煤炭是我國的主體能源,我國正處于城鎮(zhèn)化、工業(yè)化快速推進階段。今后較長一段時期,煤炭消費總量隨著經(jīng)濟增長將持續(xù)增加。我國面臨著以高碳能源為主的能源結構與發(fā)展綠色、低碳經(jīng)濟的迫切需求之間的矛盾,生態(tài)、安全和溫室氣體排放等一系列嚴峻問題日益凸顯,迫切需要開辟出一條清潔、高效、可持續(xù)開發(fā)利用煤炭的新道路。黨的十八大對能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出了更高要求,國家能源委員會第一次會議明確了煤炭開發(fā)利用的發(fā)展方向。推進煤炭安全綠色開發(fā)和清潔高效利用,是煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路,是改善民生和建設生態(tài)文明的必然要求。煤炭洗選是最經(jīng)濟、最有效的潔凈煤技術,可充分提高煤炭綜合利用價值,滿足不同行業(yè)對煤質(zhì)的需求,使煤炭企業(yè)獲得更好的社會效益和經(jīng)濟效益。
一、我國煤炭洗選現(xiàn)狀
2015年,我國原煤入洗量大幅提高,達到24.7億噸,入選率為65.9%,基本完成了“十二五規(guī)劃”煤炭洗選的既定目標和任務。原煤入選能力比2010年增長了8億噸,達到了26億噸。動力煤入選比例快速增加,2015年入選率達到53.5%,入選量達到14.7億噸,實現(xiàn)了歷史性的突破。規(guī)模以上選煤廠大大增加,2015年達到2000余座,年入洗能力超過1000萬噸的超大型選煤廠為57座,入洗能力占全國入洗總量的25%,選煤技術水平和裝備水平都具有世界先進水平。目前,最大的煉焦煤選煤廠和動力煤選煤廠入洗能力分別達到了3000萬噸/年和3500萬噸/年。
我國干法選煤技術和裝備取得重大發(fā)展,在全世界居于領先地位,為動力煤入選發(fā)揮了重要作用。復合干法分選入選能力超過1.5億噸,取得歷史性突破。復合干法選煤設備在大型化、智能化和系列化方面不斷完善,開始進入國有大型煤炭企業(yè)的主力選煤廠,并已出口到15個國家。新一代模塊式干法重介質(zhì)流化床選煤系統(tǒng)及設備取得重大突破,其示范工程運行表明分選的各項工藝指標都符合設計要求,拓寬了干法分選煉焦精煤的新路。
我國煤炭洗選雖然取得了巨大進步,但還存在如下突出問題:一是我國絕大選煤廠實現(xiàn)了生產(chǎn)集中控制,濕法分選技術和設備都日益完善,但大型關鍵設備在智能化、可靠性方面水平還比較低,選煤工藝靈活性較差,適應市場還不夠靈活。二是煉焦煤洗選比例較高,但動力煤入選量還比較低,動力用煤還需要新建更多的選煤廠。同時,現(xiàn)有動力選煤工藝系統(tǒng)過于復雜、分選過度、加工成本較高、基建投資大、煤泥不能有效處理,需要改進的地方較多。動力煤分選的主要發(fā)展方向是干法分選。干法分選目前存在的主要問題是處理能力、分選精度、智能化和自動化都有待提高。
二、我國煤炭洗選展望
1、政策支持
國家發(fā)展和改革委員會、環(huán)境保護部、商務部、海光總署、工商行政管理總局、質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局等六部委于2014年9月聯(lián)合發(fā)布《商品煤質(zhì)量管理暫行辦法》(令〔第16號〕),對商品煤灰分、硫分和其他指標提出了明確要求,為洗選發(fā)展提供了政策空間。
國家能源局、環(huán)境保護部、工業(yè)和信息化部于2014年12月發(fā)布了《關于促進煤炭安全綠色開發(fā)和清潔高效利用的意見》(國能煤炭〔2014〕571號),指出要大力發(fā)展煤炭洗選加工,提高原煤入選比重,所有大中型煤礦均應配套建設選煤廠。落實國家有關商品煤質(zhì)量的規(guī)定,建立健全煤炭質(zhì)量管理體系,完善煤炭清潔儲運體系,加強煤炭質(zhì)量全過程監(jiān)督管理。對煤炭要做到應選盡選,原煤入選率在2020年要達到80%以上。
中國工程院2015年1月發(fā)布重大咨詢項目《中國煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》,指出煤炭要實現(xiàn)全面洗選,2020年動力煤要達到70%的入選率,2030年80%的煤炭要進行提質(zhì)加工。
國家能源局2015年4月下發(fā)《煤炭清潔高效利用行動計劃(2015-2020)年》(國能煤炭〔2015〕141號),指出要大力發(fā)展高精度煤炭洗選加工。選煤裝備要朝著智能化、高性能、大型化和高可靠性方向發(fā)展。升級改造現(xiàn)有煤礦選煤設施,積極推廣先進的煤炭提質(zhì)、高濃度水煤漿和潔凈型煤技術。
