赛默飞世尔科技在线煤质分析仪CQM 在平朔安家岭选煤厂装车站的应用
中煤平朔煤业有限责任公司，为中国中煤能源集团的核心生产企业。公司现拥有安太堡、安家岭两座特大型露天矿，井工一矿、井工二矿、井工三矿、井东煤业四座大型现代化井工矿，五座配套洗煤厂和两条铁路专用线，是我国目前规模最大、现代化程度最高的露井联采煤炭企业。在建的东露天煤矿项目包括露天矿、选煤厂和铁路专用线三个单项工程，其中露天矿设计原煤生产能力2000万吨。2010年平朔公司煤炭产量突破一亿吨，外运商品煤7063万吨。产品质量稳定可靠、发热量均衡、品种多样，远销台湾、日本、韩国等地和五大电力公司及浙电、粤电等地方大型电力企业，在国内和国际市场上享有较高声誉。
安家岭露天煤矿是继1987年建成的中国最大的安太堡露天煤矿之后，在2000年平朔公司建成的又一座同样规模的采选一体的特大型露天煤矿。该矿采用“单斗电铲—卡车—半固定破碎站—带式输送机”半连续开采工艺，设计原煤产量10.00Mt ，2010年原煤产量已经达到2300万吨。与其配套的安家岭选煤厂，为年处理能力1500万吨的特大型选煤厂，洗煤工艺为重介洗选，末煤通过旋流器洗选，煤泥滤饼通过压滤车间100%回收。该选煤厂有3个主洗选系统，2个排矸系统，可编程序控制器PLC 控制，产品为精煤、洗中煤、煤泥及排矸产品。经过后期的调试改造，目前该选煤厂年原煤处理能力超过了2000万吨，在2010年
选煤厂处理能力达到2300万吨。外运产品主要是出口及内销平二（发热量5500大卡/公斤），平七（发热量5200大卡/公斤）及平三（发热量5000大卡/公斤）煤。国内外用户对煤质的要求日趋严格，超出允许误差，就要降价甚至拒收，因此配煤工作一刻也不容疏忽。
平朔矿区的含煤地层属于石炭二叠系。其成煤环境自下而上分别为海陆交替相和陆相。所以矿区内四个主要煤层的灰分、硫分差异很大。因此，采出的原煤（毛煤）必须全部经过混配、洗选加工，才能符合用户对煤质的要求。配煤妥善合理，不但能够增加优质煤的品种和数量，而且还能使高灰分的煤、煤泥都尽可能的变成效益更好的煤种，达到物尽其用，从而为企业增加显著的经济效益。
平朔露天矿的配煤工作必须从工作面配采开始，经过选煤厂卸煤口搭配，进入选煤厂系统，再经过原煤储煤堆、给料机返煤到缓存仓的进一步混配，进入选煤厂洗选系统。洗选处理后，产出精煤、洗中煤、煤泥、排矸产品煤，入精煤仓、混煤堆、排矸产品煤堆。通过装车皮带，对各产品煤返煤装车配煤，以使煤质达到用户对煤质合同规格的要求。因此，装车配煤也是一个非常重要的环节，而且是产品煤离开矿区最后的一个环节。
为了把好装车配煤这一重要关口，平朔公司决策引进一台赛默飞世尔科技公司生产的在线煤质分析仪CQM ，试用已经将近一年。以下对CQM 在线煤质分析仪在安家岭选煤厂装车站的使用情况做一介绍，同时把在两个井工矿选煤厂将要安装的两台ECA 的用途及目的做一简单介绍。 一、安家岭露天矿原煤情况
安家岭露天矿可采煤层主要有4-1、4-2、9、11号四层，各煤层的煤质特点：4-1号煤灰分较高，硫分较低，洗选性中等；4-2号煤灰分中等，硫分中等，洗选性好；9号煤灰分较低，硫分较高，洗选性好；11号煤灰分较高，硫分较高，洗选性差。为了提高洗选回收率，控制产品煤硫分，煤质地测部根据各煤层的煤质特点及商品煤计划，制定并下达每班的各煤层配煤指令，矿方严格按照配煤指令出煤，这样就保证了选煤厂煤源合格。
表1 2011年安家岭露天煤矿煤层及煤质情况一览表
4-1及4-2号煤
9号煤
11号煤
图1 安家岭露天矿坑各煤层工作面
二、选煤厂地面配煤系统（图2）
图2 安家岭矿及其选煤厂煤质控制系统图
⑴卸煤口系统
安家岭选煤厂主要有两个受煤口，每个口的破碎能力为
2500t/h。配煤人员依据配煤要求下达配煤指令，安家岭矿按配煤指令进行工作面配采，具体搭配控制点在卸煤口。选煤厂每个卸煤口都设有绿、黄、红三个信号灯，通过信号灯控制矿用卡车的卸煤比例，如4-1号煤和9号煤煤比为2:1，就是现卸两个4-1煤，再卸一车9号煤，如此反复。经过一次破碎、二次破碎，原煤粒度小于150mm ，运输皮带转卸到原煤堆，为A 塔、B 塔、C 塔，总储煤能力为25万吨，其中A 塔主要为选矸系统煤源，B 塔、C 塔为主厂房系统煤源。 ⑵主厂房系统
