一种基于真双能X射线的智能干法排矸系统技术方案

本发明专利技术涉及选煤排矸领域，具有涉及一种基于真双能X射线的智能干法排矸系统。本发明专利技术包括给料机构，输送机构，识别机构，分选机构。给料机构由给料漏斗、喷淋脱泥装置组成，给料漏斗外部为倒锥形，内部敷设可降低漏斗壁面磨损的耐磨瓷板；喷淋脱泥装置由喷淋管和高频筛组成；输送机构由实时监控给料量的电子皮带秤，减少杂物污染的电磁除铁器，清扫细粒物料的皮带清扫器以及能形成多道规则煤流的排队装置组成；识别机构由产生不同强度的X射线发生器，接收X射线的探测器，成像上位机、BP神经网络和隔离铅房组成；分选机构由定位装置，机械手和PLC控制柜组成。本发明专利技术对煤种的适应强，实现智能识别，且识别准确率高，同时减少煤尘污染。

An intelligent dry waste disposal system based on true dual energy X-ray

【技术实现步骤摘要】
一种基于真双能X射线的智能干法排矸系统
本专利技术涉及选煤厂干法选煤领域，具体涉及一种基于真双能X射线的智能干法排矸系统
技术介绍
随着煤炭开采量的逐年增加，优质品位的煤炭资源几乎被开采殆尽，煤炭资源已经向“贫、细、杂”方向发展。为了提高煤炭质量，目前选煤厂实现煤炭的全粒级洗选。当前主流的煤炭洗选方法分为湿法选煤和干法选煤两种，对于湿法选煤而言，重介质选煤成为主导工艺，其精度较高，但是其缺点也尤为明显，脱介脱水工艺复杂且用水量大，需要后续的煤泥水处理工艺；对于干法选煤而言，主要是空气重介质流化床干法选煤、风选、复合式干选以及射线选煤等，由于无需用水、工艺简单，因此一度成为研究热点，但相比于重介质选煤，其分选精度较低，空气污染严重，因此使用范围较小，仅限于西北缺水地区。随着国家节能减排、绿色开采政策的实施，加上射线技术的长足发展，使得以γ射线、X射线选煤技术再度进入选煤工作者的视线，特别是部分射线选煤设备已经开始在现场进行应用，虽然取得了一定的效果，但是其弊端也尤为明显，首先是设备大都选用γ射线作为射线，虽然穿透力强，但是射源管理是个难题，残余的γ射线会给检修工人的身体带来辐射伤害，二是部分设备为了射源安全和节约成本采用了伪双能X射线，但却会带来“厚度效应”，使得设备对煤和矸石的识别精度大大降低，三是设备采用高压气阀喷吹的方式分离矸石，气阀的频繁开/闭导致其寿命较短，后期维护成本高，并且气流的喷吹力有限，对于特大块的原煤分离效果较差，综上问题的存在限制了射线选煤技术的应用和推广。
技术实现思路
为了解决基于射线选煤设备的γ射线射源管理困难，伪双能X射线识别精度低以及分离设备磨损快的问题，本专利技术设计了一种基于真双能X射线的智能干法排矸系统，该系统集给料、输送、识别和分离机构为一体，具有射源易管理、识别和分离精度高、自动化程度高等优点，可用于选煤厂的选前排矸和原煤的干法分选。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于真双能X射线的智能干法排矸系统包括如下组成部分：给料机构，该机构由给料漏斗、喷淋脱泥装置组成；所述给料漏斗外部为倒锥形，内部敷设有耐磨瓷板，可减少矸石等高硬度物料对漏斗壁的磨损，延长给料漏斗的使用寿命，漏斗上部为进料口接井下毛煤给料皮带，漏斗下部为出料口接喷淋脱泥机构，所述喷淋脱泥装置由喷淋管和高频筛组成，所述高频筛分两段，前段筛缝宽度为30mm，和喷淋管组合起到分级脱泥作用，可减少表面细泥的覆盖，提高识别系统的准确率，后段筛缝为0.5mm，起到脱水作用，减少原煤表面的水分对X射线的散射作用，增强X射线的透射作用，高频筛的筛下物给入原煤主洗系统，筛上物给入输送机构；输送机构，该机构由电磁除铁器、输送带、电子皮带秤、皮带清扫器、排队布料装置组成；所述输送带底部安装有电子皮带秤，可以实时监控给料量；所述电磁除铁器安装在输送带机头，其主要用于减少大块杂物，特别是铁制品对物料的污染，以及杂物对皮带的损伤，防止意外停机的情况发生；所述皮带清扫器安装在皮带机尾，用于细粒物料的清扫，进一步减少输送带的磨损率，延长输送带的使用寿命；所述排队装置安装在皮带上方，实质上是由聚氨酯板组成若干煤矸石通道，原煤经排队装置后可以形成多道规则的煤流，便于后续的分选机构对煤矸石的分离，排好队的煤流进入识别机构进行识别；识别机构，该机构主要由X射线发生器，X射线探测器，成像上位机、BP神经网络和隔离铅房组成；所述X射线发生器分两组，可产生两种强度的射线，由220V的常规电源供电，其中高能射线强度为160kV，低能射线强度为90kV，其特点是断电后X射线发生器停止发射射线，无射线残留，不会对巡