“雙碳”目標(biāo)背景下我國(guó)選煤行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與展望

衛(wèi)玉花

(國(guó)能經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，北京 102211)

2020年9月22日，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上向世界宣布了中國(guó)的碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)，提出“中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。” 為了實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)，需要各行業(yè)攻堅(jiān)克難，齊心協(xié)力去努力。

能源行業(yè)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵，煤炭是三種主要化石能源中碳排放量最大的化石能源，我國(guó)是最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。2020年煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)CO2排放量約76億t，占我國(guó)總排放量的77%左右。煤炭綠色低碳化發(fā)展是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵，選煤是利用煤與矸石的不同性質(zhì)，將煤中的矸石或其他雜質(zhì)去除的過程，是煤炭深加工的一個(gè)不可缺少的工序。煤炭通過洗選，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少無效運(yùn)輸、減少SO2等有害氣體的排放量。在煤炭清潔高效發(fā)展的道路上，選煤行業(yè)一直在默默奉獻(xiàn)著，“雙碳”目標(biāo)背景下，選煤行業(yè)也應(yīng)努力拼搏，從自身繼續(xù)尋求減碳途徑，為“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)做出自己的貢獻(xiàn)。

1 選煤行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

自1978年以來，選煤行業(yè)經(jīng)歷了三個(gè)階段，逐步由小到大，由弱變強(qiáng)。1978—1990年為選煤發(fā)展的起步階段，選煤技術(shù)相當(dāng)落后；1990—2000年為快速發(fā)展階段，選煤廠生產(chǎn)能力大增，技術(shù)有所創(chuàng)新；2001—2007年為大發(fā)展階段，是潔凈煤技術(shù)的基礎(chǔ)和前提。2007年至今，選煤在煤炭行業(yè)中穩(wěn)步推進(jìn)，成為煤礦建設(shè)必不可少的環(huán)節(jié)。我國(guó)選煤行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

1.1 入選率大幅提高，入選能力大幅提升

40年來，原煤入選比例由1978年的18.3%上升到2007年的43.6%，到2020年我國(guó)煤炭入選比例達(dá)到74.1%。“十四五”規(guī)劃中提出，2025 年我國(guó)原煤入選率將提高至 85%。原煤入選能力由1990年的2.5 億t提升到2020年的32 億t以上。

1.2 選煤廠規(guī)模加大，選煤技術(shù)裝備大型化

我國(guó)選煤廠的廠型趨于大型化，單座選煤廠的原煤處理能力在不斷擴(kuò)大，近幾年，特大型選煤廠快速涌現(xiàn)。1999年我國(guó)單座選煤廠的平均處理能力僅為0.317 Mt/a，到2005年，全國(guó)單座選煤廠的平均處理能力升至0.872 Mt/a，當(dāng)時(shí)的山西安太堡動(dòng)力煤選煤廠處理能力18.0 Mt/a，為世界4座最大的選煤廠之一。目前，國(guó)家能源集團(tuán)哈爾烏素選煤廠的處理能力已達(dá)36.0 Mt/a。

選煤廠規(guī)模大型化依賴于選煤裝備的大型化，我國(guó)在選煤機(jī)械設(shè)備研發(fā)中做出不懈努力，選煤機(jī)械設(shè)備正朝著大型化、自動(dòng)化的方向出發(fā)，旨在促進(jìn)清潔煤資源的有效利用，給能源的可持續(xù)發(fā)展做出鋪墊。例如：7.9 m槽寬的重介淺漕分選機(jī)小時(shí)處理能力可達(dá)800 t，單套系統(tǒng)可滿足規(guī)模為5.0～6.0 Mt/a大型動(dòng)力煤選煤廠的塊煤分選；重介旋流器的直徑已達(dá)1.5 m，其中，有壓給料重介旋流器小時(shí)處理量可達(dá)750～800 t，單套系統(tǒng)可以滿足規(guī)模為3.0～4.0 Mt/a大型動(dòng)力煤選煤廠的末煤分選。

1.3 選煤方法趨于成熟，選煤工藝逐步完善

我國(guó)地域廣闊，煤質(zhì)變化較大，跳汰、重介、浮選以及干選均在我國(guó)得到了普遍應(yīng)用。隨著重介洗選設(shè)備的成熟發(fā)展，洗選精度高的重介選逐步取代跳汰選，跳汰選占比成下降趨勢(shì)。30年前，我國(guó)選煤方法以跳汰選為主，1999年，跳汰選占59%，重介選僅占23%；到2002年底，跳汰選占38.7%，重介選占36.3%；2009年，跳汰選占26%，重介選占54%。

隨著洗選設(shè)備的不斷更新，選煤工藝在逐步完善。選煤工藝從以往的0.5 mm分級(jí)洗選逐步發(fā)展到目前塊煤、末煤、粗煤泥、細(xì)煤泥分別洗選的聯(lián)合工藝。根據(jù)不同粒級(jí)的煤質(zhì)特點(diǎn)，采用不同的洗選設(shè)備，可以大大提高產(chǎn)品回收率。近幾年，又涌現(xiàn)出一批干法選煤設(shè)備，不僅可以代替人工手選，改善工人勞動(dòng)環(huán)境，而且還可用于塊煤預(yù)排矸，甚至可與重介淺漕分選機(jī)共同排矸。例如：國(guó)家能源集團(tuán)哈爾烏素選煤廠，2017年，通過提質(zhì)增效工程引進(jìn)弛張篩，將分選下限由13 mm降至6 mm，由于洗選量的增加，重介淺漕分選機(jī)能力不足。為了解決重介淺槽洗選能力不足的問題，2017年11月以《干選研究》課題立項(xiàng)，引入塊煤三產(chǎn)品智能干選技術(shù)，洗選工藝由“200～6 mm淺漕分選，6～0 mm旁路”變?yōu)椤?00～70(50) mm TDS分選，70(50)～6 mm 淺槽分選，6～0 mm 旁路”，產(chǎn)出精煤、中煤和矸石3種產(chǎn)品。課題研究取得了較好的成果，降低了淺漕系統(tǒng)能力負(fù)荷，提高了產(chǎn)品回收率，降低了產(chǎn)品水分。

