煤炭洗選加工現狀與多元化發展趨勢探索

王永亮，郝景山，趙二寧

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

煤炭洗選加工現狀與多元化發展趨勢探索

王永亮1，郝景山1，趙二寧2

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

針對我國煤炭市場低迷的不利情況，從現階段煤炭洗選設備和自動化控制現狀與發展趨勢、模塊化選煤廠建設新模式、井下選煤廠發展模式、選煤廠托管運營新模式、潔凈煤技術方面，揭示目前我國煤炭洗選加工現狀，探索市場低迷時期煤炭洗選多元化發展趨勢。

現狀；趨勢；新模式；多元化發展

截止2012年我國煤炭市場的“黃金十年”徹底終結，隨之而來的是需求增速放緩與產能建設超前、進口煤沖擊與國內煤積壓的矛盾，煤炭價格持續走低，利潤微薄甚至無利潤，企業負擔越來越重，這與我國的能源結構分布、運力欠缺、煤炭洗選及其深加工比例和力度不足密切相關[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，優化洗選產品結構，提高產品附加值，倡導煤炭洗選管理新模式，才能盡快度過煤炭市場艱難時期。通過對現階段我國煤炭洗選設備、自動化控制的現狀與發展趨勢，模塊化選煤廠建設，井下選煤廠發展，選煤廠托管運營新模式及煤炭潔凈深加工轉化研究，探索市場低迷時期的煤炭洗選多元化發展趨勢。

1 洗選設備現狀與發展趨勢

1.1 洗選設備現狀

上世紀90年代后期，我國建設、投產的選煤廠基本都是生產能力在6.0 Mt/a以上的大型選煤廠，與此相適應的設備也向高效化、大型化發展。目前，我國已擁有一批技術和設備屬于世界一流水平的選煤廠，這些選煤廠的共同特點就是設備系統單一化、大型化。實現設備高效化和大型化，減少設備重復配置和作業環節，形成單一設備的作業系統，成為降低基建投資和生產成本的重要措施。

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

1.2 洗選設備發展趨勢

我國已建立了自己的選煤裝備制造體系，重介質旋流器、浮選機、跳汰機、動篩跳汰機、水力旋流器、干選機、浮選機、浮選柱(床)等總體有了較大的發展和進步。但由于設備制造工藝及其用材的限制，我國選煤設備的穩定性與國外設備還存在差距。這就需要針對我國煤炭煤質和洗選環境，研發具有自主知識產權的高質量、高穩定性選煤成套技術裝備，如單系統處理能力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的特大型三產品重介質旋流器，處理能力>500 t/h、入料粒度350～25 mm的大型動篩跳汰機，處理能力1 500～2 500 m3/h的大型浮選機，處理能力60～150 t/h的大型全自動快開壓濾機等，以滿足大型選煤廠建設的需要[3]。

2 自動化控制現狀與發展趨勢

2.1 自動化控制現狀

選煤廠工藝流程連續化程度高，設備布置緊湊，采用自動化集中控制代替單機的各自啟停，可大大縮短啟停電機的時間，提高生產效率。與前期的投入相比，提高選煤廠的自動化水平帶來的高效、安全、便捷等巨大優勢是非常值得的。神東公司的補連塔選煤廠是一座洗選能力達到20 Mt/a的超大型選煤廠，該廠在傳統的重介質懸浮液密度控制系統基礎上，又增加了生產系統和設備的檢測、監測、單機自動化、過程自動化、設備單機保護、生產系統保護、事故報警、網絡通訊、工業電視、無線通訊等一系列生產控制系統，這些控制系統取代了絕大部分的人工操作。目前，該廠生產定員已控制在35人左右，達到了世界先進水平[2,4]。

2.2 自動化控制發展趨勢

當前我國選煤廠的自動化大部分屬于局部生產系統自動化，如跳汰機床層自動控制、重介質懸浮液密度自動測量與調控、浮選工藝參數自動檢測與控制等，只有少數實現了全廠生產系統自動化和全廠設備集中控制、數據采集、工業電視監視。因此，需要進一步推廣選煤廠自動化成果，全廠生產系統自動化控制是未來的發展方向[5]。

