CN113909118B - 一种零碳智能选煤工艺和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种零碳智能选煤工艺和系统，所述系统包括设备厂房、太阳能电池方阵、连接器和并网逆变器，其中设备厂房用于在设备厂房内安装煤炭分选设备且将太阳能电池方阵铺设在设备厂房房顶上；太阳能电池方阵用于将光能转换为电能，将电能用于提供给连接器和并网逆变器；连接器实现太阳能电池方阵、并网逆变器之间电气连接；并网逆变器将来自太阳能电池方阵的光电流变化为供给给国家电网的交流电。所述系统在光照充足的条件下，不仅仅实现了厂内用电负载用电的自给自足，还可以将太阳能电池方阵生产的多余电量售卖给国家电网或其他用电客户，进而基本实现了无需外部能源供给就能实现自我生产的零排放自我循环的生产目标。

Description

一种零碳智能选煤工艺和系统

技术领域

本发明属于环保分选煤炭技术领域，具体涉及一种零碳智能选煤工艺和系统，其具体为一种碳中和及循环经济的煤碳联合分选工艺与系统。

背景技术

煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一，进入二十一世纪以来，虽然煤炭的价值大不如从前，但毕竟目前和未来很长的一段时间之内煤炭还是我们人类的生产生活必不可缺的能量来源之一，煤炭的供应也关系到我国的工业乃至整个社会方方面面的发展的稳定，煤炭的供应安全问题也是我国能源安全中最重要的一环。

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、周期长、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，主要的代表工艺是风力干法选煤工艺。因此，与水洗相比，干选具备更广阔的需求和前景，在非常短的时期中，在我国及世界各地得到了大面积的推广。煤炭的含水量以及灰分、硫分是影响煤炭品质的重要因素。为了提高煤炭的品质，必须对煤炭进行脱水和分选。随着煤炭提质技术的开发，煤炭干燥和干选工艺在其中得到了广泛的应用，并且取得了显著的成效。

在煤炭分选过程中，不可避免地要使用动力能源供应，用于启动和维持各种动力机械工作，因此需要消耗能源；此外，无论是水洗选煤、还是干法选煤，不可避免地对周围环境造成一定影响。虽然说干法选煤比水洗选煤对环境的影响较小，没有对周围水体污染，但是也存在一定噪声和声光污染，还存在电力能源消耗。

发明内容

基于现有技术中存在的问题，本发明提供一种零碳智能选煤工艺和系统，其不仅仅解决了现有技术存在的环境污染问题，还基本上无需外部电力能源供给；其具体为一种碳中和及循环经济的煤碳联合分选工艺与系统。

依据本发明技术方案的第一方面，提供一种零碳智能选煤工艺，其包括以下步骤：

步骤H1，在设备厂房内安装煤炭分选设备，将太阳能电池方阵铺设在设备厂房房顶上；

步骤H2，搭建电气电路，将太阳能电池方阵经由连接器连接到并网逆变器；

步骤H3，并网逆变器输出侧一端连接到售电电表，并经由售电电表接入国家电网，也可以其他类型的电网；

步骤H4，并网逆变器输出侧的另一端连接厂内用电负载，优选将电能供给设备厂房内的负载用电；

步骤H5，国家电网的供能经由购电电表接入厂内用电负载，在步骤H4无法实现供能时，提供厂内用电负载的动力能源。

依据本发明技术方案的第二方面，提供一种零碳智能选煤系统，其与上述零碳智能选煤工艺配套使用，所述零碳智能选煤系统包括设备厂房、太阳能电池方阵、连接器和并网逆变器，其中设备厂房用于在设备厂房内安装煤炭分选设备且将太阳能电池方阵铺设在设备厂房房顶上；太阳能电池方阵用于将光能转换为电能，将电能用于提供给连接器和并网逆变器；连接器实现太阳能电池方阵、并网逆变器之间电气连接；并网逆变器将来自太阳能电池方阵的光电流变化为供给给国家电网的交流电。

其中，在设备厂房侧面设置有景观窗。设备厂房设置有日常通道。

进一步地，零碳智能选煤系统包括电网匹配段，其包括售电电表和购电电表，售电电表连接到并网逆变器输出侧一端，购电电表连接在国家电网与厂内用电负载之间。

优选地，在连接器和并网逆变器之间经由转换开关连接储能设备，储能设备用于在光照不足的情况下且太阳能电池方阵所产生的电能不足于供给生产所需要时，提供厂内用电负载所需要的生产动力。

进一步地，所述零碳智能选煤系统使用移动撬装式智能干法选煤系统，移动撬装式智能干法选煤系统安装在设备厂房内，移动撬装式智能干法选煤系统包括模块化分选模块和智能控制系统搭配，针对原煤实现系列化分选组合搭配模块化分选模块和智能控制系统搭配。

更进一步地，模块化分选模块具体包括输运模块、破碎模块、分选模块、净化模块和供风模块，所述输运模块、破碎模块、分选模块、净化模块和供风模块均采用封闭式独立运行。

优选地，整个移动撬装式智能干法选煤系统采用撬装设计，将构成移动撬装式智能干法选煤系统的输运模块、破碎模块、分选模块、净化模块和供风模块单独运到现场，在现场实现输运模块、破碎模块、分选模块、净化模块和供风模块的各模块连接即可投入运行；移动撬装式智能干法选煤系统安装过程中不使用混凝土且使用完全钢结构模块固定安装。

