準能黑岱溝選煤廠煤質管控措施及效益分析

呂 勝，合希圖

(國家能源集團 準能公司選煤廠，內蒙古 鄂爾多斯 010300)

0 引 言

近年來，煤炭行業去產能、調結構、實現轉型的生產模式逐步形成，國家能源集團由此提出高質量發展的理念，提升煤炭質量的重要性日益凸顯，也即商品煤質量的穩定性是近年來衡量煤炭生產企業管理的重要指標。

準能公司黑岱溝選煤廠屬于礦井型動力煤選煤廠，年產量達3 400萬t，生產煤源來自于我國自行設計與施工的準能公司黑岱溝露天煤礦。煤礦的可采原煤儲量高達14.98 億t，綜合開采并采用跳汰洗選生產工藝，產品具有低硫、低灰、低磷、高揮發分、高灰熔融性、熱穩定性高的特性，是優質動力和氣化及化工用煤。黑岱溝選煤廠有1個跳汰洗選系統和2個重介淺槽洗選系統，其中跳汰系統的總設計生產能力為1 200萬t/a；重介淺槽系統的設計能力分別為800萬t和1 000萬t。其入選原煤的煤質變化大，原煤經兩次破碎、分級后150 mm～-13 mm級入洗，-13 mm級不入洗，煤泥用加壓過濾機回收，摻入末煤入倉，產品配煤銷售。由于產品倉儲較混亂、倉內煤質波動大、倉位數值量錯層、倉內離析現象嚴重、檢測結果滯后以及不能實時掌握配煤結果，導致黑岱溝露天礦坑下煤質波動較大，給主洗設備的分選工作帶來較大困難，特別對跳汰機洗選效果的影響十分明顯，三產品錯配物較高，精煤的數量效率不足85%，對商品煤裝車影響較大，系統的裝車合格率低于80%。

針對上述情況，黑岱溝選煤廠已高度認識煤質管理的重要性并樹立穩固的質量觀念。我國每年消耗35億t商品煤中有60%用于發電廠和熱電廠[1]，煤炭作為電力用戶最主要的原料，目前對其質量管控越來越嚴格[2-4]，須通過洗選過程才能達到煤炭提質降灰之目的[5-8]。已有選煤廠對煤質管理方面進行探究，主要關注入廠煤為單一來源煤種或通過多種質量穩定煤種配煤而成穩定煤源的產品質量管理[9-13]，而針對入廠煤為露天礦坑下毛煤的選煤廠質量管理研究相對較少[14-17]。煤質管控的重點在于產品質量檢測的及時性與準確性[18-20]，目前在線檢測設備性能也在逐步提升[21-29]。以下通過介紹準能公司黑岱溝選煤廠推行“按質配倉”理念的實踐經驗，以期為入廠煤質頻繁變化且波動較大的選煤廠(尤其需設置較大毛煤倉和產品倉的洗選加工廠)提供參考依據。

1 質量管控的具體措施

1.1 推行毛煤預測機制

黑岱溝露天礦為拋擲爆破采剝工藝，煤層厚度約29 m，分三臺階開采，各階煤質變化大。按照選煤廠的要求，露天礦實行三臺階分采分運、分別入廠的模式進行原煤準備工作，但同層煤的質量變化難以控制，選煤廠依據鉆孔樣的地質構造圖實行煤質提前預報模式，預判1周內入洗原煤的質量情況，同時實行每周1次的電鏟作業點的采樣預測方式，確保合理進行生產組織。

1.2 建立質量管理體系

黑岱溝選煤廠已制定煤質管理的相關制度文件并配備專業的煤質管理人員，統一作業標準及規范作業流程，確保煤質管理過程控制的規范性。借助煤質專題會、班組建設例會、月度經營分析會等會議不斷向廣大職工宣貫煤質管理的重要性，將煤質管理意識灌輸到班組一線職工，形成立體式、全方位、全員參與的煤質管理體系。

1.3 樹立“按質配倉”理念

原設計的“按品種配煤”方案的弊端是進入同一毛煤倉的煤質相差較大，導致篩選末煤質量波動頻繁且毫無規律，而跳汰三產品質量的穩定與否主要取決于入料是否穩定，基于同樣的原因進入同一產品倉的洗選產品質量也難以穩定。裝車外運主要采用配煤方式，倉內煤種的參考值以班樣化驗結果為依據，因此，經常出現裝車實際熱值與理論值偏差較大的情形。由上可見，外運煤質量穩定與否主要取決于同一產品倉的煤質穩定與否。

為此，黑岱溝選煤廠提出了“按質配倉”理念，即將坑下毛煤按灰分范圍再分為以下6種，分別為優1煤(Ad≤23%)、優2煤(23%50%)，依據其浮沉組成資料決定是否入廠。組織生產時，依據鉆孔樣的地質資料和坑下斷面單采樣的結果，合理確定毛煤的入倉號，通常9個毛煤倉內可存放5個～6個品種的毛煤。根據各品種的實際產量，動態調整倉內存儲煤種，時刻保證同一倉內毛煤質量的穩定。生產組織按照“單放倉”的原則，保證經原煤準備后主洗設備入料粒度及質量的穩定均勻，同時篩分末煤的質量波動也控制在一定范圍之內(Ad<4%)。

圖1 毛煤倉“按質配倉”示意Fig .1 Schematic diagram of raw coal warehouse according to coal quality

