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我国选煤技术发展现状及对煤炭清洁利用的影响
我国选煤技术发展现状及对煤炭清洁利用的影响
第6卷第3期
20l1年3月中国科技论文在线SClENGEPAPERONLINE
VbJ.6No3
Mar,2Ol1
我国选煤技术发展现状及对
煤炭清洁利用的影响
赵志国,张东晨,闽凡飞
(安徽理工大学材料科学-5工程学院,安徽淮南232001)
摘要:
介绍了我国目前煤炭资源状况,回顾了我国选煤业的发展现状,分析了煤炭洗选的作用及煤炭洗选对煤炭清
洁利用的影响.指出重介选煤是我国选煤技术优先发展领域,模块化选煤厂是我国选煤厂设计和建设的新模式,并指
出煤炭的洗选加工是提高煤炭利用率,节约运力,增加煤炭企业经济效益,减少污染物排放减轻大气污染的最经济,
有效的途径,是煤炭清洁利用的基础与主导组成部分,是发展洁净煤技术的重点,是煤炭企业的必经之路,对环境保
护和实现我国煤炭工业的可持续发展有着重要的战略意义.
关键词:
选煤;发展现状;清洁利用
中图分类号:
TD94文献标志码:
A文章编号:
1673—7180(2011)03—0215—5
Presentdevelopmentstatusofcoalpreparationtechnologyandits
influenceoncoalcleanutilizationinChina
ZhaoZhiguo,ZhangDongchen,MinFanfei
(SchoolofMaterialS~,ienceandEngineering,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan,Anhui232001,China)
Abstract:
TheDr~sentsituationofcoalresourcesandthepresentdevelopmentstatusofcoalindustryinChinahavebeen
reviewed.AndtheeffectofcoalpreparationandtheinfluenceofcoalpreparationtechnologyoncleanutilizationWaS
analyzed.Meanwhile,itpointsoutthatheavymediumcoalpreparationispriordevelopment’domainofourcountry’Scoal
preparationtechnologyandmodularityofcoalpreparationplantisthenewmodelofcoalpmparationplantdesignand
construct.coalwashingandprocessingisthemosteconomicalandefficientwaytoimprovecoalutilizationratio,save
transportcapacity,increaSeeconomicbenefitofcoalenterprise,reducepollutantemissionandairpollution,thebaSicand
dominantcomponentofcoalcleanutilization,theemphasisofdevelopingcleancoaltechniques,theonlywayofcoal
enterprise.What,smore,itisstrategicsignificanceforenvironmentalprotectionandsustainabledevelopmentofcoalmd~try
inChina
Keywords:
coalpreparation;presentdevelopmentstatus;cleanutilization
煤炭是中国的主要能源,在一次能源消费中占70%
左右.随着中国经济快速发展,国内以煤炭为主的能源
需求不断攀升,给煤炭行业带来了前所未有的发展机
遇,使得煤炭洗选比例急剧增加,选煤厂规模不断扩大,
选煤设备大型化.目前,原煤人洗比重已成为衡量一个
国家煤炭工业技术水平的重要标志.
2007年,我国原煤入选比例由1978年18.3%上升
到43.6%,人选原煤量达到12.5(Lt,稳居世界第一
收稿日期:
2010—1】28
作者简介:
赵志国(1986),男,硕士研究生,主要研究方向:
矿物加工机械
通信联系人:
张东晨,教授,主要研究方向:
现代矿业生物技术,dchzhang2007@163?
corn
216中国科技论文在线SCIENCEPAPERONLINE第6卷第3期
2011年3月
2009年我国煤炭消费量30.2亿t,人选原煤量已超过15
亿t,成为世界第一选煤大国.随着煤炭需求增加,我
国选煤厂规模不断扩大,到2007年我国选煤厂已增加
至1300座.近年来,我国采用现代化技术和大型设备
建设了一批特大型选煤厂,2007年2月建成并投产世界
上第一座31o0万妇选煤厂——中国神华万利布尔台选
煤厂.而选煤厂规模的大型化推进了选煤设备的大型
化,机电一体化,自动智能化发展.同时,世界上现代
化的模块高效选煤厂的设计理念被引人中国市场,成为
我国选煤厂设计和建设的新模式J.