國家發(fā)展改革委、環(huán)保部、海關總署、國家能源局、商務部、國家質(zhì)檢總局、國家工商總局2015年11月印發(fā)《關于加強商品煤質(zhì)量管理有關意見的通知》(發(fā)改能源〔2015〕2782號)。通知從加強制度建設、明確任務分工、完善市場交易機制、加強監(jiān)督檢查、積極宣傳推廣5部分對加強商品煤質(zhì)量提出了明確要求。通知指出商品煤質(zhì)量保證和驗收要貫穿煤炭生產(chǎn)、加工、儲運、銷售、進口和使用企業(yè)等各個環(huán)節(jié)。完善商品煤質(zhì)量管理組織機構,明確企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量管理責任,做好檢測記錄,建立商品煤質(zhì)量檔案。鼓勵制定更嚴格的商品煤質(zhì)量企業(yè)標準。
2、專家研判
干法選煤之父陳清如院士指出,原煤質(zhì)量隨著采煤機械化程度的提高越來越差。為了減少環(huán)境污染,滿足不同行業(yè)的要求,獲得更好的經(jīng)濟效益和工藝指標,必須對煤炭進行分選加工。我國煤炭入選總量2017年將達到30.1億噸,選煤廠的建設力度必然要加大。
中國工程院院士劉炯天提出了基于資源綜合利用和水循環(huán)的綠色選煤概念。他指出選煤可分成三個發(fā)展階段:洗煤時代,產(chǎn)品做燃料用,洗后的煤炭平均灰分為25%-28%,主要靠簡單水洗;選煤時代,選后煤炭平均灰分為8%-10%,是近30年才發(fā)展起來的;綠色選煤時代,選后的煤炭平均灰分為3%-5%。綠色選煤系統(tǒng)包括高效分選、水循環(huán)和礦物利用三個方面。綠色分選就是要排低熱值煤、排矸石,并且將他們都用掉。
國家工程勘察設計大師鄧曉陽表示,劣質(zhì)煤在市場上已經(jīng)賣不出了,煤炭洗選業(yè)將會隨著國家日益嚴格的環(huán)保要求而持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,也會成為煤炭產(chǎn)業(yè)的一種發(fā)展趨勢。
國家工程勘察設計大師李明輝指出,選煤廠未來的發(fā)展方向為:煤泥減量入選,智能化綠色生產(chǎn)、裝備大型國產(chǎn)化、資源的合理利用、自動化和信息化。粉煤干法深度篩分或空氣分級是可供研究開發(fā)的課題。
中國煤炭加工利用協(xié)會理事長張紹強指出,我國原煤入選總量2020年底要達到32億噸,入選比例達到80%以上,入選能力達到34億噸以上。2020年,我國原煤入選總量要比2015年凈增7.3億噸以上,平均每年需要增加1.46億噸左右。其中,新增入選量的88%分布在內(nèi)蒙、陜西和山西三省,這三省是下階段洗選發(fā)展的重點區(qū)域。
3、我國大規(guī)模分選技術戰(zhàn)略
——干法選煤技術
隨著我國節(jié)能減排和生態(tài)環(huán)保要求的提高,動力煤洗選比例逐漸加大,風力洗選設備前景看好。主要的研究和攻關方向為大型風力分選設備研制和空氣重介質(zhì)流化床大型化方面。
——大型排矸技術
煤礦開采機械化程度的提高,造成矸石含量大幅增加,甚至出現(xiàn)了60%以上的原煤灰分,選煤廠原有的排矸系統(tǒng)工藝和裝備已遠遠不能滿足現(xiàn)階段生產(chǎn)的需要。
技術研發(fā)重點為:研制粒級適應性廣、處理能力大、檢測準確度更高的動篩跳汰機;就重介淺槽分選機的分選機理、運行參數(shù)、大型化、可靠性、系列化等方面開展研究,提高設備制造水平。
——稀缺高灰難選煤分選關鍵技術研發(fā)
當前,國內(nèi)外選煤專家把微細粒稀缺高灰難選煤泥分選作為研究的熱點和難點,并圍繞精煤灰分高、分選效率低和重選背灰突出等問題進行了一系列研究。
——井下排矸技術
矸石回填是綠色開采的重要組成部分,不僅減少礦井的無效運輸,又減少了地面堆積矸石造成的嚴重環(huán)境污染。
井下排矸技術矸石回填的前提條件。井下選煤廠有特定的環(huán)境和技術要求,要深入研究開采、運輸工藝與選煤工藝的有效結合和高效裝備。
——大規(guī)模高效分選技術
當前,選煤廠的規(guī)模越來越大,對設備的大型化、國產(chǎn)化和可靠性要求也越來越高,開展相關的研究,具有十分重要的意義。
研究和攻關方向包括特大型重介分選技術與關鍵裝備,破碎機、篩分機、臥式振動離心脫水機、全自動快開隔膜壓濾機等設備的大型化、國產(chǎn)化的研究,粗煤泥高效分選技術與裝備,細粒煤高效分選技術和大型浮選設備的研發(fā)。