更优选地，移动撬装式智能干法选煤系统包括原煤破碎刮板输送、皮带输送机、分级筛、末煤皮带输送机、撬装式干选机、末精煤刮板输送机、末中煤刮板输送机、末矸石刮板输送机、鼓风机、布袋除尘器、引风机、块煤皮带输送机、IDS干选机、块精煤皮带输送机和块矸石皮带输送机，原煤破碎刮板输送机将原煤破碎且使用刮板输运方式将破碎之后的原煤转运到皮带输送机，经由皮带输运机将破碎之后的碎煤块输运到分级筛，分级筛设置在原煤筛分车间，分级筛用于筛分原煤，将原煤分成粒径大于6mm和粒径小于或等于6mm两部分的原煤；在原煤筛分车间上设置全密封的净化除尘系统，净化除尘系统用于原煤筛分车间除尘。

本发明的零碳智能选煤工艺和系统，尤其适用于露天矿的开采，其降低环境污染、降低能耗，其不仅仅解决了现有技术存在的环境污染问题，还基本上无需外部电力能源供给。同时进一步实现了智能化的现场调节，提高了煤炭的分选效果。

附图说明

图1为依据本发明的零碳智能选煤工艺的流程示意图；

图2为干法智能联合选煤工艺的流程示意图；

图3为图2中所使用的干法智能联合选煤的示意图；

图4为图3中双翼式智能碾压式破损系统的结构示意图；

图5为图4中的双翼式智能碾压式破损系统的双翼结构示意图；

图6是图4中的碾压式输运机构示意图；

图7是集群式风力净化系统的结构示意图；

图8是分布式互补供风系统的结构示意图。

图中附图标记所指示的部件名称如下：

1、原煤破碎刮板输送机；2、皮带输送机；3、分级筛；4、末煤皮带输送机；5、撬装式干选机；6、末精煤刮板输送机；7、末中煤刮板输送机；8、末矸石刮板输送机；9、鼓风机；10、布袋除尘器；11、引风机；12、块煤皮带输送机；13、IDS干选机；14、块精煤皮带输送机；15、块矸石皮带输送机；21、驱动电机；22、减速机；23、头轮；24、刮板；25、刮板链；26、破碎电机；27、三角带；28、翼板；29、尾轮；30、护板；2601、碾压装置；31、下槽箱；32上槽箱；33、液压支柱；41、撬装底座；42、检修门；43、净化腔；44、净化腔壁板；51、出风口；52、进风口；53、检修口；54、风阀；61、设备厂房；62、太阳能电池方阵；63、连接器；64、并网逆变器；65、售电电表；66、购电电表；67、景观窗；68、日常通道。

具体实施方式

下面将结合本发明专利实施例中的附图，对本发明专利实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明专利的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。

本发明提供一种零碳智能选煤工艺和系统，所述零碳智能选煤工艺包括以下步骤：

步骤H1，在设备厂房内安装煤炭分选设备，将光伏板，优选太阳能电池方阵62铺设在设备厂房房顶上；

步骤H2，搭建电气电路，将光伏板经由连接器连接到并网逆变器；

步骤H3，并网逆变器输出侧一端连接到售电电表，并经由售电电表接入国家电网，也可以其他类型的电网；

步骤H4，并网逆变器输出侧的另一端连接厂内用电负载，优选将电能供给设备厂房内的负载用电；

步骤H5，国家电网的供能经由购电电表接入厂内用电负载，在步骤H4无法实现供能时，提供厂内用电负载的动力能源。

如图1所示，与零碳智能选煤工艺配套的零碳智能选煤系统包括设备厂房61、太阳能电池方阵62、连接器63和并网逆变器64，其中设备厂房61用于在设备厂房内安装煤炭分选设备且将光伏板，优选太阳能电池方阵62铺设在设备厂房房顶上；太阳能电池方阵62用于将光能转换为电能，将电能用于提供给连接器63和并网逆变器64；连接器63应用于电气线路中,起着连接或断开电路的作用,实现光伏板、并网逆变器64之间电气连接；并网逆变器64通过电力电子开关的导通与关断来实现直流变交流的逆变功能，具体是将来自太阳能电池方阵62的光电流变化为可以并入国家电网的交流电。

优选地，在设备厂房61设置有景观窗67和日常通道68，景观窗67安装在设备厂房61的太阳光入射的设备厂房61侧面墙壁上，用于观察设备厂房61内设备的情况；日常通道68安装在设备厂房61侧面，用于日常进出维修设备厂房61内的设备。

进一步地，零碳智能选煤系统包括电网匹配段，其包括售电电表65和购电电表66，售电电表65连接到并网逆变器输出侧一端，购电电表66连接在国家电网与厂内用电负载之间，售电电表65用于计量太阳能电池方阵62所产生的出给国家电网的电量，购电电表66用于计量自国家电网供给给厂内用电负载的电量。

利用本发明的零碳智能选煤工艺和系统，在光照充足的条件下，不仅仅实现了厂内用电负载用电的自给自足，还可以将太阳能电池方阵62生产的多余电量售卖给国家电网或其他用电客户，进而基本实现了无需外部能源供给就能实现自我生产的零排放目标。

更进一步地，在并网逆变器前端连接有储能设备，用于储存多余的电能。具体地，在连接器63和并网逆变器64之间经由转换开关连接储能设备，储能设备用于在光照不足的情况下且太阳能电池方阵62所产生的电能不足于供给生产所需要时，提供厂内用电负载所需要的生产动力。

更进一步地，零碳智能选煤工艺和系统选用干法煤炭生产工艺和设备。

具体地，零碳智能选煤工艺和系统中所使用的干法智能联合选煤如下：其包括模块化分选模块和智能控制系统搭配，针对原煤实现系列化分选组合设计；模块化分选模块具体包括输运模块、破碎模块、分选模块、净化模块和供风模块等主模块，所述各个主模块均采用封闭式运行。整个干法智能联合选煤采用撬装设计，将构成干法智能联合选煤的各个主模块单独运到现场，在现场实现各模块连接即可投入运行。干法智能联合选煤安装过程中不使用混凝土，完全钢结构模块，一年四季均可迅速投入使用。