煤炭的洗选加工是提高煤炭利用率,节约运力,增
加煤炭企业经济效益,减少污染物排放的最经济,有效
的途径,是煤炭清洁利用的基础与主导组成部分,是发
展洁净煤技术的重点,对环境保护和实现我国煤炭工业
的可持续发展有着重要的战略意义.
1我国洗选煤技术的发展
1_I重介质选煤比例迅速上升
20年前,我国选煤方法以跳汰为主,约占59%,
而重介质旋流器选煤刚起步.20世纪90年代开始引
进先进的重介质选煤技术和设备,”九五”期间重介
质选煤技术取得了突破性的进展,以具有我国自主知
识产权的大型无压给料三产品重介质旋流器为主选
设备的简化重介质选煤工艺研究成功,现已成为选煤
工业发展的首选技术,成为我国选煤技术的优先发展
领域.为进一步提高分选效率,煤泥分选效果和选煤
经济性,科技部下达了国家”十五”攻关课题”重介
质旋流器选煤新工艺关键技术的研究”.2004年5
月将该课题的工业性试验任务与晋阳选煤厂的技术
改造工程相结合,采用重介质旋流器选煤新工艺及设
备,于2005年6月竣工验收,取得了显着的经济效
益和良好的工艺效果.此外,耐磨技术也有很大进步.
田庄选煤厂使用抗磨材料结果表明,用特种合金钢整
体铸造的重介质旋流器可提高使用寿命2倍以上.并
在设备大型化,生产过程自动控制,提高人料上限,
降低有效分选下限以及简化工艺系统等方面部取得
了突破性的成就,进一步提高_lr重介质旋流器选煤的
效率和经济性,基本解决了国际选煤界亟待解决的既
保持重介质选煤的高效优势又能降低投资和加工成
本的难点,标志着我国重介质选煤技术达到国际领先
水平.
到2006年,先进的重介质选煤的比重由23%上升
到44%.近年来,拥有我国自主知识产权的三产品重介
旋流器选煤技术的广泛推广和应用,使选煤效率达到
90%-95%【.
1.2跳汰选煤进一步发展
我国选煤设计研究院研制的多次进气的x系列复
合脉动跳汰机,具有以下效果:
跳汰物料处于松散状态
的时间占总脉动周期的比例已增长到70%以上,使有效
分选时间增加,分层状况得到改善;多次进气使物料床
层更好地松散,减少因吸啜而产生的透筛损失,降低顶
水耗量;使分选下限降低,分选的粒度范围增宽,脱硫
效果显着提高.同时,唐山分院采用多室共用风阀技术,
研制出SKT.F型块末煤分级联选机,增强了跳汰机各段
脉动同步性,保证了分层效果,降低了高压风用量,简
化了结构.近年来,动筛跳汰机以其处理量大,用水量
少,工艺简单,分选效率高,运营费用低等优点,备受
选煤界的广泛关注HJ.
1.3浮选技术发展
大型浮选机的快速发展是在20世纪7O年代,我国
目前大量使用的是机械搅拌式浮选机,其单槽容积巳趋
向大型化,最大的单槽容积达到45113,已在山东新汶
使用.
浮选柱作为~种高效细粒煤分选设备,由于结构
简单,占地面积小,成本低,建设周期短,节省能耗
等优点,近年来在我国发展迅速.目前主要使用新结
构充填式浮选柱,旋流微泡浮选柱及射流浮选柱等.
我国研制的浮选柱(包括长,短柱型)有效分选下限
可达10pm,其性价比高于同类进口设备和其他类型
的浮选机,应用前景广阔.短柱型正压微泡浮选柱在
河南平顶山煤业集团通过鉴定后,现正在山西焦煤公
司推广使用.经过不断改进,柱体高度大大降低,对
细粒煤的选择性较好,如在浮选泡沫层加喷淋水,细
粒精煤产率平均提高l%~3%,精煤灰分较浮选机的低
1%~1.5%.现国内使用较多的是FXZ系列静态浮选
柱和FCSMC系列旋流——静态微泡浮选柱(床)【8”.
1.4干法选煤发展
近年来,由于湿法分选的诸多局限以及我国78%的
煤炭资源蕴藏在干旱缺水的西部地区,因此现代干法选
煤技术得到了迅速发展.目前,最具代表性的是风力摇
床和风力跳汰.
FX型风力干选机在我国已推广应用30多台.
