煤炭干選工藝在雙碳節能減排政策下的作用

郭良文 顏秉祥

摘要：通過對煤炭干選與濕法分選兩種工藝技術特性的比較，指出了在兩種情況下，動力煤選煤廠的主要節能措施是：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寬粒級露天礦垃圾煤，原煤選前脫粉等。干選技術可使噸煤能耗降低到3 kW/小時，流程復雜的噸煤能耗可控制在3.2 kW/h以下。在雙碳節能減排政策條件下，利用干選法對動力煤進行分選是一種很有前途的方法。

關鍵詞：煤炭干選;重介水洗;能耗;節能減排

1.雙碳政策要求下的選煤道路

2020年九月二十二日，國家領導人在聯合國第75次會議上表示，中國的二氧化碳排放量將力爭在2060年之前實現中和。在這種情況下，中國將逐步減少煤炭在能源消費結構中所占比重，從而減少能源使用的二氧化碳排放。但是，由于受儲能技術和非礦物能源產能的制約，煤炭在我國的長期發展中仍然是主要的基礎能源，盡管比重會有所降低，但在今后20年內，煤炭仍然是我們的主要能源。到2030年，我國一次能源消耗的比例仍然超過50%，年消費量約為45億噸。我國的煤炭資源利用狀況較差，53%的煤層深度低于1公里，優質煤的儲量逐年下降。其中55%的褐煤和低劣性煙煤因其水洗難度較大，尚有50%以上的動力煤未經任何洗選、提質，且原煤灰分含量高，其中煤粉含量高，煤矸石含量高，運力浪費嚴重，直接焚燒后的環境污染和廢氣治理費用較高。據統計，我國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重要的技術，它包括高效、綠色的洗選和清潔高效的煤的開發。因此，在“碳達峰”和“碳中和”的前提下，煤炭洗選業應該積極參與。盡管利用高效的節能設備和強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能減排的先進技術與技術的研究與應用，在提高煤炭入選率的基礎上，淘汰落后的選礦技術和設備，盡早實現動力煤的全部入選。為實現碳達峰和碳中和的目標，我們需要付出更多的智慧和貢獻。從干選工藝的發展狀況、不同干選設備的使用情況、干選機的最佳設計、干選工藝的優化設計等幾個方面闡述了干選工藝在煤選機節能、減排中的技術優勢。

2.干選技術的節能優勢

通過對煤進行干選，可以有效地降低煤中的灰分、硫分，增加煤的發熱量，降低運輸負擔，同時還能降低煤中重金屬元素、CO2、 NOx、煙塵等污染物的排放，減輕環境污染。從煤的分選過程來看，重介質、跳汰等濕法分離技術是一項比較成熟、比較精確的技術，是當前煤炭分選行業的主要技術。濕法選礦技術，尤其是重中介選技術，在國內仍是主要的洗選機技術，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。該工藝具有工藝復雜、設備多、投資大、運行費用高等特點，每噸煤耗可達5～10 kW小時，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）環境問題。對易泥化煤的處理，會產生大量的高含水量的煤泥。由于低級煤本身遇到水就容易淤積，因此，采用濕法分選會增大煤泥處理系統的負荷，造成煤泥制品含水量過高，在冬季運輸中會出現較大的問題。（4）水資源的緊張。我國煤的分布不均，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，使當地水資源嚴重不足，以重介質選煤為例，每噸進洗煤耗水量在0.03～0.06立方米之間。為了進一步提升選煤廠的節能減排技術，減少單位能耗，國家質檢總局、國家標準化委員會在2019年頒布了GB29446-2019 《選煤電力消耗限額》國家標準，并對此進行了修訂。該標準對動力煤選煤廠的能耗控制指標作了詳細的說明。現行動力煤選煤廠的電力單位能耗限制值必須滿足三級標準，而新建和改擴建的動力煤選煤廠的能耗允許值必須滿足二級標準。限定值和準入值是強制性的，限制值是現有企業的限制指標，在此基礎上，對新建的動力煤選煤廠進行了嚴格的設計，即每噸煤的能耗不得高于3.0 kW. h，而動力煤的分選能耗是2.0 kW. h。在實際應用中，采用濕法分選技術的動力煤生產廠家，采取了先進的選礦技術，并加強了能源管理、，從而減少了選煤廠的能耗。但實際情況是，在濕法選煤工藝中，其噸煤電消耗普遍較高，難以達到2級標準。

3.應用干選技術降低選煤電耗

現代化的選煤廠規模較大，水洗技術能耗較高，采用高效節能的機電設備，但其節能效果不明顯。選擇了部分或完全的干選法取代了傳統的水洗技術，為選煤廠的優化設計提供了新的途徑。干選廠的能源消耗主要包括干選機、原煤和各種產品的儲運設備、機修、照明、化驗室等，此外還有與以上相關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到了二級單耗限額，而常規干選廠的單位電耗通常在3 kW· h左右，無法達到先進值的指標要求。通過合理選用干選設備和優化選礦流程，可以進一步減少干選單位能耗。

結束語

隨著“雙碳”戰略下的低碳、節能發展的大趨勢，選煤企業要大力發展煤炭綠色分選，合理選用低能耗的干選技術，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，實現清潔、高效的開采。

參考文獻

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