干法智能联合选煤中的分选模块的分选主机采用本申请人的超级干选机(大处理量干选机)，单位面积处理量增加40％，主选系统节能30％，实现了节能减排的国家要求。净化模块采用全布袋除尘系统，实现清风选；净化模块的主风机循环风为布袋过滤净化后的空气，在引风机负压系统与主风机工作系统中，设有风量分配调控装置；主风机循环风保持入料松散的同时引风机保持分选主机负压操作，含尘气流全部经过布袋过滤，排放浓度远低于国家要求的粉尘排放标准。

原煤准备及各转载点设封闭式吸尘点，可采用布袋除尘与喷雾降尘共同处理粉尘，避免煤尘飞扬。如在受煤处理器顶部采用封闭，夏季采用湿法喷雾降尘。在冬季时采用干式布袋除尘，保证了选煤系统环保达标。为筛分机配专用除尘器，解决筛分粉尘问题。除尘器收集的细粉采用加湿搅拌工艺，煤粉按发热量掺入精煤产品。干法智能联合选煤可根据煤质情况可配置选前脱粉和选后深度脱粉系统。沙土或煤粉含量较大时选前脱粉可大大减少扬尘量，改善作业环境。煤质较好时原煤可不脱粉分选，提高精煤回收率。工艺流程机动灵活，可根据煤质调整实现全级入选或部分入选。

本发明的干法智能联合选煤采用智能控制系统搭配，其全部采用数字化管理能与煤矿调度室中心信息共享，联机联动；在本发明的干法智能联合选煤采用的智能化控制中，各模块配有多重测控装置以及数据分析软件，无需操作人员，实现“黑灯工厂”设计。

此外，本发明的干法智能联合选煤包括双翼翻转式原煤受煤系统、IDS X射线块煤干选机、大处理量干选机和净化除尘系统(净化系统或净化循环系统)，以及输运模块中的皮带综合保护系统。

双翼翻转式原煤受煤系统根据入料量及后续设备承受力，自动调整刮板速度，在保持分选效果和在后续设备负载率允许情况下，保持系统最佳给料量状态；当有超大物料、超长物料时，实现声、光报警，配合机械臂自行清理；对卸料车辆和当刮板破碎机负荷进行检测，自动启停侧翻装置。对过载和其他故障报警停机。

IDS X射线块煤干选机对原煤分级筛各产品数量进行自动测量和显示，利于各分选设备给料量调整到所有并联单机的最近入料量范围。对IDS分选机，可同时在来料和矸石皮带安装在线测灰系统，对矸中带煤异常情况进行和分选参数及时自动调整动作。

大处理量干选机对给料，精煤和矸石量进行检测和显示，监控设备负荷率。对原煤和精煤灰分进行在线检测。依据原煤和精煤灰分变化实现干选机操作参数自动调整。调整参数包括给料量，布风量，床面角度，中煤量控制翻板等。

净化除尘系统采用全布袋除尘，清风选煤；在负压引风系统与循环风工作系统中，设置风量自动分配调控装置。净化除尘系统自动检测除尘器进口和出口粉尘浓度以及进出口压差，并针对阻力变化实现各风室自动反吹和振打，保持除尘器最佳工作状态。除尘下来的煤粉首先进行加湿搅拌测定煤粉水分并控制喷水量。原煤准备及卸料点设密闭吸尘点，实现粉尘浓度检测和喷淋装置连锁控制，喷淋装置在飞扬粉尘达到一定值时启动，并可控制水量大小。

输运模块中的皮带综合保护系统对皮带给料量自动测定，变频调速保持给料稳定，对皮带跑偏，撕裂等进行检测，报警，控制和保护。

进一步地，如图2所示，本发明的一种零碳智能选煤工艺包括以下步骤：

步骤S1，一级破碎步骤，对于自矿坑中挖掘出的粒径大于10米的巨型块煤，先进行一级破碎为粒径小于10米的块煤；

步骤S2，二级破碎步骤，将一级破碎之后得到的块煤，输运到指定场地，进行二级破碎，在二级破碎阶段得到粒径小于300mm块煤；

步骤S3，对二级破碎之后得到的块煤和混合的煤粉进行分选处理，其中对粒径80mm-300mm的原煤采用IDS X射线智能块煤分选机(“IDS”为“智能干法分选”的缩写)进行分选，对粒径0-80mm的原煤采用组装式模块化分选单元进行分选。

其中，步骤S3中，对粒径0-80mm的原煤采用组装式模块化分选单元进行分选包括初处理步骤和分级细分选步骤，其中初处理步骤就是将大粒径块煤进行粗筛分处理，具体就是将粒径大于6mm的块煤筛分出去。针对粒径0-80mm的原煤分选为粒径的小于6mm的末煤(含等于6mm的煤块)和粒径的大于6mm的块煤，直接将粒径的小于6mm的末煤送至煤仓存储待用。

分级细分选步骤具体指代对粒径的大于6mm的块煤进一步分选。本发明相对于现有技术中的粗分选，采用分级细分选，也就是充分利用各个分选模块的分选优势来最大化实现原煤的精选和优选，因此本发明中所涉及的物料粒径有明确的界定或划分。本发明中，术语所指代的物料粒径如下：“块”指代6mm-80mm粒级，“末”指代0mm-6mm粒级；其相对于原有的“粗粒”、“细粒”等分级，进一步地细化分选原煤，比原煤分选更准确，确保分选出来的原煤更适应于各种应用场合。

