煤炭干選工藝在雙碳節(jié)能減排政策下的作用

郭良文 顏秉祥

摘要：通過(guò)對(duì)煤炭干選與濕法分選兩種工藝技術(shù)特性的比較，指出了在兩種情況下，動(dòng)力煤選煤廠的主要節(jié)能措施是：以 X射線塊煤為原料，取代塊煤重介水洗，末煤干選工藝處理原先水洗無(wú)法處理的末煤或直接替代末煤濕法分選，不同干選方法組合分選300～0 mm寬粒級(jí)露天礦垃圾煤，原煤選前脫粉等。干選技術(shù)可使噸煤能耗降低到3 kW/小時(shí)，流程復(fù)雜的噸煤能耗可控制在3.2 kW/h以下。在雙碳節(jié)能減排政策條件下，利用干選法對(duì)動(dòng)力煤進(jìn)行分選是一種很有前途的方法。

關(guān)鍵詞：煤炭干選;重介水洗;能耗;節(jié)能減排

1.雙碳政策要求下的選煤道路

2020年九月二十二日，國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人在聯(lián)合國(guó)第75次會(huì)議上表示，中國(guó)的二氧化碳排放量將力爭(zhēng)在2060年之前實(shí)現(xiàn)中和。在這種情況下，中國(guó)將逐步減少煤炭在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占比重，從而減少能源使用的二氧化碳排放。但是，由于受儲(chǔ)能技術(shù)和非礦物能源產(chǎn)能的制約，煤炭在我國(guó)的長(zhǎng)期發(fā)展中仍然是主要的基礎(chǔ)能源，盡管比重會(huì)有所降低，但在今后20年內(nèi)，煤炭仍然是我們的主要能源。到2030年，我國(guó)一次能源消耗的比例仍然超過(guò)50%，年消費(fèi)量約為45億噸。我國(guó)的煤炭資源利用狀況較差，53%的煤層深度低于1公里，優(yōu)質(zhì)煤的儲(chǔ)量逐年下降。其中55%的褐煤和低劣性煙煤因其水洗難度較大，尚有50%以上的動(dòng)力煤未經(jīng)任何洗選、提質(zhì)，且原煤灰分含量高，其中煤粉含量高，煤矸石含量高，運(yùn)力浪費(fèi)嚴(yán)重，直接焚燒后的環(huán)境污染和廢氣治理費(fèi)用較高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)大氣污染的主要污染物中，90%是燃煤，75%是CO2，60%是懸浮微粒，75%是CO2。煤炭清潔高效利用是一項(xiàng)重要的技術(shù)，它包括高效、綠色的洗選和清潔高效的煤的開(kāi)發(fā)。因此，在“碳達(dá)峰”和“碳中和”的前提下，煤炭洗選業(yè)應(yīng)該積極參與。盡管利用高效的節(jié)能設(shè)備和強(qiáng)化能源管理可以減少選煤廠的噸煤能耗，但是采用合理、有效的選煤工藝更有利于提高選煤廠的能耗。為此，必須加快煤炭洗選節(jié)能減排的先進(jìn)技術(shù)與技術(shù)的研究與應(yīng)用，在提高煤炭入選率的基礎(chǔ)上，淘汰落后的選礦技術(shù)和設(shè)備，盡早實(shí)現(xiàn)動(dòng)力煤的全部入選。為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的目標(biāo)，我們需要付出更多的智慧和貢獻(xiàn)。從干選工藝的發(fā)展?fàn)顩r、不同干選設(shè)備的使用情況、干選機(jī)的最佳設(shè)計(jì)、干選工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面闡述了干選工藝在煤選機(jī)節(jié)能、減排中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2.干選技術(shù)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)