复合式干法选煤技术是我国独有的新型实用技术,
自1989年开始研制FGX系列复合式干选机,1998
年获煤炭部科技进步奖.目前,48m复合式干选机
巳通过产品鉴定.该技术具有不用水,工艺简单,
回收率高,能耗低,设备事故率低等优点,在我国
选煤方法中所占比例由0迅速增加到5.7%,为我国
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能源基地战略西移提供了一条新的煤炭加工技术途
径;另外,作为动力煤排矸的有效分选技术,成为
提高我国动力煤人选比例的一种切实可行的方法,
并可改变我国煤炭产品结构单一问题;同时,解决
了易坭化煤的分选问题,也解决了严寒地区煤炭洗
选带来的产品冻结问题.
为提高干法选煤的分选效果,世界上首先由中国
矿业大学完成了用于处理6-50mm粒级煤炭的空气
重介质流化床干法选煤技术的工业性试验,1994年6
月,50空气重介质流化床干法选煤厂示范项目通
过国家技术鉴定和工程验收,在全世界率先实现了商
业化.目前,中国矿业大学正研究一6mm粒级振动型,
+50mm深床型和三产品双密度层空气重介质流化床
选煤技术llJ.
1.5选煤生产过程自动控制和全厂自动化水平不断
提高
近年来我国选煤厂自动化技术取得很大进步,研发
了一批适应选煤厂生产,管理需求的软硬件,提高了我
国选煤厂的自动化程度.
唐山分院成功研制了用于稳定床层和估测跳汰机
自动控制效果的有源检测灰色预测自动控制系统.并研
发了准确率较人工高40%浮选精煤滤饼灰分自动测量
系统;与鲍店选煤厂协作研发的精煤灰分监测仪,提高
了产品质量稳定性和精煤产率;煤炭水分在线测量系统
以及同位素煤炭硫分测定仪,测量速度均高于国外同类
仪器水平,其测定值能满足国标要求.
自动装车技术已在大型选煤厂和集运站得到了推
广应用,节省了装车时间,提高了装车的准确性,保证
了装车人员的安全.鲍店煤矿与南京煤矿设计研究院协
作开发的铁路装车自动化系统,使装车速度提高20%以
上,装载误差由0.5%降至0.15%lj7-18].
这些检测仪器为选煤生产过程自动控制提供了
必要的条件,为提高选煤厂自动化水平奠定了良好的
基础.
1.6模块化成为选煤厂设计和建设的新模式
近年来,我国选煤设计研究院吸纳了工艺简单,布
置紧凑,占地面积小,建设周期短,运行成本低和效益
好的现代化模块选煤厂设计理念.在总结分析重介两产
品旋流器模块式高效选煤厂后,又成功研发了重介三产
品旋流器模块式高效选煤厂,其效率高,工艺系统简单,
自动化程度高,管理方便,能适应煤质和市场变化对选
后产品顷量的要求,有效合理地利用煤炭资源,为煤炭
生产企业创造了良好的经济效益.除此,还将模块式高
效选煤厂车间布置形式与工艺流程搭配进行了演绎和
深化,突破传统模块式高效选煤厂工艺流程思维框架,
将块煤分选系统(动筛跳汰,重介浅槽),末煤分选系
统(重介旋流器),煤泥分选系统(煤泥分选机,Jameson
cell浮选机)和煤泥回收系统(加压过滤或压滤)有机
融入模块式高效选煤厂内,从而使整个系统更加完整顺
畅.装配式选煤厂与同规模选煤厂相比,可降低基建投
资约20%-30%,节约生产成本约50%-60%,提高综
合效率约10%-20%.截止2006年底,已投产和在建的
装配式选煤厂已达200余座,预计年入选原煤能力约3
亿t.
随着模块化选煤厂的蓬勃发展,世界上先进的选煤
厂设计施工管理方式也引入了中国,如设计—采购施
工EPC模式(engineeringprocurementconstruction)/交钥
匙工程,设计—施工总承包模式(design—build),设计一
管理总承包模式(design—manage)等,尤其是EPC模式在
煤炭行业被广泛采用’l.