1.4 強化在線質量檢測

準能黑岱溝選煤廠以往的部分煤質檢測工作由手工完成，檢測結果相對滯后，對生產煤樣而言，無法起到即時指導生產的作用，入產品倉的煤種難以實現合理配倉的目的。引入可靠的在線檢測裝置，打通提升產品檢測速度的有效途徑，目前國內市場上煤質在線檢測設備的品種繁多、原理各異。經充分調研后選取無輻射的在線灰分儀，安裝在商品煤采樣器的棄料膠帶上，于2014年年底開始調試，歷經5年多時間的運行，經歷了靜態測試、動態測試、現場測試3個階段，標定出1條適合于礦區煤樣的特征曲線，并成功應運于生產實踐。

快灰儀目前的主要作用是用于指導商品煤的裝車，最大的特點在于儀器的趨勢性穩定。由于設備本身特性的限制，標定的曲線在中心段誤差較小、兩側誤差大，所以配煤時，不管開始的配煤偏差多大，隨著配煤員進行煤質的調整，快檢值逐步趨向于目標值，同時快灰儀的測定結果也越來越準確。特別在最近兩年，快灰儀投入于2個選煤廠的裝車系統后，裝車合格率明顯提升，合格率平均達到90%以上。

圖2 灰分儀檢測結果與化驗值對比Fig.2 Comparison of ash analyzer test results and test values

2020年，黑岱溝選煤廠已在生產系統全面引入快灰儀，保證各產品煤質量檢測的即時性，各煤種在灰分誤差范圍內可依據“按質配倉”理念，實現精準配倉。

1.5 細化煤質考核指標

2014年9月國家6部委出臺《商品煤質量管理暫行辦法》后，國家對商品煤生產銷售提出要求的更高。準能公司為滿足各用戶煤質需求，逐步加強生產過程管控，黑岱溝選煤廠在重視日常技術檢查的同時，還定期對主要分選設備的洗選效率、產品帶介率、矸石帶煤率、循環水底溢流濃度、日常介耗、藥耗等工藝參數進行檢測，確保各主要洗選設備工藝參數符合煤質生產技術要求，并制定了詳細的考核指標。每月定期召開專題分析會，對各系統的階段煤炭產品數、質量完成情況和存在問題進行通報并制定整改措施。嚴格落實當月煤質生產情況，對所發生的各類生產及質量事故進行調查和嚴格考核，落實責任人并積極采取補救措施，將質量損失降至最低，形成日通報、月考核的管理模式。

1.6 提升煤質檢測技術

煤質檢測工作是煤質管理過程中非常重要的一環，黑岱溝選煤廠不斷推進煤質檢測技術的升級和檢測環境的凈化工作，以確保檢測結果的公正性和準確性。煤質化驗室從2009年1月取得CNAS認可證書，在每個評審周期內，車間積極參加權威機構舉辦的能力驗證工作，均取得全項滿意的結果。車間每年對關鍵管理人員進行外部培訓以適應管理體系的提升，計量設備的檢驗均由有資質的專業計量研究院完成，確保所有設備的完好性和準確性。

煤質化驗室不斷完善基礎設施以保證檢測環境的合理性，已新購智能存查樣柜并實現存查樣品的智能存放；新建高低壓氣路供給系統，實現就地調壓功能；安裝通風柜，實現所有檢測室的通風換氣功能；化驗室堅持實行走出去、引進來的管理理念，不斷進行對標學習，與國內先進的煤炭檢測技術中心開展技術交流，積極開展專業培訓和技能比武，長期邀請專業老師傳授實驗室管理經驗與規范;及時跟蹤到港煤質信息，與出廠化驗信息進行對比分析，尋找系統誤差，采取措施以縮小誤差。

2020年1～8月份，從黑岱溝選煤廠出廠煤與到港煤的檢測結果對比情況分析可知，收到基低位發熱量的平均誤差小于0.42 MJ/kg的比例達91%，表明實驗室的檢測水平得到明顯的提高。

2 效益分析

黑岱溝選煤廠實行“按質配倉”和安裝快灰儀后，最顯著的變化即為外運煤炭的合格率明顯提高、實際裝車熱值與目標熱值的差逐漸減少，詳見表1。

表1 外運煤炭裝車目標值與實際值對比Table1 Comparison of target value and actual detection value of commercial coal

“按質配倉”工作在黑岱溝選煤廠實施后，與用戶的煤質糾紛明顯減少。從2019年年初至2020年11月底僅發生1起煤質糾紛，后經雙方共同調取備查樣并經第三方仲裁后,確認為對方原因。與往年相比，因煤質糾紛的減少從而節約費用約210萬元。由于用戶認同準能公司商品煤檢測結果的準確性，經雙方協商后決定從2020年初開始所有的直達用戶結算均以準能公司選煤廠煤質化驗室的檢測結果作為結算依據。此項舉措一經實施，初步估算1年即可為公司節約資金約700余萬元。另外，快灰儀安裝后可為后續的智能化選煤廠建設提供數據支撐，尤其為下一步的精準配倉工作奠定基礎。

3 結 語

黑岱溝選煤廠實行“按質配倉”理念后，通過對入廠毛煤的質量進行預測，使得各毛煤倉的煤質嚴格控制在±4%的范圍內，生產時按照定比例放倉的原則，保證了主洗設備入料煤煤質的穩定性，從而確保各洗選產品的質量穩定。遵循同樣的原則，各緩沖倉、產品倉的煤質也穩定在4%的范圍內。同時，完善煤質考核體系、細化技術檢查工作以及提升煤質管理水平，使得外運商品煤的合格率保持在90%以上，鞏固和提升了煤炭產品在市場的信譽并為企業創造良好的效益。