煤炭洗選加工現(xiàn)狀與多元化發(fā)展趨勢探索

王永亮，郝景山，趙二寧

(1.山西約翰芬雷華能設(shè)計(jì)工程有限公司 北京分公司，北京 100004；2.安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232001)

煤炭洗選加工現(xiàn)狀與多元化發(fā)展趨勢探索

王永亮1，郝景山1，趙二寧2

(1.山西約翰芬雷華能設(shè)計(jì)工程有限公司 北京分公司，北京 100004；2.安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232001)

針對我國煤炭市場低迷的不利情況，從現(xiàn)階段煤炭洗選設(shè)備和自動(dòng)化控制現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢、模塊化選煤廠建設(shè)新模式、井下選煤廠發(fā)展模式、選煤廠托管運(yùn)營新模式、潔凈煤技術(shù)方面，揭示目前我國煤炭洗選加工現(xiàn)狀，探索市場低迷時(shí)期煤炭洗選多元化發(fā)展趨勢。

現(xiàn)狀；趨勢；新模式；多元化發(fā)展

截止2012年我國煤炭市場的“黃金十年”徹底終結(jié)，隨之而來的是需求增速放緩與產(chǎn)能建設(shè)超前、進(jìn)口煤沖擊與國內(nèi)煤積壓的矛盾，煤炭價(jià)格持續(xù)走低，利潤微薄甚至無利潤，企業(yè)負(fù)擔(dān)越來越重，這與我國的能源結(jié)構(gòu)分布、運(yùn)力欠缺、煤炭洗選及其深加工比例和力度不足密切相關(guān)[1]。提高煤炭洗選水平和入選比例，加大潔凈煤加工、利用水平，優(yōu)化洗選產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品附加值，倡導(dǎo)煤炭洗選管理新模式，才能盡快度過煤炭市場艱難時(shí)期。通過對現(xiàn)階段我國煤炭洗選設(shè)備、自動(dòng)化控制的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，模塊化選煤廠建設(shè)，井下選煤廠發(fā)展，選煤廠托管運(yùn)營新模式及煤炭潔凈深加工轉(zhuǎn)化研究，探索市場低迷時(shí)期的煤炭洗選多元化發(fā)展趨勢。

1 洗選設(shè)備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1.1 洗選設(shè)備現(xiàn)狀

上世紀(jì)90年代后期，我國建設(shè)、投產(chǎn)的選煤廠基本都是生產(chǎn)能力在6.0 Mt/a以上的大型選煤廠，與此相適應(yīng)的設(shè)備也向高效化、大型化發(fā)展。目前，我國已擁有一批技術(shù)和設(shè)備屬于世界一流水平的選煤廠，這些選煤廠的共同特點(diǎn)就是設(shè)備系統(tǒng)單一化、大型化。實(shí)現(xiàn)設(shè)備高效化和大型化，減少設(shè)備重復(fù)配置和作業(yè)環(huán)節(jié)，形成單一設(shè)備的作業(yè)系統(tǒng)，成為降低基建投資和生產(chǎn)成本的重要措施。

目前，我國裝備了一大批世界較先進(jìn)的大型進(jìn)口選煤設(shè)備，如槽寬7.9 m的淺槽重介質(zhì)分選機(jī)、φ1.5 m的重介質(zhì)旋流器、4.3 m×9.0 m的香蕉振動(dòng)篩、φ1.5 m的離心振動(dòng)脫水機(jī)、φ5.0 m的普浮樂浮選機(jī)、φ50 m的高效濃縮機(jī)、φ3.0 m的TBS干擾床分選機(jī)、面積980 m2板框壓濾機(jī)等[2]。這些大型、高效選煤設(shè)備的應(yīng)用，整體上提高了我國選煤廠的裝備水平。

