淮北礦業渦北選煤廠徐康副廠長：智能驅動選煤廠新質生產力的框架設計及工程實踐
摘 要
為探索智能化背景下選煤廠新質生產力發展新途徑，以渦北選煤廠為研究對象，采用理論框架設計與工程實踐結合的方法，研究智能驅動選煤廠新質生產力內涵、框架及建設路徑，構建“基礎平臺建設→全要素基礎自動化→生產工藝全流程智能控制→智能決策與管理”框架，開展網絡系統、工業互聯網云平臺等基礎建設，實施全要素自動化、工藝智能控制及智能管理。結果表明該智能驅動新質生產力模式，可為煤炭行業高質量發展提供有效路徑。
該成果在煤炭清潔高效利用智能化成果發布暨選煤廠智能化建設論壇上進行了發布點擊此處鏈接查看詳情
文章來源：《智能礦山》2025年第10期“煤炭清潔高效利用智能化先進成果專欄”
第一作者：徐康，高級工程師，現任淮北礦業股份有限公司渦北選煤廠生產副廠長，主要從事選煤生產管理的相關工作。E-mail：526070073@qq.com
作者單位：淮北礦業股份有限公司渦北選煤廠；安徽理工大學
引用格式：徐康，張松山，陳偉，等.智能驅動選煤廠新質生產力的框架設計及工程實踐[J].智能礦山，2025，6(10)：50-56.
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淮北礦業股份有限公司渦北選煤廠（簡稱渦北選煤廠）是安徽省“861”重點項目，原煤年入洗能力為600萬t，采用先進的重介-浮選聯合工藝，工藝及設備處于國內先進水平，主要為焦煤、肥煤等稀有煤種，具有較高經濟價值。渦北選煤廠以智能化為驅動，探索選煤廠新質生產力內涵并開展工程實踐，強化技術創新、優化管理模式、實現煤炭資源高效利用。
渦北選煤廠新質生產力內涵及框架設計
渦北選煤廠新質生產力的內涵主要體現在智能化煤炭洗選加工、數字化管理、綠色環保技術應用等方面，以數字化煤炭和選煤智能化破解產業發展瓶頸，以安全、智能、高效、綠色為目標，以技術、裝備、數據、環境等為核心要素的新質生產力形式。
圍繞新質生產力建設的設計框架，以基礎平臺建設→全要素基礎自動化→生產工藝全流程智能控制→智能決策與管理為路線。數據流自下向上為數據來源、數據整合、數據管理、數據分析和數據挖掘，并形成相應智能決策方案，隨后自上而下實現計劃執行、設備運行、現場調控和產品質量柔性調控，渦北選煤廠新質生產力提升框架設計如圖1所示。
圖1 渦北選煤廠新質生產力提升框架設計
渦北選煤廠新質生產力建設工程實踐
2.1 基礎平臺建設
基礎平臺是渦北選煤廠智能化建設的關鍵，涵蓋了網絡系統平臺、云平臺、數據中心、標準選煤數據、系統安全、運維平臺、交互平臺等功能，以下重點分析網絡系統、工業互聯網應用云平臺、數據中心與標準選煤數據3個方面。
（1）網絡系統平臺
選煤廠網絡設計遵循方便管理和安全可控的原則劃分區域。物理區域通過防火墻將網絡劃分為辦公網和生產網2個物理區域，其中辦公區域通過防火墻物理隔離辦公電腦與機房核心設備，控制環網通過網閘物理隔離生產核心，再通過防火墻物理隔離5G核心設備與生產核心，渦北選煤廠網絡拓撲如圖2所示。
圖2 渦北選煤廠網絡拓撲
（2）一體化工業互聯網應用云平臺
渦北選煤廠基于1套5節點3副本超融合系統，建立一體化管控云平臺集成管控門戶。業務服務器均部署在超融合平臺上，虛擬出web頁面服務器、功能服務器、數據庫服務器和采集器服務器等4臺虛擬服務器，實現渦北選煤廠一體化管控平臺系統的數據存儲及計算功能，一體化工業互聯網應用云平臺架構如圖3所示。
通過生產協同管理系統、煤質分析決策系統、移動端展示平臺、數據中心升級板塊的建設，打破各智能化系統間的信息孤島，采集、整合、存儲散落在生產過程中的離線數據，識別、采集、分析、利用生產、經營、機電、安全各類業務數據，構建選煤廠全局數據視圖，實現選煤廠橫向數據融合共享。