检工人的身体造成伤害；所述X射线探测器分两组，其中低能X射线探测器接收低能X射线信号，高能X射线探测器接收高能X射线信号，X射线探测器采用平板式探测器，闪烁体采用碘化铯材料，两组X射线发生器和两组X射线探测器的组合能够消除“厚度效应”，提高识别准确率；所述成像上位机实际上是一台微型计算机，核心是成像软件，能够接受来自X射线探测器的数字信号并通过一系列平滑，滤波、降噪，重建等操作将其转换为灰度图像，提取出特征值，从而将煤和矸石识别开来；所述BP神经网络为一种基于BP算法的人工神经网络，分为输入层、输出层和隐含层，具有自学习功能，能在没确定输入层与输出层相互关系的情况下捕获二者之间的非线性关系，可用于能自动学习煤和矸石的特征，进一步提高煤和矸石识别正确率；所述隔离铅房为内衬2mm厚的铅板做成的防护外壳，安装于X射线发生器外部，能够在X射线发生器工作时隔离X射线，从而起到隔离防护作用，避免X射线的辐射，原煤经识别机构的识别后分为煤和矸石，进入分选机构完成分离。分选机构，该机构主要由定位装置，机械手和PLC控制柜组成；所述定位装置实质上是光电传感器，上位机将被分选物料的位置信息传递给光电传感器，当物料到达光电模块时，光电传感器将信息实时传递给PLC控制柜；所述PLC控制柜主要用于接收上位机指令并控制下位机动作，本专利技术中可用于控制X射线射源的启停，控制皮带电机的启停和转速，控制机械手的动作等；所述机械手为液压驱动，受PLC指令控制，安装在皮带两侧，代替手选；所述机械手上安装有接近传感器，当被分选的物料靠近时机械手将物料抓取至产物溜槽，完成煤和矸石的分选。本专利技术的有益效果在于：1)、本专利技术的给料机构、输送机构、识别机构和分选机构共同构成了智能干法排矸系统，采用先进的BP神经网络进行识别学习，对煤种的适应强，实现了智能识别，采用PLC控制整个系统的运行，无需人员值守，实现了自动分选，能够代替人工拣矸，极大地减少了人力的投入和人为因素造成的错选漏选，提高了分选效率，节约了生产成本。2)、本专利技术以X射线作为射源，断电后无射线残留，加上铅房防护作用，不会对人体产生辐射，解决了射源难处理的问题；采用真双能X射线成像系统进行识别能够消除“厚度效应”，提高识别准确率，减少矸石进入主选系统的含量，可减少矸石的泥化现象和对设备的磨损率，降低煤泥水处理系统的压力和设备维修费。3)、采用机械手代替传统的高压气阀喷来进行物料分选，既能克服高压气阀寿命短的缺点，延长分离设备的使用寿命，又能减少煤尘污染，起到保护环境的作用。附图说明图1为本专利的系统结构图；图2为排队布料装置俯视图；图3为BP神经网络结构图；图示各结构与本专利技术的部件名称对应关系如下：1—给料漏斗2—喷淋管3—高频筛4—电磁除铁器5—输送带6—电子皮带秤7—皮带清扫器8—排队布料装置9—高能X射线发生器10—高能X射线探测器11—低能X射线发生器12—低能X射线探测器13—成像上位机14—隔离铅房15—定位装置16—接近传感器17—机械手18—PLC控制柜19—喷淋脱泥装置20—X射线成像装置21—BP神经网络具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于真双能X射线的智能干法排矸系统，其特征在于：所述给料漏斗(1)外部为倒锥形，内部边壁敷设有耐磨瓷板，可减少矸石等高硬度物料对漏斗壁的磨损；所述给料漏斗(1)上部为进料口，接井下毛煤给料皮带；给料漏斗(1)下部为出料口接喷淋脱泥装置(19)，所述喷淋脱泥装置(19)由喷淋管(2)和高频筛(3)组成，所述高频筛(3)分两段，前段筛缝宽度为30mm，和喷淋管(2)组合起到分级脱泥作用；所述高频筛(3)后段筛缝为0.5mm，起到脱水作用，减少原煤表面的水分对X射线的散射作用，增强X射线的透射作用，高频筛(3)的筛下物给入原煤主洗系统，筛上物给入输送机构。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于真双能X射线的智能干法排矸系统，其特征在于：所述给料漏斗(1)外部为倒锥形，内部边壁敷设有耐磨瓷板，可减少矸石等高硬度物料对漏斗壁的磨损；所述给料漏斗(1)上部为进料口，接井下毛煤给料皮带；给料漏斗(1)下部为出料口接喷淋脱泥装置(19)，所述喷淋脱泥装置(19)由喷淋管(2)和高频筛(3)组成，所述高频筛(3)分两段，前段筛缝宽度为30mm，和喷淋管(2)组合起到分级脱泥作用；所述高频筛(3)后段筛缝为0.5mm，起到脱水作用，减少原煤表面的水分对X射线的散射作用，增强X射线的透射作用，高频筛(3)的筛下物给入原煤主洗系统，筛上物给入输送机构。


