千万吨级特大型选煤厂资源集中控制系统项目

千万吨级特大型选煤厂资源集中控制系统项目可研报告芬雷选煤工程技术（北京）有限公司2013年4月目录一、项目实施单位基本情况3（一）企业简介3（二）项目团队建设4二、项目的背景和意义6三、项目技术可行性分析7（一）本项目产品国内外同类产品技术分析和发展趋势7（二）项目的关键技术、创新点8（三）选煤厂集中控制系统解决方案9（四）项目实现目标16（五）项目进度安排17四、市场需求19（一）产业化前景分析19（二）项目风险分析20五、投资估算及资金筹措22（一）项目投资估算22二项目投资明细22六、经济和社会效益分析23一、项目实施单位基本情况（一）企业简介芬雷选煤工程技术（北京）有限公司（简称芬雷公司）是一家中澳合资企业，原为完全的内资企业，为消化吸收澳大利亚先进的选煤设备工艺与技术，经过协商谈判，将部分股权转让给澳大利亚约翰芬雷工程技术有限公司。芬雷公司注册资金1000万元人民币，成立于2000年11月。正值中国煤炭市场高速发展之际，公司采取选煤厂托管运营这种专业化的经营模式，通过借鉴国外先进的选煤工艺、技术和管理经验，并消化吸收再创新，构建自己的技术平台，形成企业专有技术30多项。配合以ISO严格的质量管理运行机制和信息化管理平台，国际国内的先进技术水平和高效诚信的服务，先后与神华集团、淮南矿业集团、国投新集能源有限公司、同煤集团、汾西矿业集团、晋城煤业集团公司、陕西黄陵煤业（集团）、内蒙古东辰煤炭有限公司等多家国有大型矿业集团建立了良好的业务关系。目前芬雷公司承包运营的14座选煤厂，分别分布在山西、安徽、内蒙、陕西等省份。经过近十年的成长积累，芬雷公司已经形成年洗选能力1亿吨的生产规模，占我国煤炭洗选市场份额的8左右。2012年芬雷选煤工程技术（北京）有限公司实现选煤厂托管运营收入651835万元，营业利润242374万元，上缴增值税、企业所得税、城市建设附加税、教育费附加等各种税费合计122941万元。企业总资产692901万元，资产负债率2592。公司全部在职员工计1900余人，其中管理人员、技术研发人员共113人，一线生产人员全部采用劳务派遣方式在选煤厂所在地聘请，113人中归属企业技术研发中心实施技术研发工作人员为53人。其中教授级选煤高级工程师11人、选煤专业机电高级工程师12人、国家注册工程师8人、工程师40余人、职业经理人11人、以及各种专业技师。芬雷公司是国内较早成功地把国外煤炭洗选加工技术和先进的洗选加工设备应用到国内的民营企业，掌握该领域的核心技术，并通过自主研发和改进，形成了多项自主的知识产权。有原创性的专利6项,自有软件著作权13项,有各类先进工法11项,有成熟的技术应用50多项。到目前为止，芬雷公司已完成各类动力煤、炼焦煤选煤厂50余座，总设计洗选能力25亿吨/年，完成选煤厂的技术改造近30座。无论是设计技术水平还是运营规模和业绩，我们都在行业中领先，势将引领选煤行业的发展，推动该领域产业的技术进步。目前我国在煤炭及加工领域，已走在国际的前列。芬雷公司目前在国际上也已成长为一家知名企业，其成熟的技术应用和一流的服务在国际国内市场上已经拥有了较为坚实的竞争能力。（二）项目团队建设1、项目负责人蒋德胜，公司总工程师，企业技术中心主任，选煤专业教授级高工，负责公司研发中心的管理工作，多年从事选煤专业设计和研究工作。曾获“2000年煤炭行业（部级）第九届优秀工程设计一等奖”、“2000年全国第九届优秀工程设计银奖”等奖项。公司申请的“重介质选煤控制设备及其密度控制系统和方法”专利就是由总工程师蒋德胜发明创造的。