圖3 一體化工業互聯網應用云平臺架構
（3）數據中心與標準選煤數據
建設了數據中心，具備計算、通信、存儲等基礎資源，滿足現場工業控制和基本信息處理需要，超融合采用5臺2U標準機架服務器組成單臺服務器最大支持32個內存插槽、39塊硬盤，超融合系統總CPU達到400核，內存達1.23 TB，據目前使用情況看CPU資源占用僅6.5%、內存資源占用僅41.33%、存儲資源占用僅4.18%，基礎資源占用很低，滿足現場工業控制和基本信息處理需求，并且在未來可根據發展建設的需求擴容。數據中心具備可視化管理平臺，可在平臺內對系統健康度、物理資源使用率、資源統計、虛擬機使用情況、物理機使用情況、系統告警、存儲集群IOPS/IO吞吐量等情況進行可視化查看與管控， 數據中心的硬件與超融合管理平臺如圖4所示。
圖4 數據中心的硬件與超融合管理平臺
結合選煤廠自身實際需要，建立了適應選煤廠要求的標準數據體系，包括統一的數據目錄、數據標準、數據模型和數據分布，提出了統一的數據底座，具備高效的數據采集、數據存儲、數據整合、數據清洗、數據加工及數據挖掘能力，標準字典界面如圖5所示。
圖5 標準字典界面
2.2 全要素基礎自動化
通過開展全要素基礎自動化建設，實現了生產過程自動化，為新質生產力建設奠定了堅實基礎，基礎自動化建設如圖6所示。
圖6 基礎自動化建設
選煤廠全要素基礎自動化建設示意如圖6a所示，藍色為監測與保護、綠色為生產環節基礎自動化、黃色為輔助環節自動化，共3個層次。生產環節由集中控制、視頻監控、調度通信、配電監控、煤質在線監測、產量計量、設備在線監測、人員定位和環境安全監測構成；輔助環節由泵與供風、自動潤滑、照明、衛生沖洗等環節組成。
全要素中環境安全監測示例如圖6b所示，在渦北選煤廠的原煤倉上、受煤坑等瓦斯易積聚場所設置在線式瓦斯監測裝置，并與現場風機進行聯動控制，為安全提供基礎支撐。一氧化碳、瓦斯監測固定在原煤倉、精煤倉、受煤坑中間柱子的監測控制箱，每個控制箱連接1個一氧化碳、瓦斯傳感器。
考慮到距離較遠的點位比較分散，各類數據通信采取5G傳輸，監測箱頂部固定連接報警器，當檢測參數達到設定數值后，各項數據和報警信息通過5G專網實時傳輸至智控中心。當監控指標超出國家標準范圍或系統設定標準時，系統產生報警信息，信息內容包括：報警單位名稱、報警事件、超標值等；報警數據通過聲光報警、控制畫面閃爍及語音提示方式通知相關人員，用戶可對報警類型、等級、內容等進行自定義設置。
2.3 生產工藝全流程智能控制
以煤炭洗選工藝全流程為切入點，通過全流程智能化建設，實現了生產智能調控，提升了過程控制水平，降低了職工勞動強度，促進了選煤廠新質生產力建設。渦北選煤廠提出了生產工藝全流程控制方案如圖7a所示，智能控制主要包括3個方面。
（1）智能原煤、智能重介、智能浮選、智能濃縮、智能壓濾等生產環節。
（2）智能倉儲與配煤、智能裝車、采制化管理等輔助環節。
（3）智能集控、智能視頻、智能配電、智能機器巡檢等生產保障智能化。
以重介閉環控制為例說明生產工藝智能控制，3254重介閉環控制（示例）界面如圖7b所示。通過監測入料量、入料煤質情況、懸浮液密度、各介質桶液位、磁性物含量、壓力、分流閥、補水閥開度等參數，并據此建立入料質量、密度、液位、煤泥含量等的調節模型，實現系統智能控制補水閥開度、分流閥開度、入料壓力，使密度、煤泥含量、桶位、壓力自動保持穩定。
圖7 生產工藝全流程控制方案