1.2 洗選設(shè)備發(fā)展趨勢

我國已建立了自己的選煤裝備制造體系，重介質(zhì)旋流器、浮選機(jī)、跳汰機(jī)、動(dòng)篩跳汰機(jī)、水力旋流器、干選機(jī)、浮選機(jī)、浮選柱(床)等總體有了較大的發(fā)展和進(jìn)步。但由于設(shè)備制造工藝及其用材的限制，我國選煤設(shè)備的穩(wěn)定性與國外設(shè)備還存在差距。這就需要針對我國煤炭煤質(zhì)和洗選環(huán)境，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高質(zhì)量、高穩(wěn)定性選煤成套技術(shù)裝備，如單系統(tǒng)處理能力10 Mt/a、15 Mt/a的特大型煉焦煤選煤廠用成套技術(shù)裝備，處理能力1 000～1 200 t/h、入選粒度上限>150 mm的特大型三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器，處理能力>500 t/h、入料粒度350～25 mm的大型動(dòng)篩跳汰機(jī)，處理能力1 500～2 500 m3/h的大型浮選機(jī)，處理能力60～150 t/h的大型全自動(dòng)快開壓濾機(jī)等，以滿足大型選煤廠建設(shè)的需要[3]。

2 自動(dòng)化控制現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

2.1 自動(dòng)化控制現(xiàn)狀

選煤廠工藝流程連續(xù)化程度高，設(shè)備布置緊湊，采用自動(dòng)化集中控制代替單機(jī)的各自啟停，可大大縮短啟停電機(jī)的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。與前期的投入相比，提高選煤廠的自動(dòng)化水平帶來的高效、安全、便捷等巨大優(yōu)勢是非常值得的。神東公司的補(bǔ)連塔選煤廠是一座洗選能力達(dá)到20 Mt/a的超大型選煤廠，該廠在傳統(tǒng)的重介質(zhì)懸浮液密度控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，又增加了生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備的檢測、監(jiān)測、單機(jī)自動(dòng)化、過程自動(dòng)化、設(shè)備單機(jī)保護(hù)、生產(chǎn)系統(tǒng)保護(hù)、事故報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)通訊、工業(yè)電視、無線通訊等一系列生產(chǎn)控制系統(tǒng)，這些控制系統(tǒng)取代了絕大部分的人工操作。目前，該廠生產(chǎn)定員已控制在35人左右，達(dá)到了世界先進(jìn)水平[2,4]。

2.2 自動(dòng)化控制發(fā)展趨勢

當(dāng)前我國選煤廠的自動(dòng)化大部分屬于局部生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化，如跳汰機(jī)床層自動(dòng)控制、重介質(zhì)懸浮液密度自動(dòng)測量與調(diào)控、浮選工藝參數(shù)自動(dòng)檢測與控制等，只有少數(shù)實(shí)現(xiàn)了全廠生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化和全廠設(shè)備集中控制、數(shù)據(jù)采集、工業(yè)電視監(jiān)視。因此，需要進(jìn)一步推廣選煤廠自動(dòng)化成果，全廠生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化控制是未來的發(fā)展方向[5]。

目前，選煤廠用來檢測、執(zhí)行部分的元?dú)饧?、機(jī)械部件、液壓元件、氣動(dòng)元件等的準(zhǔn)確性和可靠性仍相對薄弱，也有非常大的發(fā)展空間。

3 模塊化選煤廠建設(shè)新模式

模塊化選煤廠因工藝簡單、布置緊湊、占地面積小、建設(shè)周期短、運(yùn)行成本低、效益好等特點(diǎn)，越來越受到歡迎，并得到很好的應(yīng)用和發(fā)展。斜溝煤礦選煤廠采用模塊化設(shè)計(jì)，與同規(guī)模選煤廠相比，基建投資下降20～30個(gè)百分點(diǎn)，且建設(shè)周期快，可節(jié)約至少一半的生產(chǎn)成本，綜合效率提高10～20個(gè)百分點(diǎn)，工藝技術(shù)和運(yùn)行管理水平達(dá)到了國際先進(jìn)水平[6]。