1.4 選煤廠自動(dòng)化水平明顯提高，向智能化方向努力發(fā)展

近年來，隨著電氣、電子、信息技術(shù)的飛速發(fā)展，選煤廠自動(dòng)化技術(shù)、在線檢測(cè)等技術(shù)也有了不斷的更新和發(fā)展。目前，選煤廠在集控自動(dòng)化、分選比重自動(dòng)調(diào)節(jié)、介質(zhì)自動(dòng)添加、液位自動(dòng)監(jiān)控與調(diào)節(jié)、大型電機(jī)自動(dòng)測(cè)溫、軸承自動(dòng)加油、煤泥水濃度自動(dòng)檢測(cè)與調(diào)節(jié)、設(shè)備故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警、煤質(zhì)在線檢測(cè)及遠(yuǎn)程管理、自動(dòng)配煤、自動(dòng)沖洗等方面已經(jīng)得到了快速發(fā)展。

智能化是指事物在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)的支持下，所具有的能滿足人各種需求的屬性。隨著各行業(yè)智能化的發(fā)展，我國(guó)選煤廠也投入了大量的人力和物力，積極推進(jìn)選煤廠智能化建設(shè)。選煤生產(chǎn)由機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化逐步向智能化方向轉(zhuǎn)變。例如：國(guó)家能源集團(tuán)神東上灣選煤廠作為集團(tuán)智能化選煤廠建設(shè)試點(diǎn)，在智能化建設(shè)方面取得了較好的成就。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、變配電設(shè)備、計(jì)量等數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、存儲(chǔ)和分析功能；建設(shè)了4G專網(wǎng)，取消集控轉(zhuǎn)為移控，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)設(shè)備移動(dòng)控制、系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控和歷史數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢等功能；煤泥水濃縮系統(tǒng)設(shè)置了自動(dòng)采集煤泥水特性數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)濃縮機(jī)沉降過程數(shù)據(jù)，由策劃?rùn)C(jī)給定，實(shí)現(xiàn)了煤泥水處理環(huán)節(jié)的智能精準(zhǔn)控制；自主研發(fā)智能裝車系統(tǒng)等，通過“點(diǎn)”實(shí)現(xiàn)智能化，在逐步發(fā)展到“子系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)智能化。

2 選煤行業(yè)存在的問題

我國(guó)煤炭洗選工作雖然取得了一定的進(jìn)步，但仍存在一些不足，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

2.1 原煤入選比例仍然較低

雖然，2020年我國(guó)的入選比例達(dá)到了74.1%，但是，仍然與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家有一定差距。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，近年來，英國(guó)的原煤入選率已達(dá)100%，美國(guó)以及澳大利亞原煤入選率達(dá)到90%以上，主要產(chǎn)煤國(guó)家平均達(dá)到了80%以上。

2.2 設(shè)備性能及可靠性有待提高

近幾年，盡管我國(guó)選煤廠設(shè)備有了較高的發(fā)展水平，實(shí)現(xiàn)了由引進(jìn)消化吸收到自主再創(chuàng)新的轉(zhuǎn)變，自主研制的浮選機(jī)、旋流器、破碎機(jī)、干選機(jī)、離心機(jī)、壓濾機(jī)等產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大型化和自動(dòng)化，但是，某些設(shè)備的性能及可靠性仍難以達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，主要設(shè)備的核心部件仍然依賴進(jìn)口。

2.3 選煤廠智能化建設(shè)的技術(shù)瓶頸仍未解決

過程參數(shù)的準(zhǔn)確檢測(cè)是實(shí)現(xiàn)選煤廠智能化的基礎(chǔ)，某些重要參數(shù)，如：原煤和產(chǎn)品的粒度、密度、硫分、發(fā)熱量等煤質(zhì)特性，分選精度及實(shí)際分選密度等洗選過程中動(dòng)態(tài)變化的關(guān)鍵參數(shù)仍難以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確檢測(cè)。

3 結(jié) 語

盡管我國(guó)選煤行業(yè)無論從原煤入選率還是從技術(shù)上都有了較大的進(jìn)步，但是，在“雙碳”目標(biāo)背景下，仍面臨著很大的挑戰(zhàn)，需要再接再厲繼續(xù)努力發(fā)展。

(1)選煤是一項(xiàng)繁瑣且復(fù)雜的系統(tǒng)性工作，選煤工藝的優(yōu)劣直接影響選煤效果，在選煤廠建設(shè)或技改前，應(yīng)重視設(shè)計(jì)工作，從煤質(zhì)特點(diǎn)和產(chǎn)品方案出發(fā)，通過多方案比較，選擇合適的選煤工藝，制定合理的工藝流程。

(2)攻堅(jiān)克難，突破關(guān)鍵技術(shù)，推進(jìn)選煤廠智能化建設(shè)，提高生產(chǎn)效率，減少人工成本和安全隱患，提升我國(guó)煤炭洗選行業(yè)技術(shù)水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

(3)積極尋求高效節(jié)能的洗選方法和措施，節(jié)能降耗，實(shí)現(xiàn)綠色、高效發(fā)展。