通過(guò)對(duì)煤進(jìn)行干選，可以有效地降低煤中的灰分、硫分，增加煤的發(fā)熱量，降低運(yùn)輸負(fù)擔(dān)，同時(shí)還能降低煤中重金屬元素、CO2、 NOx、煙塵等污染物的排放，減輕環(huán)境污染。從煤的分選過(guò)程來(lái)看，重介質(zhì)、跳汰等濕法分離技術(shù)是一項(xiàng)比較成熟、比較精確的技術(shù)，是當(dāng)前煤炭分選行業(yè)的主要技術(shù)。濕法選礦技術(shù)，尤其是重中介選技術(shù)，在國(guó)內(nèi)仍是主要的洗選機(jī)技術(shù)，它的處理量大、有效分選粒度范圍廣、分選精度高、降灰效果明顯。但是，濕法分選也有其不足之處。（1）能源消耗較大。該工藝具有工藝復(fù)雜、設(shè)備多、投資大、運(yùn)行費(fèi)用高等特點(diǎn)，每噸煤耗可達(dá)5～10 kW小時(shí)，水耗、介耗及煤泥水處理藥劑消耗較大。（2）洗滌性能較差。精煤中的含水量增大，對(duì)降低煤粉的某些作用起到了一定的作用，但其熱值的提高并不明顯。（3）環(huán)境問(wèn)題。對(duì)易泥化煤的處理，會(huì)產(chǎn)生大量的高含水量的煤泥。由于低級(jí)煤本身遇到水就容易淤積，因此，采用濕法分選會(huì)增大煤泥處理系統(tǒng)的負(fù)荷，造成煤泥制品含水量過(guò)高，在冬季運(yùn)輸中會(huì)出現(xiàn)較大的問(wèn)題。（4）水資源的緊張。我國(guó)煤的分布不均，70%以上的煤都是在干旱、缺水的西部，采用高耗水量的濕法分選，使當(dāng)?shù)厮Y源嚴(yán)重不足，以重介質(zhì)選煤為例，每噸進(jìn)洗煤耗水量在0.03～0.06立方米之間。為了進(jìn)一步提升選煤廠的節(jié)能減排技術(shù)，減少單位能耗，國(guó)家質(zhì)檢總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)在2019年頒布了GB29446-2019 《選煤電力消耗限額》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)此進(jìn)行了修訂。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)動(dòng)力煤選煤廠的能耗控制指標(biāo)作了詳細(xì)的說(shuō)明。現(xiàn)行動(dòng)力煤選煤廠的電力單位能耗限制值必須滿足三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而新建和改擴(kuò)建的動(dòng)力煤選煤廠的能耗允許值必須滿足二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。限定值和準(zhǔn)入值是強(qiáng)制性的，限制值是現(xiàn)有企業(yè)的限制指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)新建的動(dòng)力煤選煤廠進(jìn)行了嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，即每噸煤的能耗不得高于3.0 kW. h，而動(dòng)力煤的分選能耗是2.0 kW. h。在實(shí)際應(yīng)用中，采用濕法分選技術(shù)的動(dòng)力煤生產(chǎn)廠家，采取了先進(jìn)的選礦技術(shù)，并加強(qiáng)了能源管理、，從而減少了選煤廠的能耗。但實(shí)際情況是，在濕法選煤工藝中，其噸煤電消耗普遍較高，難以達(dá)到2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3.應(yīng)用干選技術(shù)降低選煤電耗

現(xiàn)代化的選煤廠規(guī)模較大，水洗技術(shù)能耗較高，采用高效節(jié)能的機(jī)電設(shè)備，但其節(jié)能效果不明顯。選擇了部分或完全的干選法取代了傳統(tǒng)的水洗技術(shù)，為選煤廠的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了新的途徑。干選廠的能源消耗主要包括干選機(jī)、原煤和各種產(chǎn)品的儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備、機(jī)修、照明、化驗(yàn)室等，此外還有與以上相關(guān)的電線和變壓器損耗。盡管干選廠整體能耗比水洗低，一些新建或改建的干選廠的單耗門檻值達(dá)到了二級(jí)單耗限額，而常規(guī)干選廠的單位電耗通常在3 kW· h左右，無(wú)法達(dá)到先進(jìn)值的指標(biāo)要求。通過(guò)合理選用干選設(shè)備和優(yōu)化選礦流程，可以進(jìn)一步減少干選單位能耗。

結(jié)束語(yǔ)

隨著“雙碳”戰(zhàn)略下的低碳、節(jié)能發(fā)展的大趨勢(shì)，選煤企業(yè)要大力發(fā)展煤炭綠色分選，合理選用低能耗的干選技術(shù)，淘汰落后的洗選加工方法，可以減少選煤的能耗，提高商品煤煤質(zhì)，實(shí)現(xiàn)清潔、高效的開(kāi)采。

參考文獻(xiàn)

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