近年來，我國選煤設(shè)計(jì)單位吸納了模塊化選煤廠的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)出兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器等模塊式高效選煤廠；同時(shí)將模塊式高效選煤廠車間布置與工藝布置進(jìn)行優(yōu)化，突破了傳統(tǒng)模塊式高效選煤廠工藝流程思維框架，將大塊煤分選系統(tǒng)(動(dòng)篩跳汰系統(tǒng)、淺槽重介系統(tǒng))、塊/末煤分選系統(tǒng)(重介質(zhì)旋流器系統(tǒng))、煤泥分選系統(tǒng)(基于煤泥分選機(jī)或Jamesoncell 浮選機(jī)的系統(tǒng))、煤泥回收系統(tǒng)(加壓過濾系統(tǒng)或壓濾系統(tǒng))有機(jī)融入模塊式高效選煤廠，從而使整個(gè)系統(tǒng)更加完整、流暢，且自動(dòng)化程度高、管理方便，大大提高了選后產(chǎn)品的質(zhì)量和市場適應(yīng)性，為煤炭加工企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益[7]。

4 井下選煤廠發(fā)展模式

4.1 井下選煤廠優(yōu)勢

隨著煤炭開采方式的改變和技術(shù)水平的提高，機(jī)械化采煤發(fā)展迅速，但煤炭開采和利用過程中所引發(fā)的問題日益突出。矸石作為煤礦開采的伴生物，與煤一起被運(yùn)至地面，運(yùn)輸過程中不但消耗大量的電能，而且使礦井運(yùn)輸能力降低；此外，矸石堆放占用大量土地，形成的矸石山易揚(yáng)塵、自燃，自燃時(shí)散發(fā)出難聞的有害氣體，嚴(yán)重危害周圍居民的身體健康，給礦區(qū)帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題。針對這些問題，開發(fā)新的選煤工藝和設(shè)備，將選煤廠“搬下井”，實(shí)現(xiàn)原煤井下分選，排矸后的精煤提出井，排出的矸石直接回填。這樣不但能提高礦井的運(yùn)輸能力，解決矸石升井造成的環(huán)境問題，而且能減少選煤負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)煤炭的綠色開采和洗選。

4.2 發(fā)展井下選煤廠的技術(shù)需求

對原煤進(jìn)行井下分選，需要開發(fā)適合井下運(yùn)行環(huán)境的選煤成套工藝和設(shè)備。如開發(fā)適應(yīng)井下惡劣環(huán)境的選擇性破碎設(shè)備，研發(fā)滿足物料、雜物較多環(huán)境的井下粘濕物料篩分設(shè)備，研制工作可靠、滿足井下安全生產(chǎn)需要的動(dòng)篩跳汰機(jī)、淺槽重介質(zhì)分選機(jī)，制造相關(guān)的井下產(chǎn)品運(yùn)輸、給排水設(shè)備，研究符合井下選煤生產(chǎn)的供配電設(shè)備和控制系統(tǒng)等。

4.3 井下選煤廠的應(yīng)用

目前已有井下排矸工藝在部分煤炭企業(yè)投入使用，如新汶礦業(yè)集團(tuán)濟(jì)陽煤礦二采區(qū)采用的淺槽重介質(zhì)排矸系統(tǒng)，系統(tǒng)分為給料、煤矸分選、介質(zhì)回收、煤泥水處理四部分，處理能力為300 t/h，分選粒度范圍為25～300 mm。該系統(tǒng)于2010年6月運(yùn)行，每年可減少升井矸石量21.34萬t，節(jié)省矸石運(yùn)排費(fèi)約640.20萬元。與機(jī)械動(dòng)篩排矸工藝相比，該工藝每年可使選煤廠少分選8.96萬 t矸石，節(jié)省成本140.55萬元；加上多回收塊煤的銷售收入和節(jié)約的地面塌陷賠償費(fèi)，每年可增收1 574.01萬元，且投資回報(bào)期僅為6個(gè)月[8]。這樣不僅使礦井實(shí)際運(yùn)輸能力增加，而且減少了升井矸石帶來的污染，同時(shí)，井下排出的矸石可作為巷道骨料，有利于降低巷道施工、維護(hù)成本。