各調節回路均可自動/手動操作，實現調節回路自動與手動工作狀態轉換，亦可由操縱臺觸摸式操作屏進行人工干預。主洗重介系統在精煤弧形篩處設有自動分流機構，可在生產集控后臺自動設置分流機構開度。
為穩定產品質量，設重介自動補水和密度自動閉環調控系統，作為全廠綜合調控系統的組成部分與控制系統共用控制主機，對一次檢測儀表檢測到的密度、液位等各參數進行數據采集。智能閉環投用前后重介精煤合格率對比見表1，統計了系統使用前后12個月的重介精煤合格率，系統投用后重介精煤合格率從原50%～52%，提升至55%～56%。
表1 智能閉環投用前后重介精煤合格率對比
2.4 智能管理與決策
渦北選煤廠智能管理與決策項目建設分解如圖8所示，其中智能管理包括生產管理（調度管理、煤質管理、運銷管理）、經營管理（成本管理、物資管理、人力資源管理）、機電管理（基礎管理、維保管理、設備健康管理）、安全與職業健康管理、節能與環保管理和協同管理。
圖8 智能管理與決策框架
以生產調度管理與決策為例，在生產調度平臺實現自動繪制生產調度記錄、調度簡報、調度日報、原煤處理量統計表、產銷存表、分礦發運明細表等，結合每日生產數據實現自動繪制。以調度日報為例，主要包含事故臺時、生產臺時、返煤信息、交接班信息、生產時間信息以及報警信息。智能決策包括生產情況分析決策、經營情況分析決策、工藝效果分析決策和產品結構優化決策等。生產日常調度與生產歷史運行數據分析決策如圖9所示。
圖9 生產日常調度與生產歷史運行數據分析決策
渦北選煤廠數字孿生可視化系統構建了數據倉庫，實時顯示生產全流程環節數據，并進行動態平衡計算，預警和智能處置異常情況。以水循環為例，當生產系統出現缺水或多水（即）等水平衡異常情況時，進行系統預警，相應地生產清水泵提供或減少供水量，以盡快恢復平衡。渦北選煤廠全廠數字孿生界面如圖10所示。
圖10 渦北選煤廠全廠數字孿生界面
渦北選煤廠應用效果評估
渦北選煤廠通過智能化建設驅動新質生產力發展取得了顯著效果，主要體現在5個方面。
（1）核心技術突破：創新“中子活化檢測+數字料倉+智能配煤”系統，構建全流程閉環控制系統，數據驅動工藝優化與數字孿生決策模式成效顯著，推動了選煤企業管理效率與決策水平提升。
（2）促進生產力建設：通過優化控制，提高設備運轉效率，萬噸原煤事故率從0.55降低至0.12；建立智能操控系統，解放勞動力，職工從640余人減少至440余人，處理量從650 t/h提高至750 t/h，提升了企業競爭力。
（3）質量與效益提升：將智能控制與工藝結合，確保控制精準化，精煤灰分區間穩定率提升10%；聯動產率提高1.2%，煤質煤種合格率達100%，2023—2024年累計較計劃增盈1.68億元。
（4）安全與環保升級：推廣智能視頻、設備智能監測、機器人巡檢，提前預警處理隱患。動態監測覆蓋危險區域，事故率下降 80%，利用清潔能源，推進設備節能改造，實時監測能耗，減少碳排放，環保合規率100%。
（5）品牌與示范效應：渦北選煤廠智能驅動新質生產力各類成果獲安徽省及中國煤炭工業協會科技獎5項、煤炭清潔高效利用智能化先進成果1項、煤炭行業新質生產力發展典型案例1項，2024年獲評全國安全文化建設示范企業、“國家級綠色工廠”。
結 語
以渦北選煤廠為研究對象，探索了智能化背景下選煤廠新質生產力發展新途徑，凝練了智能驅動的選煤廠新質生產力科學內涵并進行了框架設計，開展了全要素基礎自動化、生產工藝智能控制、智能管理與決策等智能化工程建設。渦北選煤廠智能化工程應用優化了資源利用效率、促進了企業新質生產力提升，為煤炭行業的高質量發展提供了有效路徑參考。
編輯丨李莎
審核丨趙瑞
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