本发明的零碳智能选煤工艺中的分级细分选包括以下步骤：

原煤分级步骤S31，对经过粗分之后的6mm-80mm原煤经由6mm-80mm原煤带式输送机输送至筛分车间，采用C-ZM干选机(“C-ZM”为“超级智能干选机”的缩写，超级智能干选机为本申请发明的大处理量、智能控制的干法分选机)进行分选；6mm-80mm原煤带式输送机优选6mm-80mm原煤皮带机。

块煤转载及干燥步骤S32，经由C-ZM干选机分选得到的精煤经由6mm-80mm精煤产品带式输送机输送至精煤仓待用，将得到的矸石产品经脱介处理后由6mm-80mm矸石带式输送机转载至6mm-80mm分选矸石带式输送机；优选地，经由6mm-80mm分选矸石带式输送机将矸石产品回填矿坑；

再次分选转载及干燥步骤S33，将经由C-ZM干选机分选得到的中煤，再次送返回至C-ZM干选机输料端，进行二次分选转载。

如图3所示，其具体包括原煤破碎刮板输送机1、皮带输送机2、分级筛3、末煤皮带输送机4、撬装式干选机5、末精煤刮板输送机6、末中煤刮板输送机7、末矸石刮板输送机8、鼓风机9、布袋除尘器10、引风机11、块煤皮带输送机12、IDS干选机13、块精煤皮带输送机14和块矸石皮带输送机15。

原煤破碎刮板输送机1将原煤破碎且使用刮板输运方式将破碎之后的原煤转运到皮带输送机2，经由皮带输运机2将破碎之后的碎煤块输运到分级筛3，分级筛3设置在原煤筛分车间，分级筛3用于筛分原煤，将原煤分成粒径大于6mm和粒径小于或等于6mm两部分的原煤；在原煤筛分车间上设置全密封的净化除尘系统，净化除尘系统用于原煤筛分车间除尘。

进一步地，在分级筛3后端设置末煤皮带输送机4和块煤皮带输送机12，末煤皮带输送机4用于将原煤由分级筛3运输至撬装式干选机5，块煤皮带输送机12用于将经由分级筛3筛分得到的块煤运输至IDS干选机13，IDS干选机13用于粒径80mm-300mm的块煤分选。优选地，IDS干选机13选用IDS X射线智能块煤分选机，采用IDS干选机13分选出的块精煤经由块精煤皮带输送机14输运到精块煤仓储运，采用IDS干选机13分选出的矸石经由块矸石皮带输送机15输运到矸石仓储运或直接回填到露天矿的矿坑中。撬装式干选机5用于粒径0-80mm的原煤分选，分选出的粒径0-6mm煤粉直接送至煤粉仓备用，分选出的粒径6mm-80mm的精煤经由末精煤刮板输送机6送至精煤仓待运，分选出的矸石经由末矸石刮板输送机8送至矸石仓待运，所述矸石经转运之后回填至露天矿矿坑或用于建筑材料等；分选出的中煤经由末中煤刮板输送机7送至中煤仓，经由中煤仓转运之后进入二次分选。更进一步地，在撬装式干选机5上设置全密封的净化除尘系统，使得全系统无外泄污染物，净化除尘系统经由布袋除尘器10除尘，使用鼓风机9将来自撬装式干选机5的含尘气体鼓入布袋除尘器10，将经过布袋除尘器10过滤干净的洁净气体经由引风机11回送至撬装式干选机5使用。

如图4所示的双翼式智能碾压式破损系统，其包括双翼结构的送料装置、刮板式强制输料机构、碾压式破碎机构和智能料量检测机构，其中双翼结构的送料装置将置于双翼板上的物料倾倒到刮板式强制输料机构的输送带上，刮板式强制输料机构对来自于双翼结构的送料装置的物料施加平行驱动力，将物料送至碾压式破碎机构中且进行破碎处理，智能料量检测机构用于检测双翼结构的送料装置单位时间内送入的物料量。

更进一步地，结合如图5所示的双翼式智能碾压式破损系统的双翼结构示意图可知，双翼结构的送料装置包括左右对称设置的翼板28，在翼板28下设置有支撑的液压支柱33，液压支柱33的一端连接在翼板28中上部，液压支柱33的另一端连接在下槽箱31和上槽箱32之间，通过液压支柱33的伸缩来实现翼板28抬升或张开及闭合。又如图6所示，在上槽箱32上部设置刮板链25，翼板28倾倒下来的物料直接倾倒到刮板链25上，经过刮板链25向碾压式破碎机构输运。沿图4“A-A”视图就可以得到图5所示结构，沿图4“B-B”视图就可以得到图6所示结构。

优选地，在下槽箱31和上槽箱32之间设置有支撑板，下槽箱31的外侧壁通过支撑板与上槽箱32的外侧壁连接在一起，翼板28与前述支撑板的上端通过枢轴连接，也就是翼板28通过枢轴的转动作用可以实现围绕支撑板上端点转动。更优选地，在翼板28侧面设置智能料量检测机构，智能料量检测机构用于检测双翼结构的送料装置单位时间内送入的物料量或计量任意一段作业时间内送入的物料量。更进一步地，智能料量检测机采用红外线计量检测装置，将红外线测量柱成对地设置物料进入侧的翼板两侧，通过红外线测量柱来检测送入物料的速度、物料截面等光学数据，优选地将红外线测量柱得到的数据通过无线或有线的方式传送到中央控制平台进行监控处理。通过智能料量检测机也可以检测物料是否堆积或刮板式强制输料机构的处理量是否不适配。

