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①煤礦智能化是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的必然選擇,其發(fā)展目標明確
2020 年 12 月中央經濟工作會議確定,我國二氧化碳排放力爭 2030 年前達到峰值,力爭 2060 年前實現(xiàn)碳中和,并開始制定 2030 年前碳達峰行動方案。為實現(xiàn)國家制定的碳達峰、碳中和目標,煤炭消費總量控制增速的同時煤炭消費比重將一定程度下降,但更重要的是高效用煤。提高煤炭質量、提高利用效率要求 轉變傳統(tǒng)煤炭產業(yè)粗放的發(fā)展形勢,煤炭開采及洗選加工更加精細,智能化水平 進一步提高是必然選擇。
2020 年 12 月國務院發(fā)布《新時代的中國能源發(fā)展》白皮書,白皮書提出加 快建設集約、安全、高效、清潔的煤炭工業(yè)體系;加快煤礦機械化、自動化、信 息化、智能化建設,推進大型煤炭基地綠色化開采和改造,發(fā)展煤炭洗選加工。
中國煤炭工業(yè)協(xié)會《煤炭工業(yè)“十四五”科技創(chuàng)新發(fā)展指導意見》提出要重點研 發(fā)干法選煤智能化工藝技術、微細粒難選煤泥強化重力場高效分級分選技術、煤礦井下大型智能分選排矸裝備、大型智能選煤廠關鍵傳感、閉環(huán)控制和輔助決策 技術與系統(tǒng)等核心技術,加快研制千萬噸級干法分選智能化裝備,研究干濕混合流程新工藝,建立千萬噸級智能選煤廠示范工程,“十四五”的主要目標之一便 是煤炭洗選裝備與煤化工裝備的智能化和可靠性水平大幅提升,關鍵零部件、核心元器件、控制系統(tǒng)與軟件實現(xiàn)自主化。
2020 年 3 月,國家發(fā)改委等 8 部門聯(lián)合發(fā)布《關于加快煤礦智能化發(fā)展的 指導意見》,要求加快推進煤炭行業(yè)供給側的結構性改革,推動智能化技術與煤 炭產業(yè)的融合發(fā)展,提升煤礦智能化水平。
《指導意見》明確定義了煤礦智能化發(fā)展的 3 個階段性目標:即到 2021 年, 建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦,初步形成煤礦開拓設計、地質保障、 生產、安全等主要環(huán)節(jié)的信息化傳輸、自動化運行技術體系,基本實現(xiàn)掘進工作 面減人提效、綜采工作面內少人或無人操作、井下和露天煤礦固定崗位的無人值 守與遠程監(jiān)控。到 2025 年,大型煤礦和災害嚴重煤礦基本實現(xiàn)智能化,形成煤 礦智能化建設技術規(guī)范與標準體系,實現(xiàn)開拓設計、地質保障、采掘(剝)、運 輸、通風、洗選物流等系統(tǒng)的智能化決策和自動化協(xié)同運行,井下重點崗位機器 人作業(yè),露天煤礦實現(xiàn)智能連續(xù)作業(yè)和無人化運輸。到 2035 年,各類煤礦基本 實現(xiàn)智能化,構建多產業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng),建成智能感知、智 能決策、自動執(zhí)行的煤礦智能化體系。
②煤礦智能化的內涵
煤礦智能化是指煤礦開拓設計、地測、采掘、運通、洗選、安全保障、生產管理等主要系統(tǒng)具有自感知、自學習、自決策與自執(zhí)行的基本能力。煤礦智能化 發(fā)展的目標是建設智慧煤礦,其總體架構包括 8 大智慧系統(tǒng):
(A)地下精準定位導航系統(tǒng);
(B)隨掘隨采精準探測地質信息系統(tǒng);
(C)智能快速掘進和采準系統(tǒng),礦井通風、供排水、主副運智能系統(tǒng);
(D)工作面智能開采系統(tǒng);
(E)危險源智能預警與災害防控系統(tǒng);
(F)礦井全工位設備設施健康智能管理系統(tǒng);
(G)煤礦地面分選運銷與生態(tài)建設智能系統(tǒng);
(H)煤礦物聯(lián)網綜合智能管理系統(tǒng)。
③選煤智能化是建設智慧煤礦的重要途徑之一,煤礦地面分選運銷與生態(tài)建設智能系統(tǒng)是該環(huán)節(jié)智能化的載體
選煤工業(yè)是典型的流程制造業(yè),經過數十年的發(fā)展,我國已成為世界上規(guī)模 最大的選煤流程工業(yè)大國之一。當下我國選煤工業(yè)的生產運營與技術水平已經無 法滿足新時期經濟高質量發(fā)展的要求,智能化程度相對較低。選煤智能工廠是在 傳統(tǒng)選煤自動化基礎上,利用物聯(lián)網、人工智能等技術,引入精細化管理理念, 實現(xiàn)基礎工業(yè)企業(yè)的信息化管理及生產過程的智能化控制,從而提高管理效率、 減少人工干預、降低生產成本、優(yōu)化產品結構、增加企業(yè)經濟效益,最終構建成 高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保的智能化選煤廠。
④智能干法選煤技術的發(fā)展趨勢
A、井下“采選充填”一體化
井下選煤技術具有良好的社會經濟效益,未來井下排矸應用場景也是煤炭未 來拓展方向。開展井下選煤,實現(xiàn)矸石直接井下充填,有助于避免大量矸石升井 造成的能耗,而且減少環(huán)境污染,節(jié)約地面矸石處理費用,降低選煤廠的設備負 荷和磨損,矸石充填能置換出大量“三下”壓煤,使煤炭資源回收率最大化,具 有較好的經濟效益;井下選煤還可以減少地表矸石堆積占用土地,降低矸石堆放 造成的污染和安全隱患,減少地表沉陷對地面建筑和生態(tài)環(huán)境的危害。
井下選煤發(fā)展的重要性日益凸顯,智能干選設備未來在井下場景的應用也將 進一步推廣,針對井下環(huán)境特點,研究適合井下狹小空間、適應井下惡劣工況的 高安全性、高可靠性智能干選設備。智能干選技術推動煤礦井下“采選充”一體 化模式的推廣。
B、智能干選設備與智能系統(tǒng)的對接
煤礦智能化和選煤廠智能化趨勢對分選裝備提出了更高的數字化、信息化需 求,智能干選設備除了要滿足在分選核心算法及處理能力的智能化要求外,還需 要能夠與整個選煤工廠智能系統(tǒng)進行對接,實現(xiàn)智能干選設備與其他智能模板相 協(xié)調,提升智能工廠運行效率。智能干選設備基于本身的智能化數字化屬性,更 易接入智能工廠系統(tǒng)平臺,未來智能干選設備將與大系統(tǒng)平臺深入融合,實現(xiàn)整 個工廠運行層面的智能化數字化。