2煤炭洗选对煤炭清洁利用的影响
2.1煤炭洗选的作用
煤炭洗选即从原煤中将煤和矸石分离,从而获得质
量不同的产品的过程.随着煤炭消费剧增和环保意识增
强,煤炭的冼选加工得到了各国的高度重视,因而推动
了选煤技术的发展.使得选煤在煤炭行业乃至整个国民
经济中具有十分重要的作用.主要表现在以下几方面:
1)提高煤炭质量,减少污染物排放.煤炭冼选可大
大降低灰分,脱除硫分,使烟尘(TSP),S02和N的
排放显着减少.同时,去除大量的洗矸石和高灰分煤泥
可用作电厂的燃料,或生产砖,水泥,铺路,充填塌陷
区,为节能减排和减少了矿区环境污染创造了条件.
2)节约能源,提高煤炭利用效率.实验表明:
电
煤灰分每降低l0/0,发热量将提高200~360J/g,且每度
电的标准煤耗减少2-5g;工业锅炉燃用洗选煤,热效
率可提高3%-8%,同时节约煤炭10%15%.由此看出,
煤炭经洗选,燃烧效率显着提高,并大大节约能源.
3)优化产品结构,提高经济效益.煤炭经洗选以
后,选出的精煤可供炼焦厂,电厂,化肥厂,副产品中
煤,煤泥可就地建低热值燃料电厂,有电就可以利用高
铝煤矸石生产电解铝,铝材,电厂的炉渣又可生产水泥
和建材.因此,将改变煤炭企业产品结构单一,产业链
短,经济效益差的局面,有利于煤炭产品由单结构,低
质量向多品种,高质量转变,延伸煤炭企业的产业链,
实现产品的优质化,为煤矿提高经济效益,走可持续发
展道路,开展综合利用,发展循环经济创造了条件.
4)有利于提高煤炭出口的竞争力.我国煤炭消费
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2011年3月
及国外需求用户多,对煤炭质量和品种的要求不断提
高.有些城市要求煤炭硫分小于0.5%,灰分小于10%,
若不发展选煤便无法满足市场要求.而出口的煤炭由于
杂质多,质量不稳定,价格比同等灰分或发热量的煤炭
低2--3美元,t.煤炭经过洗选,质量提高后,可以提高
煤炭出口的竞争力.
5)减少运力浪费.我国的产煤区大多远离用煤多
的经济发达地区,煤炭的运量大,运距长,平均运距约
为600km.据统计分析,我国原煤中矸石平均含量约
20%左右,经过洗选加工排矸后,可以减少2~3亿t的
铁路运力,节约运费近200亿元’2J.
2.2煤炭洗选对煤炭清洁利用的影响
在我国,煤炭资源是经济社会的基础能源,根据
我国能源结构和经济发展水平,未来数十年内能源结
构仍将以煤为主.然而,煤炭在开采利用过程中造成
了严重的环境破坏和资源浪费,以及大气污染,酸雨
等区域性环境问题,特别是温室效应和全球气候变化
问题,已经严重制约了我国国民经济持续健康发展.
煤炭洗选加工从源头上提高了商品煤质量,是煤
炭生产和高效利用过程中不可缺少的一个重要环节,
是提高煤炭利用率,减少污染物排放,节约运力,增
加煤炭企业经济效益的有效方法,是实现煤炭清洁生
产利用的重要手段,也是最直接,重要的洁净煤技术.
煤炭洗选加工技术在中国煤炭洁净利用技术体系中
是最为成熟,经济和有效的技术,是洁净煤技术的基
础和前提,是煤炭清洁燃烧的关键环节.目前,原煤
入洗比重已经成为衡量一个国家煤炭工业技术水平
的重要标志,我国煤炭的人洗率普遍较低,因此,充
分利用先进的选煤技术,进行煤炭洗选加工,提高原
煤入洗比例,是我国煤炭工业进行产业结构调整和优
化升级,提高煤炭企业经济效益和社会效益的必然选
择,也是我国2I世纪能源发展战略中洁净煤技术的
重要组成部分,对环境保护和实现我国煤炭工业的可
持续发展有着重要的战略意义U.J.
3结论
煤炭在很长一段时间内仍是我国所依赖的一次
能源.能否高效,洁净地开发和利用丰富的煤炭资源,
已成为解决能源持续的战略课题.为此,走洗选加工
之路,发展煤炭深加工技术,发展依托环保,面向市
场,生产洁净煤炭是煤炭企业的必经之路,对环境保
护和实现我国煤炭工业的可持续发展有着重要的战
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