5 選煤廠運(yùn)營管理新模式

5.1 選煤廠托管運(yùn)營優(yōu)勢

目前我國選煤廠的運(yùn)營模式仍多依托于煤業(yè)集團(tuán)，與近些年出現(xiàn)的托管運(yùn)營模式相比，依托煤業(yè)集團(tuán)的運(yùn)營模式無論是管理機(jī)制還是運(yùn)營成本都顯得冗余，造成人力資源、物力資源的大量浪費(fèi)。

選煤廠托管運(yùn)營是選煤托管運(yùn)營公司與業(yè)主方通過雙方優(yōu)勢互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)合作共贏，互相促進(jìn)發(fā)展而形成的一種新的企業(yè)管理模式。通過引進(jìn)專業(yè)化的管理團(tuán)隊(duì)、優(yōu)化資源配置、發(fā)揮最大的效益，實(shí)現(xiàn)托管方和業(yè)主方的共贏，并使煤炭洗選朝著更專業(yè)、更科學(xué)、更規(guī)范的方向發(fā)展。因機(jī)制靈活、管理嚴(yán)格、規(guī)?；?yīng)配置等優(yōu)點(diǎn)，該模式已被越來越多的企業(yè)接受和認(rèn)可。

5.2 選煤廠托管運(yùn)營現(xiàn)狀

目前國內(nèi)主要的選煤設(shè)計(jì)單位，約翰芬雷選煤工程技術(shù)有限公司、圓之翰煤炭工程設(shè)計(jì)有限公司、大地(天津)選煤企業(yè)管理有限公司等都拓展出隸屬設(shè)計(jì)公司的托管運(yùn)營業(yè)務(wù)，且均實(shí)現(xiàn)了市場化獨(dú)立運(yùn)作。大地(天津)選煤企業(yè)管理有限公司托管運(yùn)營了龍固選煤廠(洗選能力為10 Mt/a)、劉家口選煤廠(洗選能力為11 Mt/a)等十余座選煤廠，圓之翰煤炭工程設(shè)計(jì)有限公司托管運(yùn)營了酸刺溝選煤廠(洗選能力為16 Mt/a)、瑤溝扶貧選煤廠(洗選能力為3 Mt/a)等。芬雷選煤工程技術(shù)有限公司旗下的選煤托管自運(yùn)營服務(wù)，為國內(nèi)外選煤廠量身定做了優(yōu)質(zhì)的選煤托管服務(wù)，創(chuàng)建了新型的環(huán)保、節(jié)能、高效、規(guī)范、低成本選煤運(yùn)營產(chǎn)業(yè)[9]。自2005年到現(xiàn)在，該公司在全國6個(gè)省托管運(yùn)營了30多座選煤廠，洗選能力過億噸，取得了良好的效益。

6 煤炭加工轉(zhuǎn)化與潔凈煤技術(shù)

煤和天然氣、石油一樣，其本身并非污染源，只是由于清潔利用和轉(zhuǎn)化技術(shù)的落后才使以煤炭為主要能源的國家環(huán)境污染嚴(yán)重。因此，解決煤炭利用率低下、污染嚴(yán)重的根本途徑就是合理、清潔、高效地利用煤炭資源，大力開發(fā)和應(yīng)用潔凈煤技術(shù)。

我國政府于1997 年批準(zhǔn)了“中國潔凈煤技術(shù)”計(jì)劃，開始了煤炭的高效、潔凈利用和轉(zhuǎn)化研究。經(jīng)過近20年的努力，取得了明顯的成效，我國煤炭的高效利用和潔凈轉(zhuǎn)化效率顯著提高?，F(xiàn)階段煤炭的高效利用和潔凈轉(zhuǎn)化技術(shù)中主要包括[10]：

(1)利用潔凈煤熱解技術(shù)制備優(yōu)質(zhì)焦油和潔凈半焦，將煤與生物質(zhì)、廢塑料、污泥及其他廢棄物共同熱解，變廢為寶。

(2)利用潔凈煤氣化技術(shù)將原煤轉(zhuǎn)化加工成粗合成氣，再將其作為工業(yè)原料，最終加工成各種工業(yè)產(chǎn)品。煤氣化產(chǎn)生的合成氣可替代石油和其他燃料，用來發(fā)電、供熱、生產(chǎn)液體或氣體燃料，包括甲醇、甲醛、甲胺、醋酸等一系列碳素類化工產(chǎn)品，還可開發(fā)出二甲醚、二甲基甲酰胺(DMF)、加氫產(chǎn)品等。

