我國洗選煤現(xiàn)狀及節(jié)能對策*

鄒　威　趙樹果　張亞倫　李守余

(華北理工大學(xué)以升創(chuàng)新教育基地)

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我國洗選煤現(xiàn)狀及節(jié)能對策*

鄒威趙樹果張亞倫李守余

(華北理工大學(xué)以升創(chuàng)新教育基地)

煤炭目前是我國重要的能源之一，在推動社會進步和經(jīng)濟發(fā)展過程中起著舉足輕重的作用。煤炭資源的綠色合理開發(fā)作為一種與生態(tài)相協(xié)調(diào)的資源開發(fā)模式，是當(dāng)前煤炭行業(yè)擺脫困境實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。對洗選煤工藝、煤泥水的處理和洗選煤機械的應(yīng)用現(xiàn)狀與存在的問題進行了分析，提出了相應(yīng)的節(jié)能減排對策，為企業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展與創(chuàng)新、生態(tài)環(huán)境的保護與水資源的可持續(xù)利用提出了建議，可為實現(xiàn)洗煤技術(shù)現(xiàn)代化、節(jié)約型社會建設(shè)和煤炭的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)的技術(shù)支持。

洗選煤現(xiàn)狀工藝煤泥水節(jié)能對策

1　我國煤炭行業(yè)發(fā)展及利用現(xiàn)狀

煤炭行業(yè)是我國經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱行業(yè)，在我國能源消費中占主導(dǎo)地位，根據(jù)國家統(tǒng)計局1980—2014年的能源生產(chǎn)總量和構(gòu)成數(shù)據(jù)，在充分考慮國家政策調(diào)整等因素的前提下，利用SPSS軟件預(yù)測出我國2018—2030年的能源生產(chǎn)總量和構(gòu)成(表1)，初步估計今后十幾年內(nèi)煤炭洗選對我國煤炭行業(yè)發(fā)展的影響，明確煤炭洗選對企業(yè)發(fā)展的重要性。

表1　未來一定時期原煤及能源生產(chǎn)總量預(yù)測 億t標(biāo)準(zhǔn)煤

從表1可以看出：從目前到2030年，煤炭的主要能源地位將不會改變，也就是說，煤炭的洗選及其節(jié)能減排仍是社會關(guān)注的焦點。

研究分析發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的煤炭利用方式已不適合我國的發(fā)展模式，煤炭行業(yè)的發(fā)展方向在于推進煤炭在全行業(yè)、全產(chǎn)業(yè)鏈的清潔利用；分級分質(zhì)對口利用，全面洗選，制定潔配度準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)；加大高效潔凈煤發(fā)電和煤電節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用推廣；突破技術(shù)瓶頸，減少水耗和排放，適度發(fā)展現(xiàn)代煤化工；發(fā)展稀缺煤的二次開發(fā)技術(shù)，提高資源利用率。

2　洗選煤工藝技術(shù)及存在的問題

2.1典型洗選煤工藝技術(shù)2.1.1物理洗選煤工藝技術(shù)

物理洗選煤工藝主要有跳汰法、重介質(zhì)法、浮選法，目前洗選煤工藝技術(shù)應(yīng)用中所占比例見表2，跳汰法、重介質(zhì)法、浮選法的工藝比較見表3。

2.1.2創(chuàng)新性工藝技術(shù)

創(chuàng)新性工藝技術(shù)包括多種工藝相結(jié)合的技術(shù)和干法煤矸石分選技術(shù)。前者根據(jù)實際情況采用不同工藝相互結(jié)合的工藝方法，充分發(fā)揮每種工藝的優(yōu)勢以提高洗煤效率；后者是針對高寒和缺水地區(qū)的一種新型洗煤技術(shù)，優(yōu)勢在于不消耗稀缺的水資源、投資規(guī)模小、建設(shè)成本低，省去脫水干燥過程和廢煤泥水的回收過程，適用于洗煤廠原料預(yù)處理，降低設(shè)備損耗和水耗并能提高生產(chǎn)效率，減少環(huán)境污染和水資源的保護。

表2　各物理洗煤量在行業(yè)中的比例 %

表3　物理洗煤工藝比較

2.2國內(nèi)洗選煤工藝存在的問題

目前我國洗選煤工藝技術(shù)水平相比世界水平還存在一些差距，主要表現(xiàn)在：①原煤入選率低；②部分煤產(chǎn)品質(zhì)量低且運費成本加大；③我國洗選煤廠數(shù)量多、規(guī)模小且生產(chǎn)線雜，省市鎮(zhèn)鄉(xiāng)所屬企業(yè)的規(guī)模與技術(shù)逐級下降；④洗選煤設(shè)備的穩(wěn)定性較差，相應(yīng)的煤產(chǎn)品質(zhì)量差；⑤煤泥水處理與細(xì)粒級煤的分選與脫水工藝與設(shè)備仍是現(xiàn)如今共同的難題。