目前，選煤廠用來檢測、執行部分的元氣件、機械部件、液壓元件、氣動元件等的準確性和可靠性仍相對薄弱，也有非常大的發展空間。

3 模塊化選煤廠建設新模式

模塊化選煤廠因工藝簡單、布置緊湊、占地面積小、建設周期短、運行成本低、效益好等特點，越來越受到歡迎，并得到很好的應用和發展。斜溝煤礦選煤廠采用模塊化設計，與同規模選煤廠相比，基建投資下降20～30個百分點，且建設周期快，可節約至少一半的生產成本，綜合效率提高10～20個百分點，工藝技術和運行管理水平達到了國際先進水平[6]。

近年來，我國選煤設計單位吸納了模塊化選煤廠的設計理念，設計出兩產品重介質旋流器、三產品重介質旋流器等模塊式高效選煤廠；同時將模塊式高效選煤廠車間布置與工藝布置進行優化，突破了傳統模塊式高效選煤廠工藝流程思維框架，將大塊煤分選系統(動篩跳汰系統、淺槽重介系統)、塊/末煤分選系統(重介質旋流器系統)、煤泥分選系統(基于煤泥分選機或Jamesoncell 浮選機的系統)、煤泥回收系統(加壓過濾系統或壓濾系統)有機融入模塊式高效選煤廠，從而使整個系統更加完整、流暢，且自動化程度高、管理方便，大大提高了選后產品的質量和市場適應性，為煤炭加工企業創造了良好的經濟效益[7]。

4 井下選煤廠發展模式

4.1 井下選煤廠優勢

隨著煤炭開采方式的改變和技術水平的提高，機械化采煤發展迅速，但煤炭開采和利用過程中所引發的問題日益突出。矸石作為煤礦開采的伴生物，與煤一起被運至地面，運輸過程中不但消耗大量的電能，而且使礦井運輸能力降低；此外，矸石堆放占用大量土地，形成的矸石山易揚塵、自燃，自燃時散發出難聞的有害氣體，嚴重危害周圍居民的身體健康，給礦區帶來嚴重的環境問題。針對這些問題，開發新的選煤工藝和設備，將選煤廠“搬下井”，實現原煤井下分選，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輸能力，解決矸石升井造成的環境問題，而且能減少選煤負擔，實現煤炭的綠色開采和洗選。

4.2 發展井下選煤廠的技術需求

對原煤進行井下分選，需要開發適合井下運行環境的選煤成套工藝和設備。如開發適應井下惡劣環境的選擇性破碎設備，研發滿足物料、雜物較多環境的井下粘濕物料篩分設備，研制工作可靠、滿足井下安全生產需要的動篩跳汰機、淺槽重介質分選機，制造相關的井下產品運輸、給排水設備，研究符合井下選煤生產的供配電設備和控制系統等。

4.3 井下選煤廠的應用

目前已有井下排矸工藝在部分煤炭企業投入使用，如新汶礦業集團濟陽煤礦二采區采用的淺槽重介質排矸系統，系統分為給料、煤矸分選、介質回收、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。該系統于2010年6月運行，每年可減少升井矸石量21.34萬t，節省矸石運排費約640.20萬元。與機械動篩排矸工藝相比，該工藝每年可使選煤廠少分選8.96萬 t矸石，節省成本140.55萬元；加上多回收塊煤的銷售收入和節約的地面塌陷賠償費，每年可增收1 574.01萬元，且投資回報期僅為6個月[8]。這樣不僅使礦井實際運輸能力增加，而且減少了升井矸石帶來的污染，同時，井下排出的矸石可作為巷道骨料，有利于降低巷道施工、維護成本。

5 選煤廠運營管理新模式

5.1 選煤廠托管運營優勢

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

選煤廠托管運營是選煤托管運營公司與業主方通過雙方優勢互補，實現合作共贏，互相促進發展而形成的一種新的企業管理模式。通過引進專業化的管理團隊、優化資源配置、發揮最大的效益，實現托管方和業主方的共贏，并使煤炭洗選朝著更專業、更科學、更規范的方向發展。因機制靈活、管理嚴格、規模化供應配置等優點，該模式已被越來越多的企業接受和認可。