2、技术骨干序号姓名性别学历毕业院校专业最高技术职称1蒋德胜男本科安徽理工大学选煤教授级高工2洪霆男博士中国矿业大学选煤教授级高工3肖海峰男本科安徽理工大学煤矿电气化自动化教授级高工4王俊峰男本科洛阳农业机械学院机械制造工艺及设备教授级高工5王亮男硕士安徽理工大学矿业工程领域工程高级工程师6马义勇男本科河北煤炭建筑工程学院工业与民用建筑高级工程师二、项目背景与意义随着国家能源政策的转变，特别是近几年小型煤矿的“关停并转”，催生出一批特大型的煤炭集团，而且单个煤矿的产量也是逐年提高，千万吨煤炭产能的煤矿已经屡见不鲜。随着技术引进和不断升级我国大型选煤厂控制系统逐步进入以数字计算机为核心的过程控制体系，逐渐实现在生产、维护、资源综合利用等方面的集中控制，大大提高了生产效率和自动化水平。现代化千万吨级特大型选煤厂资源集中控制系统与中小型选煤厂集中控制系统主要区别在于科技含量更高、系统的覆盖面更广、运用更加复杂、智能网络大型化、系统综合性更强。千万吨级特大型选煤厂资源集中控制系统的实施，实现了生产、管理等环节的信息交流和资源共享，实现了设备、资源能源的综合利用，达到自动监控、监测和检测生产过程，实现高层决策、管理和生产过程中的无缝连接，全面提升了选煤厂的自动化水平。为了适应市场变化的需要，更好的拓展运营管理业务，节约在生产、管理过程中的资源与能源，必须把原有的中小型选煤厂集中控制系统进行升级和换代，因此，千万吨级特大型选煤厂资源集中控制系统的开发具有十分重要的意义。三、项目技术可行性分析（一）本项目产品国内外同类产品技术分析和发展趋势从上世纪80年代起，随着技术引进和不断学习我国选煤厂控制系统逐步进入以数字计算机为核心的过程控制体系，实现了生产的集中控制,大大提高了生产效率和自动化水平。自上世纪90年代起，有分布控制功能的PLCPROGRAMMABLELOGICCONTROLLER，可编程序控制器产品和HMIHUMANMACHINEINTERFACE，人一机界面软件逐渐在选煤厂控制系统中得到了应用。近几年来,随着科学技术的发展,国内选煤厂集中控制、过程控制和信息管理方面取得了较大进步,从发展的角度看,由于设备技术进步,目前集控系统中所采用的主要控制设备PLC已从简单的逻辑控制发展为兼有逻辑控制、过程控制、浮点运算及数据处理功能的高性能产品,其技术性能逐渐满足了选煤厂自动化系统的要求。但从总体方面来说,与一些发达国家还有一定的差距。国外发达国家的选煤厂集中控制系统虽然很先进但并不适合我国的国情,所以很有必要开发一套适合我国国情的选煤厂集中控制系统。目前，选煤厂集中控制系统的发展方向是“管控一体化”，系统应该是一个包括企业级的ERP管理、工厂级的MES管理、开放的控制层和多样现场设备的完整的工业信息化系统，我们应在做好集控系统的基础上,充分利用控制设备的功能,将选煤厂的主要工艺过程三大选控制、单机自动化控制、全厂信息管理网络、安全环保设施有机地结合在一起,形成一个高效的、信息流畅的、结构开放、功能完善的选煤厂自动化资源集中控制系统。（二）项目的关键技术、创新点大型选煤厂资源集中控制系统主要研发内容1、选煤厂数字化信息网络系统的建立；2、选煤厂设备点检防护管理系统的建立；3、选煤厂煤泥水的净化与循环复用系统的建立。1、关键技术L对设备和生产工艺过程的自动监视、自动保护和报警；2生产工艺参数的自动检测和自动调节；3控制及自动化级控制系统；4选煤厂设备点检管理系统；（5）运转设备的系统防护技术；（6）煤泥水的净化与循环复用技术。2、创新点L在生产过程中，对生产设备的运行状态进行自动监视，并设有必要的保护装置，实现事故自动排除或自动报警。