3　煤泥水的處理技術(shù)及問題

3.1煤泥水處理技術(shù)

煤泥水的處理是泥水分離的過程，目前應(yīng)用中的煤泥水處理方法見表4。

表4　常用煤泥水處理方法

當(dāng)然，煤泥水的性質(zhì)與原煤性質(zhì)有關(guān)，地質(zhì)年代較長煤質(zhì)較好，原煤所生產(chǎn)的煤泥水處理難度較??；反之難于處理。拋去其他因素，目前采用最多的為浮選與磁選法，經(jīng)濟效益好、處理效果顯著且煤泥回收率高。如唐山礦洗選煤廠采用的是浮選、磁選和高分子絮凝劑法，處理效果良好，煤泥回收和循環(huán)水利用都接近100%。

3.2我國煤泥水處理工藝現(xiàn)狀

目前，我國原煤入選量與入選率有很大程度的提高，煤泥水的處理與回收進步較大，煤泥水的閉路循環(huán)率也日益增長。表5為我國25年來煤泥水的閉路循環(huán)率和原煤入選率情況。

表5　我國原煤入洗率與煤泥水閉路循環(huán)率 %

3.3我國煤泥水處理存在的問題

多年來研究者力求在煤泥水處理工藝方面進行更新與完善，但受多方因素影響進展相當(dāng)緩慢，目前我國煤泥水處理研究呈現(xiàn)多元化與差異性的特點，問題主要有：①我國大多數(shù)煤泥水都是高濃度的煤泥水；②煤泥的分選設(shè)備性能不佳；③濃縮沉淀設(shè)備處理效果差，處理高濃度煤泥水的難度大；④我國部分煤質(zhì)較差、易泥化，煤泥水處理難度較大；⑤高濃度煤泥水處理技術(shù)不夠成熟，難以實現(xiàn)煤泥水的閉路循環(huán)。

4　我國洗選煤機械現(xiàn)狀與發(fā)展

選煤機械包括分選設(shè)備、篩分設(shè)備、破碎設(shè)備和脫水設(shè)備。我國部分選煤裝備處于國際先進水平，但仍存在可靠性不高、設(shè)備規(guī)格少、處理能力低、自動化水平低等問題。我國分選設(shè)備現(xiàn)狀見表6。

中煤科工集團唐山研究院在洗選煤設(shè)備研制方面成果突出，如雙(多)供介無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器、振蕩浮選技術(shù)與設(shè)備、帶有礦漿預(yù)礦化技術(shù)

表6　我國分選設(shè)備現(xiàn)狀

的XJM-KS系列機械攪拌式浮選機、復(fù)合式干法選煤設(shè)備，此外還自主研制了臥式振動離心機、煤泥離心機、香蕉篩、選煤跳汰、加壓過濾脫水機、分級破碎技術(shù)與裝備、煤泥滾筒干燥設(shè)備等。

近十年來，我國洗選煤設(shè)備的制造和裝備水平有了新突破，部分設(shè)備的性能和可靠性已達國際一流水平，如臥式離心機、壓濾機、煤泥分選機等。SSC系列大處理量分級破碎機的研制應(yīng)用、高效三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的廣泛應(yīng)用、大型跳汰機和浮選機的研發(fā)及應(yīng)用等都標(biāo)志著我國選煤機械的裝備水平正在迅速提升。

5　節(jié)能對策

我國是煤炭生產(chǎn)和消費大國，實現(xiàn)洗煤技術(shù)現(xiàn)代化是改變我國粗放型生產(chǎn)方式的必經(jīng)之路，也是實現(xiàn)節(jié)約型社會和可持續(xù)發(fā)展的必然要求。目前洗選煤行業(yè)廣泛采用的節(jié)能減排措施有：①合理配置生產(chǎn)場地以及工藝流程走向，減小動力能源損耗；②提高設(shè)備的智能化，提高精煤產(chǎn)率、降低精煤損失；③合理配電布置，減少電壓損失和線路損耗；④供熱管網(wǎng)均采用保溫措施，減少熱能的消耗；⑤加強管理并建立相應(yīng)的節(jié)能管理制度。

研究發(fā)現(xiàn)，我國洗選煤廠眾多，規(guī)模大小不一，所采用的洗選流程不統(tǒng)一，無法定量進行經(jīng)濟效益與節(jié)能減排效益的計算對比，大部分洗煤廠都采用各類節(jié)能減排措施。