2.根据权利要求1所述的一种基于真双能X射线的智能干法排矸系统，其特征在于：所述输送机构由输送带(5)组成，输送带(5)连接所述给料机构中高频筛(3)后段筛网，所述输送带(5)下布置电子皮带秤(6)，进行实时监控给料量；所述输送带(5)的前端布置电磁除铁器(4)，消除毛煤中含铁杂质对选矿的污染，减少对皮带的损伤；所述输送带(5)的尾端布置皮带清扫器(7)，用于细粒物料的清扫，进一步减少输送带(5)的磨损率，延长输送带(5)的使用寿命；所述输送带(5)前端约三分之一处的上方布置排队布料装置(8)，实质上是由聚氨酯板组成若干煤矸石通道，原煤经排队布料装置(8)后可以形成多道规则的煤流，便于后续的分选机构对煤矸石的分离，排列有序的煤流进入识别机构进行识别。


3.根据权利要求1、2所述的一种基于真双能X射线的智能干法排矸系统，其特征在于：所述的识别机构主要由X射线发生器，X射线探测器，成像上位机(13)、BP神经网络(21)和隔离铅房(14)组成；所述X射线发生器布置在所述输送带(5)的中间位置，距离所述输送带(5)的上表面约50-70cm；所述X射线发生器分为两组，可产生两种强度的射线，由220V的常规电源供电，其中高能射...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，朱金波，朱宏政，冯岸岸，尹建强，史苘桧，周伟，张涛，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34