必要的地点设置工业电视和通讯设备，便于进行远方监视和调度联络，避免发生事故或将事故扩大化，确保安全生产。2在生产过程中，对各工艺过程的生产工艺参数，如入料量、矿浆浓度、流量、悬浮液比重、粘度，药剂添加量，床层厚度，产品数量、灰分、水分、硫分，仓位和液位筹进行快速自动检测，并自动指示或记录。对某些操作参数进行自动控制和调节，使生产过程能够在接近最佳的条件下进行，确保产品数量、质量和其它选煤指标的稳定。3在生产过程中，全厂各作业的设备实现了自动或集中控制，并根据运转需要及时转换运行流程；故障时可按程序紧急停车；检修或处理故障时可转换为就地操作。全厂设备实现自动或集中控制，有效地减少岗位人员，减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率。4设备点检管理系统完全改变了传统设备检查的业务结构，改变了业务层次和业务流程，是一种不同的基础管理形式，系统能够及时发现隐患，指导生产过程及时采取对策，把故障消除在萌芽状态，保证设备经常处于良好的技术状态，从而提高了完好率和利用率，帮助企业提高安全生产管理水平，减少设备维护和维修成本，延长设备寿命，提高企业的经营效益。（5）煤泥水的净化与循环复用技术解决了生产中的煤泥水的排放问题，进行了循环利用，达成零排放的效果，节约了国家用水资源。（三）选煤厂集中控制系统解决方案1、控制及自动化级控制系统选煤厂控制系统采用在调度室操作站上集中操作，根据需要分站操作员也可通过触摸屏进行相关操作。由操作人员对系统运行和控制方式进行选择，以实现集中控制单台设备启动和自动顺序启停功能。1）启动预告功能系统启动前，通过笛、铃和语音向现场设备发启动预告信号，以提醒工作人员注意安全。2）设备禁启功能在预告期间，监控系统上位机若接收到现场禁启信号，则禁止启动设备，并自动记录禁启设备号；否则按逆煤流顺序启车。3）启动/暂停功能在启车过程中，若有任一台设备故障或禁启，系统立即暂停启车过程，闭锁来煤设备，延时一定时间，在延时时间内，已启动的设备不停，若故障能短时排除，可继续启车；否则，瞬时停止已启动的设备。4）事故处理、暂停/解除功能在设备运行过程中，当某台设备发生故障时，故障设备至煤源侧各设备立即停车，故障点沿煤流方向以后的设备在煤流运空后延时停车。若故障能尽快处理，现场人员可解除故障，这时停车过程自动停止，未停完的设备不再继续停车。系统向各设备重新发启动预告信号，预告结束后便自动启车至煤源,使系统恢复正常运行，以减少设备的频繁启停，降低设备的损坏率。5）诊断功能系统具有先进的综合诊断功能，能快速正确地识别模块配置错误、模拟量超程、线路断线等故障，并自动报告故障。6）网络功能主控模件与I/O之间采用远程I/O体系结构，该远程I/O系统可将I/O分别设置在配电室及各配电点，以减少控制电缆，降低干扰，实现系统布线方式的优化。7）通讯功能具有直接通讯、高速对等通讯和开放性标准通讯功能，使系统通讯结构简单，性能高，以满足计算机与控制器之间的紧密联系，完成实时数据的传送与统计。8）集控功能1系统设置集中、就地、试验三种工作方式。运行方式为集中联锁具有集中起动单台设备的功能、就地解锁；试验方式作为软件调试及硬件接线检查用。控制方式由集中控制室调度人员在计算机上进行选择。2集中、就地两种方式可在系统运行中在线切换。3具有预告信号、设备禁起信号功能。系统启、停车之前设启、停车预告信号。4参与集控的设备逆煤流启车，顺煤流停车，一备一用可实现在线启、停备用设备。5故障时参与集控的设备按程序自故障设备起逆煤流闭锁紧急停车，在集控室上位机显示器报警、显示故障原因并有语音提示、打印机自动打印故障信息。