АСМ-РЕСУРС-2019


ЭВМ в помощь

Оптимизация технологических схем углеобогатительных фабрик как способ повышения эффективности обогащения угля


Развитие современного углеобогащения возможно за счет создания мощных обогатительных фабрик производительностью более 1 000
т/час, что диктуется необходимостью сокращения удельных затрат на единицу перерабатываемой продукции и повышения производительности труда. При этом особую актуальность приобретает выбор наиболее рациональной для определенных условий технологии обогащения, так как на фабрике большой мощности даже незначительный процент потерь топлива — в результате несовершенства схемы — выражается в больших абсолютных цифрах.

Суть проблемы

Сложность технологических схем углеобогатительных фабрик из-за наличия большого числа операций, факторов и необъективности результатов создает определенные трудности в управлении процессами производства и повышении эффективности обогащения угля.

В настоящее время вместо происходящего ранее непрерывного усложнения схем с увеличением количества применяемых операций наблюдается тенденция к упрощению технологии обогащения, особенно в построении водно-шламовых схем.

Оптимизация режимов обогатительного оборудования, технологических схем может быть достигнута с помощью современных средств аналитическими методами, когда режимы (плотности) разделения можно выявить путем решения уравнений с учетом фактических характеристик исходного угля.

Основным условием для построения технологических схем являются:

  •  соответствие технологической схемы обогащения качеству исходного угля, и требуемому ассортименту и качеству продуктов обогащения;
  •  обеспечение высокой стабильности качества поступающего угля за счет усреднения, аккумулирования и равномерного распределения на минимальное количество отдельных потоков;
  •  рациональное распределение углей по крупности между отдельными процессами, исходя из условия обеспечения максимальной эффективности на каждой стадии обогащения;
  •  взаимная обусловленность отдельных операций в схеме, обеспечивающая подготовку каждого получаемого продукта к последующей обработке;
  •  агрегатирование отдельных аппаратов с учетом технологической и конструктивной совместимости и создание более благоприятных условий для протекания нескольких последовательных процессов.

Основная роль принадлежит совершенствованию схемных построений на качественно новой основе с использованием действующего оборудования, которое еще обладает определенным резервом повышения технологической эффективности и эксплуатационной надежности.

В поиске решения

Если в качестве критерия совершенства технологической схемы рассматривать технико-экономическую эффективность обогащения, то оптимизацию схемы следует отнести к разряду экспериментальных задач, решение которых достигается последовательным технико-экономическим сравнением вариантов. При этом большая сложность зависимостей и многочисленность действующих факторов приводит к тому, что изменение только одного входного параметра вызывает возникновение большого количества дополнительных вариантов.

Так, для сравнительно простой технологической схемы, состоящей из десяти операций, при варьировании значений пяти параметров по каждой операции на пяти уровнях, общее число сочетаний параметров составит 55х10=31250. Если расчет одной операции потребует около одной минуты, то общая продолжительность расчета по одному лишь варианту технологической схемы составит более пятисот часов. Поэтому очевидно, что решение такой задачи может оказаться возможным только при условии применения современных математических методов и автоматизации расчетов при помощи компьютерного моделирования.

Сокращение продолжительности численного эксперимента составляет основную методологическую проблему при оптимизации технологической схемы обогащения угля.

С аналитической точки зрения технологическая схема современной углеобогатительной фабрики представляет собой сложную систему, которая характеризуется сочетанием ряда взаимно зависящих технологических параметров. Значения последних зависят также от суммы внешних факторов, совокупность которых составляет исходные условия (характеристики исходного угля, заданное качество и необходимый ассортимент продуктов обогащения и т.д.).

Отыскание оптимального схемного решения требует сравнительно большого количества промежуточных вариантов с варьированием каждого влияющего параметра на нескольких уровнях, что приводит к чрезвычайному увеличению числа расчетных операций. Поэтому целесообразно расчленить его на ряд последовательных этапов.

Вся последовательность расчетов представлена схематически на рисунке 1.

В общем случае оптимальность технологической схемы обогащения определяется не одним, а совокупностью нескольких разнородных показателей, таких как объем товарной продукции, ее качество, сумма материальных затрат на ее получение. При этом в окрестностях оптимума улучшение одного показателя, как правило, достигается за счет некоторого ухудшения других. Следовательно, задача оптимизации сводится к отысканию компромиссного решения с тем, чтобы суммарный эффект был максимальным.

Вывод понятен

Таким образом, в качестве основного способа повышения эффективности обогащения угля следует рассматривать оптимизацию технологической схемы обогащения, а основным путем ее осуществления — разработку надежного и оперативного метода расчета вариантов с применением математического моделирования и использованием современных средств компьютерной техники. Применение современной компьютерной техники позволяет учитывать технологические, экономические и организационные аспекты управления и выявить резервы улучшения технологических показателей путем целенаправленных структурных изменений схемы и оптимизации технологических режимов.

Татьяна Хамзина,
аспирант ИГД СО РАН, г. Новосибирск, главный специалист СУЭК ООО «СибНИИуглеобогащение», г. Кемерово