(3)利用潔凈煤液化技術(shù)生產(chǎn)汽油、柴油等石化產(chǎn)品。Exxon 公司的AGG-21 工藝、美國的GTL 工藝、中國的MFT 工藝正在或已完成半工業(yè)性試驗(yàn)，這類工藝對于提高煤炭高效、清潔利用水平，緩解因石油短缺帶來的能源危機(jī)具有重要意義。

(4)先進(jìn)的煤炭發(fā)電技術(shù)。配備煙氣脫硫和脫硝的超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù)(SC/USC+FGD+SCR)、循環(huán)流化床鍋爐(CFBC)、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(ICGG)、增壓流化床聯(lián)合循環(huán)(PFBC-CC)等，這些技術(shù)都有各自的特點(diǎn)和適用范圍，在提高煤炭清潔、高效利用方面具有先進(jìn)性。

煤炭洗選加工是開發(fā)潔凈煤技術(shù)的重要環(huán)節(jié)和首要環(huán)節(jié)，其重點(diǎn)在于細(xì)粒級(jí)和極細(xì)粒煤的精選，開發(fā)超純煤技術(shù)和除雜、脫硫技術(shù)，特別是脫除有機(jī)硫的技術(shù)，更是當(dāng)前開發(fā)潔凈煤技術(shù)的關(guān)鍵。

7 結(jié)語

在市場低迷的背景下，煤炭洗選只有走多元化發(fā)展之路，無論是洗選裝備、自動(dòng)化控制方面，還是選煤廠管理運(yùn)營和建設(shè)方面，亦或是潔凈煤加工利用方面，都要引進(jìn)、吸收與創(chuàng)新并舉，才能逐步走出困境，取得良好的社會(huì)效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 李世祥，馬海燕.我國煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的新問題及對策[J].經(jīng)濟(jì)縱橫，2012(8):72-75.

[2] 劉文欣.中國選煤工業(yè)現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢[J].煤炭工程，2010(11):16-18.

[3] 張友軍.國內(nèi)外選煤技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].選煤技術(shù)，2011(1):70-72.

[4] 王進(jìn)榮.集中自動(dòng)化控制系統(tǒng)在補(bǔ)連塔洗煤廠的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2005(6)：44-46.

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[7] 趙志國，張東晨，閔凡飛.我國選煤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及對煤炭清潔利用的影響[J].中國科技論文在線，2011(3):215-219.

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[9] 洪 霆.芬雷運(yùn)營模式在中國選煤行業(yè)的實(shí)踐[C]//《選煤技術(shù)》編輯部.2011年全國選煤學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集.唐山：《選煤技術(shù)》編輯部，2011:172-174.

[10] 王俊宏，常麗萍.潔凈煤轉(zhuǎn)化技術(shù)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2006(25)：595-598.

Present situation and diversified development trend of coal processing

WANG Yong-liang1，HAO Jing-shan1，ZHAO Er-ning2

(1.Shanxi John Finlay Huaneng Design & Engineering Co, Ltd., Beijing Branch, Beijing 100004, China; 2.Anhui University of Science & Technology, Huainan, Anhui 232001, China)

In view of adverse situation of coal market downturn in China, according to development of coal preparation equipment at present, modularization design of coal preparation plant, development of underground coal preparation plant and clean coal technology, operate and manage coal preparation plant, present situation of coal preparation is given, explored development trend of coal preparation in diversity.

current situation；trend；new model；diversified development

1001-3571(2015)03-0096-04

TD94

A

2015-04-12

10.16447/j.cnki.cpt.2015.03.027

王永亮(1986—)，男，河南省鄭州市人，助理工程師，從事選煤廠設(shè)計(jì)工作。

E-mail:wyangling1986@163.com Tel: 18002128003