9）操作站功能1通过高清晰显示器，对工艺系统流程、全厂设备运行状态及闸门位置等实施动态图形显示。2设备流程图以不同颜色表示设备的运行、停止和故障状态。3煤仓煤位、水池水位以棒状图的方式直观显示变化趋势。4生成各种生产报表。在监控计算机中配备与上级计算机管理网的通信接口，将选煤厂的生产数据时实上传至上级选煤厂计算机局域网；以方便网上分权限时实了解选煤厂的生产状况。2、生产管理网络系统1）生产技术管理可进行选煤工艺管理；重选设备分选效果评定，绘制分配曲线，月综合煤质资料整理，绘制粒度曲线和可选性曲线；以及不受任何流程种类限制的选煤工艺流程计算，利用计算机模拟选煤厂生产过程，动态反映各生产工艺环节数质量变化情况，确定各作业最佳工况参数2）生产技术检查记录选煤厂生产产品质量检查数据，并产生产品质量检查日报表，自动计算日平均、月平均值；建立商品煤台帐，并自动计算日累计、月累计和年累计各用户发煤数质量。根据商品煤台帐，整理产生商品煤质量情况月报，统计每月产品合格情况。3）煤质化验管理完成小浮选、小浮沉、月综合筛分浮沉试验，跳汰机单机检查等试验数据的整理计算，产生各类报表，评定重选设备分选效果，绘制原煤可选性曲线和分配曲线。完成日常生产快浮、快灰试验数据的整理计算，打印输出试验报告表。完成生产大样、煤层煤样的筛分浮沉试验数据的整理计算，打印输出试验报告表。4）调度生产管理记录调度生产原始数据，整理、调度生产日报，生产台时台帐以及调度生产台帐。5）生产计划统计对原煤和产品数质量及各项技术经济指标完成情况进行统计和整理，产生各种日报、月报、季报和年报，整理产生统计资料手册和计划报表。6）机电设备管理主要管理主机、附属设备、固定资产和配件的入库、申报、领料及相关报表的输出；设备的基本情况、保养、润滑、大修、故障等情况进入计算机，通过任意条件组合查询统计相关信息，并可以把查询结果保存起来，打印输出。7）物资供应管理主要管理物资的入库、领料、申报和单位考核指标及其相关的报表，根据任意条件查询统计相关信息，并可以把查询结果保存起来，打印输出。8）综合数据查询及决策支持系统通过工业以太网平台，对生产监控及各子系统的数据进行统一归纳整理，以图表的形式为领导提供直观有用的生产管理数据，如设备运转状况，生产环节各项指标情况，故障前兆报警、数质量不良情况报警等。并可对人事、工资、物资供应，各产品销售情况，生产指标完成情况，各种材料消耗情况等进行查询，为领导决策提供科学依据。系统可根据煤质变化情况，迅速调整分选指标、优化配煤比例及产品结构，达到效益最大化。全厂各生产及管理系统数据接口完成设备开停状态、设备工况参数、工艺环节数质量计量仪表状况、电力监控状况、视音频数据、网络状态以及各管理子系统软件接口，实现全厂资源共享。选煤工艺各生产环节实时状态显示及故障报警系统各生产环节设备开停状态及工况参数显示，设备故障预测及报警，生产环节数质量指标（如灰分、发热量、水分、硫份、温度、振动、电压、电流等）超标报警。每班、日、月、年生产成本及经济分析系统显示对应时段介耗、水耗、药耗、电耗等成本消耗指标，并作相应技术经济分析。评定员工及班组绩效。全系统主要完成如下功能1、生产统计管理；2、运销管理；3、技术管理；4、设备管理；5、计划管理；6、办公自动化；7、综合查询；8、监控数据通信管理等。3、生产监控级网络系统1）生产过程数、质量在线监控系统用于监测原煤及产品的产量、产率、灰分、水份、硫份、发热量，系统水量消耗、磁铁矿消耗、药剂量消耗以及电耗，悬浮液密度，磁性物与非磁性物含量。并折算成吨煤水、电、药剂、介耗，以及员工效率等相关指标。