5.2 選煤廠托管運營現狀

目前國內主要的選煤設計單位，約翰芬雷選煤工程技術有限公司、圓之翰煤炭工程設計有限公司、大地(天津)選煤企業管理有限公司等都拓展出隸屬設計公司的托管運營業務，且均實現了市場化獨立運作。大地(天津)選煤企業管理有限公司托管運營了龍固選煤廠(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，圓之翰煤炭工程設計有限公司托管運營了酸刺溝選煤廠(洗選能力為16 Mt/a)、瑤溝扶貧選煤廠(洗選能力為3 Mt/a)等。芬雷選煤工程技術有限公司旗下的選煤托管自運營服務，為國內外選煤廠量身定做了優質的選煤托管服務，創建了新型的環保、節能、高效、規范、低成本選煤運營產業[9]。自2005年到現在，該公司在全國6個省托管運營了30多座選煤廠，洗選能力過億噸，取得了良好的效益。

6 煤炭加工轉化與潔凈煤技術

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化技術的落后才使以煤炭為主要能源的國家環境污染嚴重。因此，解決煤炭利用率低下、污染嚴重的根本途徑就是合理、清潔、高效地利用煤炭資源，大力開發和應用潔凈煤技術。

我國政府于1997 年批準了“中國潔凈煤技術”計劃，開始了煤炭的高效、潔凈利用和轉化研究。經過近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化效率顯著提高。現階段煤炭的高效利用和潔凈轉化技術中主要包括[10]：

(1)利用潔凈煤熱解技術制備優質焦油和潔凈半焦，將煤與生物質、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將原煤轉化加工成粗合成氣，再將其作為工業原料，最終加工成各種工業產品。煤氣化產生的合成氣可替代石油和其他燃料，用來發電、供熱、生產液體或氣體燃料，包括甲醇、甲醛、甲胺、醋酸等一系列碳素類化工產品，還可開發出二甲醚、二甲基甲酰胺(DMF)、加氫產品等。

(3)利用潔凈煤液化技術生產汽油、柴油等石化產品。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性試驗，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具有重要意義。

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

煤炭洗選加工是開發潔凈煤技術的重要環節和首要環節，其重點在于細粒級和極細粒煤的精選，開發超純煤技術和除雜、脫硫技術，特別是脫除有機硫的技術，更是當前開發潔凈煤技術的關鍵。

7 結語

在市場低迷的背景下，煤炭洗選只有走多元化發展之路，無論是洗選裝備、自動化控制方面，還是選煤廠管理運營和建設方面，亦或是潔凈煤加工利用方面，都要引進、吸收與創新并舉，才能逐步走出困境，取得良好的社會效益、環境效益、經濟效益。

[1] 李世祥，馬海燕.我國煤炭產業發展面臨的新問題及對策[J].經濟縱橫，2012(8):72-75.

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

[3] 張友軍.國內外選煤技術與裝備的現狀和發展趨勢[J].選煤技術，2011(1):70-72.

[4] 王進榮.集中自動化控制系統在補連塔洗煤廠的應用[J].內蒙古煤炭經濟，2005(6)：44-46.

[5] 范躍強.我國選煤工業技術發展淺析[J].煤，2011(1)：45-47.

[6] 劉曉軍.斜溝煤礦選煤廠工藝特點淺析[J].山西焦煤科技，2010(8):41-52.

[7] 趙志國，張東晨，閔凡飛.我國選煤技術發展現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.

[8] 邢成國，許建寧，李 寶.煤礦井下重介淺槽排矸系統設計與應用[J].選煤技術，2011(5):51-54.

[9] 洪 霆.芬雷運營模式在中國選煤行業的實踐[C]//《選煤技術》編輯部.2011年全國選煤學術交流會論文集.唐山：《選煤技術》編輯部，2011:172-174.

[10] 王俊宏，常麗萍.潔凈煤轉化技術研究現狀及進展[J].科技情報開發與經濟，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，從事選煤廠設計工作。

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