安家岭选煤厂主厂房设有3个子系统，分别为1、2、3系统，每个系统处理能力为800t/h。从2个原煤堆返煤机返煤，其中，B 塔返煤机8台，C 塔返煤机4台，进入3个子系统，产品煤有精煤、中煤和煤泥。精煤灰分控制在15.5%，平二煤硫分小于1.3%，平八煤硫分大于1.7%，发热量为5700大卡/公斤，分别入精煤仓。精煤仓又分为高硫仓和低硫仓，其中小于1.3%的入低硫仓，大于1.3%的入高硫仓。 ⑶排矸系统
选矸系统有2个子系统，分别为4、5系统，每个系统处理能力为700t/h。从A 塔返煤，有14台返煤机，进入排矸系统，其中，4系统为全洗选系统，5系统为块洗选系统，即对大于13mm 的粒级进行洗选，选出的块产品和13mm 以下的筛下物通过皮带进入排一、排二产品煤堆。产出的煤，4系统灰分为22%，5系统灰分为26%。 ⑷加压过滤系统
目前安家岭选煤厂有6台加压过滤机，每台的处理能力为80～90t/h，每年可产出煤泥产品130万吨，水分22%，灰分28%。 ⑸产品仓
精煤仓是一个封闭式槽仓，存储能力为9万吨，其中，低硫精煤仓返煤机7台，高硫精煤仓返煤机6台；排矸煤堆存储能力8万吨，分别各有10台返煤机。混煤堆存储能力为10万吨。 ⑹装车系统
装车系统分为内环和外环两个系统，装车能力为5000t/h。每节车皮80吨，一列车装8160吨煤，装车时间2小时左右。 三、配煤装车系统（图2、图3）
为了满足不同商品煤品种的煤质要求，在装车的过程中往往需要多种产品煤进行掺配，比如平二煤，需要精煤、排矸煤、煤泥三种产品进行掺配。该选煤厂外运的商品煤主要有平二、平三、平四、平五、平六、平七、平八、平九等煤种，各煤种煤质指标见表2。2010年该选煤厂外运商品煤1500万吨，加权平均发热量5288大卡/公斤。
表2 安家岭选煤厂外运商品煤煤质指标一览表
精煤仓
排矸煤堆
装车站
装车皮带
煤泥堆
图3 安家岭选煤厂装车站配煤过程素描图
四、在线煤质分析仪CQM 在安家岭选煤厂装车站的应用 1、煤质在线分析仪CQM 简介
煤质在线分析仪CQM ，主要由全元素分析单元、密度检测单元、水分检测单元和皮带控制单元四部分组成，可以瞬间测出煤中水分、灰分、硫分、发热量以及煤灰成分等关键煤质指标。全元素分析单元以锎252作为中子源，利用瞬发γ射线中子活化分析技术（Prompt Gamma Neutron Activation Analysis, PGNAA），
可以快速的（一分钟）检测出煤种全部元素的含量，包括C 、N 、S 、Si 、Al 、Fe 、Ca 、Ti 、K 、Na 、Cl 和B 等元素。密度检测单元为γ射线密度计，以铯137作为射线源，利用γ射线衰弱特征，即γ射线穿透物质时，其减弱程度和物质的密度之间遵循一定的关系，从而得出煤炭的密度。水分检测单元为微波水分仪，利用水对微波特有的吸收作用为基础，从而得出煤中水分的含量。通过四个组成单元的密切配合，大大提高了煤质检测的准确度和精度。计算机界面，既显示出了瞬间煤质结果，也有一段时间累计结果、一列车次的煤质累计结果，同时还可以方便的监视分析仪工作状态。因此，配煤人员可以实时的、精确的知道所装煤的煤质，大大了提高了配煤的准确度，确保了商品煤质量的合格。 2、在线煤质分析仪CQM 在安家岭选煤厂装车站安装及应用
图4为选煤厂装车站采样系统采样头，采样后进入一级皮带及破碎机的流程。
采样头
采样机一级皮带
破碎机
煤流方向
图4 装车过程采样机采样头部分
图5是采样系统破碎后的煤进入采样机二级皮带和CQM 分析仪的煤流。
流 煤
仪 析
分 CQM 入
采样机二级皮带
图5 煤流分流
图6和图7是煤流进入分析仪 CQM 的流程。
CQM 分析仪
返煤刮板机
图6 CQM分析仪煤流系统
图7煤质在线分析仪CQM
图8是在线煤质分析仪CQM 显示器显示的装车配煤过程中灰分、硫分、发热量指标曲线。该曲线显示的是平二煤装车的结果，指标均满足平二煤的品种规格。