通过现场总线与以太网交换机相连。2）单机自动化系统重介密度自动控制，浮选自动加药，浓缩机自动加药，跳汰机自动控制等，通过现场总线与以太网交换机相连。状态参数上传给管理系统及决策系统。3）电力监控系统用于变电所、配电室的电力监测，通过现场总线与以太网交换机相连。4）数字视频监控系统为便于选煤厂生产管理，采用数据网络摄像头对选煤厂主厂房、准备车间、原煤仓、产品仓、办公楼及工业广场等重要区域进行视频监控，对于减少选煤厂岗位工人及辅助人员数量，提高安全生产工效，具有十分重要意义。全部生产系统设备的监控数据一通讯方式上传选煤厂计算机信息网。4、选煤厂设备点检管理系统全系统对生产系统的设备及生产岗位重要环节安装相应的振动传感器、温度传感器，并根据巡检人员岗位数量配置手持式点检仪，另在系统上位配备数据库管理系统。全系统以现代无线通讯技术为基础，在选煤厂集中控制室设置中心控制计算机系统，应用通讯技术中的信令技术及无线发射接收技术，在生产系统点检设备位置布置采集分站，采集分站和中心控制计算机系统之间通过电缆相连接，分站挂接温度、振动等模拟量和开关量传感器，采集分站具有多通道、多制式的信号采集功能和通讯功能。采集分站能及时将监测到的各种环境参数、生产状态传送给监控中心，进行在线式检测，并执行中心站发出的各种命令，及时发出报警信号等。点检工人携带手持点检仪，点检仪与采集分站之间进行无线通讯，将无法在线检测的数据通过手持机的录入，将参数上传至监控中心。点检仪采用近距离无线签到式工作方式。全部生产系统设备的点检数据一通讯方式上传选煤厂计算机信息网。5、运转设备的防护系统煤矿事故的多发性和流水线作业对设备运行的安全性、可靠性有着必然的要求，设备运行的连续性和可靠性，是煤矿扩大产能降低单位能耗的重要前提。因此，选煤厂运转设备的系统防护必须做到正规、标准、实用。选煤厂设备的防护范围主要是在煤流运输系统，电器设备的运转部位，对洗选工艺系统运转会产生影响的节点，或者对人身安全会造成影响的一些地方。以下为选煤厂运转设备的防护系统的防护措施（1）、系统防护传感器的布控要合理，元器件质量牢靠，对环境的耐受性较好，防护网要结实起到屏障作用，还能够易拆，便于维护或检修。（2）、控制部分要接入到综合保护器。（3）防护系统要参加集控，在某一个结点有问题，与之关联的系统或设备要产生联动，控制事故向下延伸。（4）防护系统要与开发的点检系统兼容，其控制部分纳入到点检系统管理。6、煤泥水的净化与循环复用系统（1）、按照GB/T190932003煤粉筛分试验方法规定的方法对采集的煤泥水进行了煤泥筛分试验。分析出哪个粒度级别所占比例较大，对煤泥水处理的影响如何。（2）、运用XRD分析方法对煤样的矿物组成进行了分析。（3）、采用JS94G微电泳仪对煤泥颗粒进行了电泳试验，测定煤泥颗粒表面荷电特性。（4）、测定煤泥水浓度实验技术。（5）、煤泥水沉降药剂种类、浓度、药剂量以及加药点选择实验技术。、选择适合煤泥水沉降的凝聚剂、根据现场所使用的加药机情况选择适合的絮凝剂、絮凝剂和凝聚剂配合使用选择合适的加药点、现场实验等一切工作准备就绪后，在现场采用跟班检测方式。根据不同的带煤量、入洗煤的煤质情况，选址合适的加药量，从而控制好煤泥水处理。通过在现场实际操作中不断摸索出的经验和煤泥水工艺流程的改造，在实际控制中把煤泥水的控制在一级闭路循环。（四）项目实现目标项目的目标是设计研发一条在生产、设备维护、资源能源综合利用、安全环保等方面能够集中控制的具有自动监控、监测和检测生产过程，实现高层决策、管理和生产过程中的无缝连接，全面提升选煤厂自动化水平的控制系统。