难以利用，在无法掺入产品煤销售的情况下往往作为废弃物外排，严重污染环境。而TDS智能干选几乎不产生次生煤泥，原生煤泥不入水，发热量高、不结饼，可直接掺入产品销售，有效解决了粘湿煤泥难处理的问题，避免了环境污染。

（3）提高煤炭资源的利用率。

我国煤炭入洗率仅为60%左右，尤其在蕴藏我国78％的煤炭资源的西北部地区，水资源紧缺限制了现有选煤技术的应用，导致该地区原煤入洗率远低于全国平均水平。再者目前全国褐煤年产量达到5亿余吨，而褐煤由于不适合湿法洗选，致使褐煤资源基本以燃烧原煤的方式利用，利用率低下。

TDS智能干选机由于分选不需水，非常有利于在缺水地区推广应用，对褐煤也有很好的分选效果。因此，该技术推广可以大大提高原煤入洗率，让更多的煤炭得到应有的应用价值，进一步提高我国煤炭资源利用率。

附图说明

图1是本发明提供的TDS智能干选机的结构示意图。

图中：1-给料系统；2-布料装置；3-识别装置；4-X射线线阵探测器；5-智能阵列式空气喷嘴；6-供风系统；7-矸石收集溜槽；8-精煤收集溜槽；9-防护罩；10-电控系统；11-除尘系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述。

如图1所示，TDS智能干选机是采用射线对矿物进行智能识别分选的干法分选设备，是根据精煤和矸石对射线吸收量的不同来识别精煤和矸石，采用空气喷嘴作为执行机构，该适用于300-3mm块、粒矿物的分选。

原料经给料装置1给至布料装置2上，在布料装置2上完成布料，实现物块单层排布，且各物体与前、后、左、右相邻物块之间均有一定的间距，为检测执行创造条件。原料经X射线源3、X射线线阵探测器4判断该物块是精煤或者矸石，并将其位置信息输出给电控系统10，电控系统10根据被执行对象的位置，开启智能阵列式空气喷嘴5中相应位置的一个或多个空气喷嘴，被喷吹的矸石通过矸石收集溜槽8收集，精煤保持原来的运动轨迹，通过精煤收集溜槽7收集，从而完成矿物的干法分选过程。除尘系统11将因空气喷吹产生的灰尘除去，保持环境干净。供风系统6为智能阵列式空气喷嘴5提供风源。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述技术方案进行变更和修改。但是，本发明并不局限于上述的具体技术方案，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (11)

1.TDS智能干选机，其特征在于：采用智能识别方法，针对不同的煤质特征建立与之相适应的分析模型，通过大数据分析，对煤与矸石进行数字化识别，最终通过智能执行系统将矸石排出；TDS智能干选系统包括给料系统、布料装置、识别装置、执行机构四大主要系统，以及供风系统、除尘系统、电控系统三个辅助系统；所述给料系统位于布料系统的入料端，原料由给料系统均匀给入布料装置上；所述的识别装置是位于布料装置上方的X射线源和位于布料装置下方的X射线探测器；所述执行机构为出口朝着精煤、矸石运动轨迹的空气喷嘴，所述的识别装置除通过精煤和矸石的物理性质来识别精煤和矸石外，还将精煤和矸石在布料装置上的位置信息输出给执行机构。

2.根据权利要求1所述的TDS智能干选机，其特征在于：执行机构的空气喷嘴呈阵列式布置，根据被执行对象的位置信息智能开启相应位置的空气喷嘴。

3.根据权利要求1所述的TDS智能干选机，其特征在于：处理的原煤为经过准备筛分环节，已筛去末、粉煤的块、粒原煤。

4.根据权利要求1所述的TDS智能干选机，其特征在于：300-13mm的块、粒原煤筛分为2-6个粒级后，分别进入与该粒级对应的智能干选系统。

5.根据权利要求1所述的TDS智能干选机，其特征在于：所述的给料系统，为原煤分级筛、振动给料机或带式给料机，其功能是接受来料皮带、料仓闸门或给煤机的原料，并将其均匀给入布料装置，给料系统与布料装置之间，可通过溜槽或特制滑板过渡。

6.根据权利要求1所述的TDS智能干选机，其特征在于：所述布料装置为水平布置的传输带、倾斜布置的传输带、带角度的倾斜滑板中的一种或两种以上的组合。

7.布料装置接收来自给料系统的原料。

8.根据权利要求1所述的TDS智能干选机，其特征在于：所述的识别装置为X射线系统，

根据权利要求1所述的TDS智能干选机，其特征在于：设备外壳采用含铅的护罩全密封。

9.根据权利要求1所述的TDS智能干选机，其特征在于：所述射线线阵探测器包括数字板和模拟板，每块模拟板有多个探测器通道。

10.根据权利要求1所述的TDS智能干选机，其特征在于：所述空气喷嘴由高频电磁阀控制其开启和关闭，储气罐通过风管与高频电磁阀连接，高频电磁阀通过风管与空气喷嘴连接。

11.根据权利要求1所述的TDS智能干选机，其特征在于：本发明除给料系统、布料装置、识别装置和执行机构四部分核心装置外，还设有给料装置、除尘系统、精煤与矸石的收集溜槽和供风装置，TDS智能干选机各机械子系统均受电控系统的指挥，在其控制和协同下工作；除尘系统将因空气喷吹产生的灰尘除去，保持环境干净。