灰分曲线
累计 结果
硫分曲线
发热量曲线
图8 装车过程中CQM 分析仪检测结果曲线
图9显示的是配煤人员依据在线煤质分析仪CQM 显示的结果和各产品仓（堆）的煤源情况，在安排配煤（目前还没有实现自动配煤）。
图9 配煤人员依据分析仪检测结果进行配煤
图10 一列满载合格商品煤的火车正在驶出装车站
3、在线煤质分析仪CQM 的准确度
由于传统的煤质检测过程耗时较长，无法实时指导配煤工
作，因此，配煤过程主要依靠产品煤数据和经验，由于产品煤煤质波动较大，常常造成商品煤质量不合格。经统计，以往的不合格率均在30%以上。利用在线煤质分析仪指导配煤以后，外运商品煤不合格率均控制在10%以内。以下是CQM 检测结果与化验室分析结果的对比。 ⑴ 公式的给定
平二煤：
Q net,v,ar =7647.19－70×M t －90×A ar 平七煤：
Q net,v,ar =7646.4－70×M t －90×A ar 平八煤：
Q net,v,ar =7642.5－70×M t －90×A ar
其中：M t 、A ar 为煤质在线分析仪测出的数据。
⑵ CQM 检测结果与化验室分析结果对比
CQM 从2010年7月在我公司投入运行，至今运行稳定，结果令人满意。下面列出了2011年1～3月CQM 测试结果与化验室测试结果的对比图。
从以上四张图可以看出，CQM 检测结果与化验室结果比较接近，但仍存在一个整体性偏差，主要是由程序内使用的校准公式不准确引起的，经过进一步的调试，这个误差可以进一步减小。
图11 安家岭选煤厂装车站在线煤质分析仪指导配煤商品煤灰分、硫分控制结果
图
由图11可以看出，平二和平七煤发热量控制结果是相当稳定的。
⑶ CQM 检测精度：
从2010年12月份，CQM 调试结束后，至今已经检测了大量的数据。经统计，平二煤数据有285个，平七煤225个。通过对这些数据的分析，得出了CQM 的测量精度。
表3 CQM检测精度（与化验室检测数据对比）
4、在线煤质分析仪CQM 应用产生的效果
该选煤厂应用在线煤质分析仪到装车站的配煤工作，使煤质合格率大大提高，其检测的结果港矿对比也是非常接近的。
表4 2011年3月份安家岭选煤厂港矿煤质结果对比
从上表可以看出，安家岭选煤厂港矿煤质检测结果比较接近，并且硫分未超标。
通过在线煤质分析仪指导装车配煤，使得排矸煤和中煤最大限度的掺配到优质煤（平二煤、平七煤），而且产出的煤泥60%掺配到优质煤中。如2011年3月份，煤泥当月产出15万吨煤泥，9万多吨掺配到了优质煤中，优质煤比例达到97%。总之，使用在线煤质分析仪，确保了产品煤质稳定，并且使较劣质煤得到了
合理的掺配，增加了优质煤的产量，大大增加了企业的经济效益。 五、平朔公司将要安装的在线煤质分析仪
由于井工矿工作面地质条件复杂，受断层等地质构造影响较大，在断层等地质构造影响时段，毛煤煤质较差，而其它时段毛煤煤质正常，因此毛煤煤质波动较大。受选煤厂工艺的限制（没有主再洗，只有排矸系统），和毛煤煤质的影响，选煤厂产品煤煤质波动也较大。为了及时的对产品煤进行分拣、分堆，最大限度的把发热量较高的煤分拣出来，提高优质煤的数量，也是为了质级相符，满足用户对煤炭质量的要求，因此平朔公司分别为一号井选煤厂、二号井选煤厂采购了一台在线煤质分析仪ECA 。目前，该两套设备已经到矿，准备安装。
图12是一号井选煤厂ECA 的安装位置和分拣产品煤堆。
ECA 安装位置
图12 一号井选煤厂产品煤堆
图13是二号井选煤厂ECA 的安装位置和分拣产品煤堆。
ECA 安装位置
图13 二号井选煤厂产品煤堆
秉承中煤集团公司“以市场为导向，以客户为中心”的经营理念，在2011年“质量年”中，平朔公司要进一步强化矿井生产、洗选加工、装车外运环节的质量管理，实现原煤和商品煤生产环节中的质量合格、协调一致、高效运行，确保最终产品质量满足用户要求。为了提升平朔煤品牌和市场竞争力，提升企业核心竞争力和管理水平，我公司一定继续在新设备、新技术的应用方面走在行业的前列。
平朔煤业有限责任公司 2011年4月18日