图4所示的双翼式智能碾压式破损系统，其中的刮板式强制输料机构包括驱动电机21、减速机22、头轮23、刮板24、刮板链25和尾轮29，驱动电机21采用大功率交流电机，驱动电机21用于驱动减速机22带动头轮23转动，其输出的动力经由减速机22传递给头轮23，头轮23用于带动刮板链26，使得刮板链26在碾压式破损系统主体输送料槽内移动，进而带动物料前移。头轮23、刮板24、刮板链25和尾轮29设置在一条直线上，也就是头轮23、刮板24、刮板链25和尾轮29沿着物料输运方向进行设置，通过头轮23和尾轮29来协调调整物料的前进方向，刮板链25连接在头轮23和尾轮29之间，通过头轮23转动来带动刮板链25的转动，在刮板链25上设置刮板24，刮板24带动物料输运前进。

进一步地，在碾压式破损系统主体输送料槽内设置有堵料探测器，其用于监测刮板输送机主体输送料槽内物料是否堵塞。刮板链26用于连接与碾压式破损系统主体输送料槽垂直设置的刮板，刮板在刮板链26的带动下推动物料前移。同时在碾压式破损系统主体输送料槽内设置断链指示器，其用于监测刮板链是否断开。碾压式破损系统主体输送料槽，即箱体用于承载刮板25、刮板链26及物料。更进一步地，在碾压式破损系统主体输送料槽端部设置有尾轮29，刮板链缠绕在尾轮29上，尾轮29用于改变刮板链方向。

在另外的实施例中，在物料输运前进方向上设置碾压式破碎机构，碾压式破碎机构包括碾压装置2601、三角带27、破碎电机26和护板30，破碎电机26输出的动力经由三角带27传递到碾压装置2601，碾压装置2601对大块煤块进行碾压破碎，在碾压装置2601的前端设置单向的护板30，使得进入的大块煤块只能沿着物料输运前行。护板30具有两方向的作用，一是防止碾压破碎过程崩散出来的碎煤块逃逸出碾压装置，二是防止进入碾压过程中的大块煤块回退。更进一步地，在尾轮29处设置张紧机构，张紧机构用于适度调节刮板链25的张紧程度。

本发明干法智能联合选煤采用如图7所示的集群式风力净化系统，集群式风力净化系统作为本发明干法智能联合选煤中的一个组合模块，可以设置在任意分选阶段或任意分选级。集群式风力净化系统包括撬装底座41、净化腔43和净化腔壁板44，撬装底座41用于拖拽式安装风力净化系统，其安装在风力净化系统底部，可以整体性移动风力净化系统。根据生产需要，可以将集群式风力净化系统拖拽到指定生产场所，然后使用固定机构将集群式风力净化系统固定在指定生产场所；完成阶段性生产任务之后，可以将集群式风力净化系统拖拽移动到下一生产场所。集群式风力净化系统中的风力净化系统用于上一级分选端所产生的含尘气体，也就是含尘气体从风力净化系统的进入口进入，除尘之后的洁净气体从风力净化系统的出气口排出。风力净化系统主要由净化腔43、布袋除尘器10和净化腔壁板44组成，含尘气体从布袋除尘器10内筒中流过，透过布袋除尘器10的除尘作用，洁净气体透过布袋除尘器，即洁净气体自布袋除尘器内筒渗透到布袋除尘器外筒进入净化腔43，洁净气体通过净化腔43经由出气口排出。优选地，在净化腔43周围设置净化腔壁板44，净化腔壁板44用于设定净化气体的流通范围。

进一步地，本发明干法智能联合选煤采用大容量净化除尘系统，与现有技术相比较，现有的小容量布袋净化除尘无法适用于本发明大处理量分选的需要，因此本发明干法智能联合选煤采用集群式风力净化系统，集群式风力净化系统的显著特点就是采用多个除尘腔室，在除尘腔室之间使用净化腔壁板来分割，由净化腔壁板围绕成为的净化腔，大容量布袋除尘器悬挂在净化腔中。优选地，通过集中管道将多条布袋除尘器的集约到一个或多个进风口，具体设置依据现场风流的强度和风流的流量，尤其是处理气体流量、过滤风速、除尘效率、进口粉尘浓度、排放浓度、滤袋规格数量、除尘骨架规格数量、电磁脉冲阀规格数量、压力损失、漏风率、耗钢量、引风机规格型号、除尘器的长宽高等来选择进风口的数量。更进一步地，布袋除尘器一般选用长度为4米-15米、直径为15厘米-50厘米的透过率高的布袋除尘器。本发明中的布袋除尘器选用无龙骨和无除尘骨架的布袋除尘器，这样便于大气流过滤使用。优选长度6米长、直径20厘米的防静电纤维除尘布袋。

更进一步地，在集群式风力净化系统侧面设置检修门42，检修门42用于日常维修或应急处理故障，优选地依据集群式风力净化系统整体容量设置检修门的数量，检修门一般设置在风力净化系统外侧且靠近撬装底座处，这样便于检修人员进出或进入。

本发明干法智能联合选煤采用如图8所示的分布式互补供风系统；所述分布式互补供风系统采用立体交叉进风结构，其包括如图8上半部分所示的第一供风体和如图8下半部分所示的第二供风体，第一供风体与第二供风体交叉错位布置，第一供风体包括一个进风口52和平行设置的两排出风口51，并且第一供风体的第一排出风口数量不等于第二排出风口数量，如图8所示，第一排出风口为3个，第二排出风口为4个。第二供风体包括一个进风口52和平行设置的两排出风口51，并且第二供风体的第一排出风口数量等于第二排出风口数量，如图8所示，第一排出风口为5个，第二排出风口为5个。