5.1洗選煤工藝技術(shù)的節(jié)能對策

洗選煤工藝技術(shù)的改良主要采用合理高效的洗選煤方法，國內(nèi)洗選煤企業(yè)自動化程度不高，對洗煤工藝流程的整體控制能力較弱，對國內(nèi)洗煤工藝系統(tǒng)的節(jié)能改良對策有：①洗選煤工藝的優(yōu)化與改造，實現(xiàn)自動化控制，改造原有較落后的洗選系統(tǒng)，從而達到企業(yè)的節(jié)電與節(jié)油，提高效益；②提前對洗煤量和設(shè)備的效率進行預(yù)算，減少不必要的煤炭損耗與洗選設(shè)備的耗能，實現(xiàn)整個環(huán)節(jié)的高效運轉(zhuǎn)，達到節(jié)煤的作用；③提高生產(chǎn)技術(shù)人員的素質(zhì)和社會責(zé)任意識，提高人才為企業(yè)發(fā)展和社會服務(wù)的水平；④結(jié)合自身實際引進相應(yīng)工藝技術(shù)。

5.2煤泥水處理的節(jié)能對策

煤泥水處理工藝的改良除了細(xì)粒煤脫水設(shè)備系列化、提高設(shè)備的穩(wěn)定性外，應(yīng)引進和裝備先進的煤泥分選設(shè)備；加強高濃度煤泥水處理技術(shù)和混凝劑、絮凝劑的研制開發(fā)；提高煤泥水的回收率以及利用率，減少水資源的浪費與污染。具體節(jié)能措施包括：①建立大型煤泥水處理池等現(xiàn)代化設(shè)施，根據(jù)不同性質(zhì)的煤炭研制相應(yīng)工藝，制定洗煤方案與水質(zhì)檢驗方法。通過凈化、層層過濾，實現(xiàn)精煤顆粒與水分離，達到精煤回收、水的循環(huán)利用和環(huán)境保護的目的。②采用先進的生產(chǎn)線，淘汰傳統(tǒng)的生產(chǎn)線，配置新型的洗煤技術(shù)生產(chǎn)線，達到環(huán)保節(jié)能、提高企業(yè)經(jīng)濟效益的目的。

5.3選煤機械的節(jié)能對策

目前我國大部分洗選煤企業(yè)存在設(shè)備和電路老化問題，應(yīng)進行優(yōu)化改造，有效節(jié)約生產(chǎn)成本，加快洗煤行業(yè)對生產(chǎn)設(shè)備的更新?lián)Q代。對機械設(shè)備的節(jié)能可歸納為：①機械設(shè)備的大型化、節(jié)能化和自動化。購置一整套自動節(jié)能的選煤設(shè)備，既可以解放人力，還能提高單位處理能力，降低能耗，便于操作，實現(xiàn)最佳效益。②要求有實時、高精度的產(chǎn)品品質(zhì)自動檢測設(shè)備，實現(xiàn)單機設(shè)備和流程的信息化控制。③設(shè)備的定期維修與更新?lián)Q代應(yīng)制度化。

6　結(jié)　語

在未來的經(jīng)濟發(fā)展中，煤炭資源仍占有主導(dǎo)地位，煤炭的洗選在煤炭生產(chǎn)過程中起著關(guān)鍵性的作用，密切關(guān)系到煤炭資源的高效綠色利用與燃煤對環(huán)境的影響程度，采取科學(xué)、有效的措施減少污染物排放，節(jié)約成本，有效提高產(chǎn)能將是今后行業(yè)發(fā)展的焦點與企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

目前我國煤炭在洗選過程中主要存在工藝流程自動化程度低、泥煤水處理效率低和洗選煤設(shè)備穩(wěn)定性差等問題，生產(chǎn)中的高耗能制約著洗選煤行業(yè)的穩(wěn)定和發(fā)展。

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Washing and Separation Coal Present Situation and Energy Saving Measures in our Country

Zou WeiZhao ShuguoZhang YalunLi Shouyu

(Yisheng Innovation Education Base, North China University of Science and Technology)

Coal resources is one of important energy in our country at present. Coal resources play an important role in promoting social progress and economic development. As a development pattern coordinate with ecological, green and reasonable development of the coal resources is the only way out of stuck and realize sustainable development for current coal industry. For washing coal technology, coal slime water processing and washing machinery application present situation and existing problems were analyzed, and puts forward the corresponding countermeasure for energy saving and emission reduction for the steady development of the enterprise and innovation, the protection of the ecological environment, and puts forward some suggestions for the sustainable utilization of water resources, technology support was proposed for coal washing technology modernization, the economical society construction and sustainable development of coal science.

Washing and separation coal， Present situation， Process， Coal slime water， Energy conservation countermeasures

趙樹果(1969—)，女，副教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師，063000 河北省唐山市路南區(qū)新華西道46號。

2016-06-26)

華北理工大學(xué)2016年度《大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目》(編號：X2016072)。

鄒威(1994—)，男，063000 河北省唐山市路南區(qū)新華西道46號。