（五）项目进度安排本项目计划15个月时间完成，从2013年1月开始实施，至2014年3月结束，1、2013年1月至2013年3月，完成选煤厂集中控制系统的前期调研工作，为项目提供基础资料；2、2013年3月至2013年6月，完成系统需求分析和系统架构设计；3、2013年7月至2013年8月，完成系统详细设计；4、2013年8月至2013年10月，完成研制和集成测试；5、2013年10月至2013年12月，系统优化和完善，并进行内部测试；6、2014年1月至2014年3月底，系统验收测试后交付使用。四、市场需求（一）产业化前景分析煤炭是我国当前及今后一段时间内的主要能源，在我国的能源结构里占有主要地位。煤炭的洗选加工技术是充分有效的利用煤炭资源，提高能源的利用效率，保护环境的一项重要的措施。自20世纪50年代以来，我国的煤炭洗选加工工业和技术已经有了很大发展，煤炭的洗选比例从1970年的10提高到了33，达到了704MT。（截止到2005年）。随着入选比例及洗选加工能力的提高，我国选煤工业的装备水平也在不断进步。在设备的机电一体化，工艺过程自动控制，信息处理和应用的集成化技术方面也取得了很大的发展。使得选煤厂在集中控制系统方面得到了很大的提升。据2005年统计数据，我国选煤厂数量为960座，平均处理能力达到了0872MT/A。根据目前的发展趋势，选煤厂的建设正继续朝着工艺简单化，规模及装备大型化，控制自动化，信息处理集成化的方向前进。在此之前，由于大多数选煤厂存在着规模偏小，设备可靠性差，管理及维护水平不够等问题，使得集中控制系统在这些中小型选煤厂难以得到广泛的推广应用。目前，国内在煤炭行业仅有神华集团、兖州矿业集团、开滦矿业集团等少数几家大型企业及其下属的选煤厂建立了集中控制系统。从七十年代国外选煤厂自动化控制系统的发展情况看，各国都由单机自动化向全厂集中控制综合管理方向过渡和发展，这种发展是与各国选煤厂厂型的不断扩大，生产越来越高度集中，设备大型化，工艺流程不断简化以及对煤质趋于均匀化的客观要求密切相关的。国外发达国家的选煤厂集中控制系统虽然很先进但并不适合我国的国情,所以很有必要开发一套适合我国国情的选煤厂集中控制系统。因此，千万吨级特大型选煤厂资源集中控制系统在国内大型选煤企业发展、中小型选煤厂的升级换代上具有极大的市场应用前景。（二）项目风险分析1、市场风险分析先后与神华集团、淮南矿业集团、国投新集能源有限公司、同煤集团、汾西矿业集团、晋城煤业集团公司、陕西黄陵煤业（集团）、内蒙古东辰煤炭有限公司等多家国有大型矿业集团建立了良好的业务关系。目前芬雷公司承包运营的14座选煤厂，分别分布在山西、安徽、内蒙、陕西等省份。经过近十年的成长积累，芬雷公司已经形成年洗选能力1亿吨的生产规模，占我国煤炭洗选市场份额的8左右。目前我国在煤炭及加工领域，已走在国际的前列。芬雷公司目前在国际上也已成长为一家知名企业，其成熟的技术应用和一流的服务在国际国内市场上已经拥有了较为坚实的竞争能力。2、技术风险分析芬雷公司是国内较早成功地把国外煤炭洗选加工技术和先进的洗选加工设备应用到国内的民营企业，掌握该领域的核心技术，并通过自主研发和改进，形成了多项自主的知识产权。有原创性的专利6项,自有软件著作权13项,有各类先进工法11项,有成熟的技术应用50多项。到目前为止，芬雷公司已完成各类动力煤、炼焦煤选煤厂50余座，总设计洗选能力25亿吨/年，完成选煤厂的技术改造近30座。无论是设计技术水平还是运营规模和业绩，我们都在行业中领先，势将引领选煤行业的发展，推动该领域产业的技术进步。3、政策风险分析煤炭在我国能源供给中占有重要地位