优选地，在出风口51处设置有风阀54，通过风阀54来控制风速和流量；在供风体末端，即与设置进风口相对应的一端设置有检修口52，用于分布式互补供风系统的日常检修和风道中的沉淀物等的清理。

如图8所示设计的分布式互补供风系统，对应于本发明干法智能联合选煤大处理的煤炭分选应用，在煤层厚积的地方或块煤量大的地方设置密集的出风口，在煤层稀薄的地方或煤粉量大的地方设置较少的出风口，以使供风量适应于在振动干选床上形成均匀的分选风力，进而形成悬浮均匀的振动分选“混流”层。更进一步地，根据实际生产的需要设置第三供风体，如图8所示，在第一供风体下部且在第二供风体右部设置第三供风体。在实际生产中，根据煤层的厚度，通过每一供风体施加不同强度的供风，实现按需供风、达到按需分选的技术效果。更进一步地，在每一进风风道上设置风力检测器，用于检测风量和风速，其将检测到的数据传递给分布式互补供风系统的中央控制器，通过中央控制器来计算出实际供风量，根据煤层分选的需要所反馈回来的信号来调节设置在出风口的风阀，进而按需供风。

更进一步地，统筹本发明干法智能联合选煤各个组成部分之间的冗余设计和各个组成部件之间的分选、筛分和输运之间的工作协调。

本发明的零碳智能选煤工艺和系统相比于现有技术具有以下技术优点：

1.1生产能力系列化、生产工艺多样化

零碳智能选煤工艺和系统因地制宜设有筛分、破碎、除尘等工艺，保证了较高的选煤效率和较低的基建投资和生产费用。同时根据露天矿特点和选煤厂的能力要求，通过设计开发出100～600t/h各种厂型规模的撬装式干法选煤系统技术方案；根据产品销售市场和中国动力煤大部分为低阶煤，易碎、易风化、易泥化的特点，又设计开发了原煤脱粉，结合块煤X射线智能分选的300-0mm全粒级干选等多种工艺方案。

1.2工艺系统简单灵活

零碳智能选煤工艺和系统采用主要设备为大型、高效、可靠的大处理量干选机，分选性能好、单机处理量大。由于零碳智能选煤工艺和系统的设备台数减少，生产工艺系统得到简化，生产费用降低。优选地，基于市场和用户的要求，零碳智能选煤工艺和系统可设有直接旁路系统和在线灰分检测系统，可随时调整产品结构，满足不同用户的不同要求。原煤可全部入洗，也可部分入洗，生产系统具有较大的灵活性。

1.3建设周期短、建厂速度快

零碳智能选煤工艺和系统中，从主机、辅助设备、非标部件、地面生产系统中所有建构筑物、车间、栈桥到仓储设施，甚至附属设施均来源于本申请人的工厂制造或现场制造。由于零碳智能选煤工艺和系统全采用钢结构组合式模块布置，便于拆卸和搬运，每个模块都设有外维护，既防风、防雨，又隔热，服务年限长。地面以上建构筑物均来自现场制作，施工现场只需要拼装，模块式钢结构将设备、非标、土建结构等融为一体，土建工程量大幅减少。工厂化制造精度高，产品质量有保障，有利于保证工程质量，提升现场施工效率，综合工期短。一般情况下1～2个月左右即可建成，实现当年建设、当年投产见效。

1.4厂房体积小、占地面积省

从布置结构上看零碳智能选煤工艺和系统，本发明零碳智能选煤工艺和系统利用物料的重力自流输送，运输设备台数少，采用模块布置后设备之间高差很小，布置非常紧凑，从而使得生产厂房高度低、连接栈桥短、占地面积小、建筑体积小，模块化体积只相当国内同规模传统厂房(钢筋混凝土结构)的1/3左右，减少了占地面积，节约了基建投资。另外可根据露天矿矿井能力和用户资金情况实现分期建设，滚动发展。

1.5自动化水平高、生产效率高、加工费用低

零碳智能选煤工艺和系统除配置有先进的大型干选设备外，还采用了先进合理、实用可靠的控制技术,自动化程度高，装备了以PLC为控制主机的集中控制系统，实现有人巡视无人值守，大大缩短了开、停车时间。减少了全厂的劳动定员，提高了生产效率，真正起到了减员提效的作用。1座600t/h(3.0Mt/a)的新型高效选煤厂主厂房每班劳动定员只需3～5人，生产效率高大大提高。

此外，由于减少了建筑体积，设备紧凑、运输距离短,故又可减少电耗和材料的消耗，加工费用低。据统计，其电耗为传统选煤厂的0.5～0.7倍，加工费仅为传统选煤厂的1/2左右。同时在厂型和装备水平完全一样的情况下，采用撬装设计要比采用常规干选厂设计节省总投资30％以上。

1.6移动式布局合理，适合露天矿坑下排矸使用

干法智能联合选煤移动和拆装方便，可在露天矿开采工作面随采煤机定期移动。可实现露天坑就地排矸，减少了矸石无效运输。提高了商品煤质量，同时可对露天矿薄煤层煤，夹矸煤，顶底板煤，风氧化煤等劣质弃煤进行分选回收，降低了露天矿剥采比，提高了采煤效率。对弃煤回收不但有效利用了煤炭资源并杜绝了脏杂煤堆场自燃造成的环境污染。

1.7适应性强

干法智能联合选煤因具有生产能力系列化、生产工艺多样化、系统可分期建设等特点，使其适应性很强，基本可以满足各种类型的大、中、小选煤厂使用。模块化设计具有复制性和普遍性，有利于节约设计周期。目前已形成单系统100～600t/h(即0.60～3.60Mt/a)生产能力，当采用双系统或多系统时，则可满足小时能力大于1200t/h的特大型选煤厂的需要。

1.8社会效益

干法智能联合选煤的主要环节均已具备实现装配式建筑的条件，大量的现场工作可在生产车间完成，现场只需安装，达到了减少安全事故、节约人力资源的目的。“全系统”撬装式钢结构选煤厂的实现，不仅有利于加快施工进度，提高建设质量。撬装式选煤系统采用节能型超级干选机不用水，耗电量低，既可以节能减排，还可以减少建筑垃圾的产生，利国利民，绿色环保，是应该倡导的建设模式。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种零碳智能选煤工艺，其特征在于，零碳智能选煤工艺采用零碳智能选煤系统，零碳智能选煤工艺包括以下步骤：

步骤S1，一级破碎步骤，对于自矿坑中挖掘出的粒径大于10米的巨型块煤，先进行一级破碎为粒径小于10米的块煤；

步骤S2，二级破碎步骤，将一级破碎之后得到的块煤，输运到指定场地，进行二级破碎，在二级破碎阶段得到粒径小于300mm块煤；

步骤S3，对二级破碎之后得到的块煤和混合的煤粉进行分选处理，其中对粒径80mm-300mm的原煤采用智能干法射线智能块煤分选机进行分选，对粒径0-80mm的原煤采用组装式模块化分选单元进行分选；对粒径0-80mm的原煤采用组装式模块化分选单元进行分选包括初处理步骤和分级细分选步骤，其中初处理步骤就是将大粒径块煤进行粗筛分处理，即将粒径大于6mm的块煤筛分出去；针对粒径0-80mm的原煤分选为粒径的小于6mm的末煤以及等于6mm的煤块和粒径的大于6mm的块煤，直接将粒径的小于6mm的末煤送至煤仓存储待用；

分级细分选步骤包括以下步骤：

原煤分级步骤S31，对经过粗分之后的6mm-80mm原煤经由6mm-80mm原煤带式输送机输送至筛分车间，采用大处理量、智能控制的干法分选机进行分选；6mm-80mm原煤带式输送机采用6mm-80mm原煤皮带机；

块煤转载及干燥步骤S32，经由大处理量、智能控制的干法分选机分选得到的精煤经由6mm-80mm精煤产品带式输送机输送至精煤仓待用，将得到的矸石产品经脱介处理后由6mm-80mm矸石带式输送机转载至6mm-80mm分选矸石带式输送机，经由6mm-80mm分选矸石带式输送机将矸石产品回填矿坑；

再次分选转载及干燥步骤S33，将经由大处理量、智能控制的干法分选机分选得到的中煤，再次送返回至大处理量、智能控制的干法分选机输料端，进行二次分选转载；

所述零碳智能选煤系统使用移动撬装式智能干法选煤系统，移动撬装式智能干法选煤系统安装在设备厂房内，移动撬装式智能干法选煤系统包括模块化分选模块和智能控制系统搭配，针对原煤实现系列化分选组合搭配模块化分选模块和智能控制系统搭配；模块化分选模块具体包括输运模块、破碎模块、分选模块、净化模块和供风模块，所述输运模块、破碎模块、分选模块、净化模块和供风模块均采用封闭式独立运行；整个移动撬装式智能干法选煤系统采用撬装设计，将构成移动撬装式智能干法选煤系统的输运模块、破碎模块、分选模块、净化模块和供风模块单独运到现场，在现场实现输运模块、破碎模块、分选模块、净化模块和供风模块的各模块连接即可投入运行；移动撬装式智能干法选煤系统安装过程中不使用混凝土且使用完全钢结构模块固定安装；

移动撬装式智能干法选煤系统包括原煤破碎刮板输送机（1）、皮带输送机（2）、分级筛（3）、末煤皮带输送机（4）、撬装式干选机（5）、末精煤刮板输送机（6）、末中煤刮板输送机（7）、末矸石刮板输送机（8）、鼓风机（9）、布袋除尘器（10）、引风机（11）、块煤皮带输送机（12）、IDS干选机（13）、块精煤皮带输送机（14）和块矸石皮带输送机（15），原煤破碎刮板输送机（1）将原煤破碎且使用刮板输运方式将破碎之后的原煤转运到皮带输送机（2），经由皮带输运机（2）将破碎之后的碎煤块输运到分级筛（3），分级筛（3）设置在原煤筛分车间，分级筛（3）用于筛分原煤，将原煤分成粒径大于6mm和粒径小于或等于6mm两部分的原煤；在原煤筛分车间上设置全密封的净化除尘系统，净化除尘系统用于原煤筛分车间除尘；

所述破碎模块采用双翼式智能碾压式破损系统，双翼式智能碾压式破损系统的送料装置包括左右对称设置的翼板，在翼板下设置有支撑的液压支柱，液压支柱的一端连接在翼板中上部，液压支柱的另一端连接在下槽箱和上槽箱之间，通过液压支柱的伸缩来实现翼板抬升或张开及闭合；在上槽箱上部设置刮板链，翼板倾倒下来的物料直接倾倒到刮板链上，经过刮板链向碾压式破碎机构输运；在下槽箱和上槽箱之间设置有支撑板，下槽箱的外侧壁通过支撑板与上槽箱的外侧壁连接在一起，翼板与前述支撑板的上端通过枢轴连接，翼板通过枢轴的转动作用实现围绕支撑板上端点转动；在翼板侧面设置智能料量检测机构，智能料量检测机构用于检测双翼结构的送料装置单位时间内送入的物料量或计量任意一段作业时间内送入的物料量；智能料量检测机采用红外线计量检测装置，将红外线测量柱成对地设置物料进入侧的翼板两侧，通过红外线测量柱来检测送入物料的速度、物料截面的光学数据，将红外线测量柱得到的数据通过无线或有线的方式传送到中央控制平台进行监控处理；通过智能料量检测机检测物料是否堆积或刮板式强制输料机构的处理量是否不适配；

双翼式智能碾压式破损系统的刮板式强制输料机构包括驱动电机、减速机、头轮、刮板、刮板链和尾轮，驱动电机用于驱动减速机带动头轮转动，其输出的动力经由减速机传递给头轮，头轮用于带动刮板链，使得刮板链在碾压式破损系统主体输送料槽内移动，进而带动物料前移；头轮、刮板、刮板链和尾轮设置在一条直线上，通过头轮和尾轮来协调调整物料的前进方向，刮板链连接在头轮和尾轮之间，通过头轮转动来带动刮板链的转动，在刮板链上设置刮板，刮板带动物料输运前进；在碾压式破损系统主体输送料槽内设置有堵料探测器，其用于监测刮板输送机主体输送料槽内物料是否堵塞；刮板链用于连接与碾压式破损系统主体输送料槽垂直设置的刮板，刮板在刮板链的带动下推动物料前移；在碾压式破损系统主体输送料槽内设置断链指示器，其用于监测刮板链是否断开；在碾压式破损系统主体输送料槽端部设置有尾轮，刮板链缠绕在尾轮上，尾轮用于改变刮板链方向。

2.根据权利要求1所述的零碳智能选煤工艺，其特征在于，零碳智能选煤系统进一步包括设备厂房（61）、太阳能电池方阵（62）、连接器（63）和并网逆变器（64），其中设备厂房（61）用于在设备厂房内安装煤炭分选设备且将太阳能电池方阵铺设在设备厂房房顶上；太阳能电池方阵（62）用于将光能转换为电能，将电能用于提供给连接器（63）和并网逆变器（64）；连接器（63）实现太阳能电池方阵、并网逆变器（64）之间电气连接；并网逆变器（64）将来自太阳能电池方阵（62）的光电流变化为供给给国家电网的交流电；

零碳智能选煤系统进一步包括下面的使用步骤：

步骤H1，在设备厂房内安装煤炭分选设备，将太阳能电池方阵铺设在设备厂房房顶上；

步骤H2，搭建电气电路，将太阳能电池方阵经由连接器连接到并网逆变器；

步骤H3，并网逆变器输出侧一端连接到售电电表，并经由售电电表接入国家电网；

步骤H4，并网逆变器输出侧的另一端连接厂内用电负载，将电能供给设备厂房内的负载用电；

步骤H5，国家电网的供能经由购电电表接入厂内用电负载，在步骤H4无法实现供能时，提供厂内用电负载的动力能源。

3.根据权利要求2所述的零碳智能选煤工艺，其特征在于，在设备厂房（61）侧面设置有景观窗（67）；景观窗安装在设备厂房的太阳光入射的设备厂房侧面墙壁上，用于观察设备厂房内设备的情况。

4.根据权利要求2所述的零碳智能选煤工艺，其特征在于，设备厂房（61）设置有日常通道（68）；日常通道安装在设备厂房侧面，用于日常进出维修设备厂房内的设备。

5.根据权利要求2所述的零碳智能选煤工艺，其特征在于，零碳智能选煤系统包括电网匹配段，其包括售电电表（65）和购电电表（66），售电电表（65）连接到并网逆变器输出侧一端，购电电表（66）连接在国家电网与厂内用电负载之间。

6.根据权利要求2所述的零碳智能选煤工艺，其特征在于，在连接器（63）和并网逆变器（64）之间经由转换开关连接储能设备，储能设备用于在光照不足的情况下且太阳能电池方阵（62）所产生的电能不足于供给生产所需要时，提供厂内用电负载所需要的生产动力。

7.根据权利要求2所述的零碳智能选煤工艺，其特征在于，零碳智能选煤系统采用集群式风力净化系统，集群式风力净化系统包括撬装底座，撬装底座用于拖拽式安装风力净化系统，撬装底座安装在风力净化系统底部，撬装底座整体性移动风力净化系统。

8.根据权利要求7所述的零碳智能选煤工艺，其特征在于，根据生产需要，将集群式风力净化系统拖拽到指定生产场所，然后使用固定机构将集群式风力净化系统固定在指定生产场所；完成阶段性生产任务之后，将集群式风力净化系统拖拽移动到下一生产场所；集群式风力净化系统中的风力净化系统用于上一级分选端所产生的含尘气体，也就是含尘气体从风力净化系统的进入口进入，除尘之后的洁净气体从风力净化系统的出气口排出。

9.根据权利要求7所述的零碳智能选煤工艺，其特征在于，风力净化系统包括净化腔、布袋除尘器和净化腔壁板，含尘气体从布袋除尘器内筒中流过，通过布袋除尘器的除尘作用，洁净气体透过布袋除尘器，即洁净气体自布袋除尘器内筒渗透到布袋除尘器外筒进入净化腔，洁净气体通过净化腔经由出气口排出；在净化腔周围设置净化腔壁板，净化腔壁板用于设定净化气体的流通范围。

10.根据权利要求2所述的零碳智能选煤工艺，其特征在于，零碳智能选煤系统采用分布式互补供风系统，所述分布式互补供风系统采用立体交叉进风结构，其包括第一供风体和第二供风体，第一供风体与第二供风体交叉错位布置，第一供风体包括一个进风口和平行设置的两排出风口，并且第一供风体的第一排出风口数量不等于第二排出风口数量。