選煤技術(shù)與潔凈煤技術(shù)的融合發(fā)展研究

摘""要：由于傳統(tǒng)燃煤模式會對環(huán)境造成污染問題，制約社會發(fā)展、危害人體健康。為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高煤炭資源利用率。深度剖析了選煤及潔凈煤技術(shù)概念，以選煤技術(shù)與潔凈煤技術(shù)的融合發(fā)展為研究基礎(chǔ)，結(jié)合某煤炭企業(yè)項(xiàng)目，提出“空氣重介質(zhì)流化床工藝+動力配煤”的選煤與潔凈煤技術(shù)融合應(yīng)用案例，以期為相關(guān)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞：選煤技術(shù)""潔凈煤技術(shù)""技術(shù)融合""技術(shù)分析

中圖分類號：TD94

Research"on"the"Integration"and"Development"of"Coal"Preparation"Technology"and"Clean"Coal"Technology

FENG"Yaoyu""WANG"Xiaochen

Zao"Mining"Group"Tianchen"Coal"Mine，"Zaozhuang，"Shandong"Province，"277500"China

Abstract："Due"to"the"traditional"coal-fired"mode，"it"can"cause"pollution"problems"to"the"environment"he"pollution"caused"by"the"traditional"coal-fired"mode"to"the"environment，"andit"restrictsnbsp;social"development"and"endangers"human"health."In"order"to"protect"the"ecological"environment"and"improve"the"utilization"rate"of"coal"resources，"it."In"depth"analysis"of"deeply"analyses"the"concepts"of"coal"preparation"and"clean"coal"technology.，"Bbased"on"the"integrated"development"of"coal"preparation"technology"and"clean"coal"technology"and，"combined"with"a"coal"enterprise"project，"it"proposes"a"case"study"research"of"the"integration"of"coal"preparation"and"clean"coal"technology"using"\"air"heavy"medium"fluidized"bed"process+power"coal"blending\"，"in"order"to"provide"reference"for"relevant"workers.

Key"Wwords：""Coal"preparation"technology;"Clean"coal"technology;"Technology"convergenceintegration;"Technical"analysis

資源與環(huán)境是人類發(fā)展的基本條件，煤炭在世界范圍內(nèi)相比其他能源更為豐富，決定其能源結(jié)構(gòu)關(guān)鍵地位。在傳統(tǒng)煤炭開發(fā)中，主要以開采資源、選洗粗加工為主，根據(jù)“資源-產(chǎn)品-排放廢物”模式增長經(jīng)濟(jì)，引發(fā)溫室效應(yīng)、酸雨、煙塵等危害?；诃h(huán)境污染，提出了選煤與潔凈煤技術(shù)，從開采煤炭、選煤，到煤炭轉(zhuǎn)化、污染控制等，開創(chuàng)煤炭新局面，促使其成為潔凈、高效能源，對社會發(fā)展意義重大。

1""選煤及潔凈煤技術(shù)深度剖析

我國煤炭資源具有分布不均、種類齊全、優(yōu)質(zhì)煤少的情況，選煤與潔凈煤技術(shù)作為煤炭資源深加工的關(guān)鍵技術(shù)，也是煤炭節(jié)能減排、高效利用的主要途徑。

選煤技術(shù)是指從原煤中分選與質(zhì)量要求相符的精煤，常用跳汰、浮選、重介等技術(shù)。其中，跳汰選煤根據(jù)煤炭粒子密度，利用空氣和水，通過跳汰機(jī)分選煤矸石煤與煤，能夠處理15～100"mm原料煤。浮懸選煤是在充氣煤漿內(nèi)，按照顆粒表面濕潤性進(jìn)行煤泥分選，適用于0.5"mm細(xì)粒煤泥分選，將親水矸石留于煤漿，疏水煤粒黏附于氣泡，實(shí)現(xiàn)彼此分離，屬于新型選煤技術(shù)[1]。重介選煤是利用重懸浮液或重液選煤，讓密度較低煤上浮，密度較高矸石下沉，按密度分選。潔凈煤技術(shù)是從煤炭開采、加工、轉(zhuǎn)化利用全過程，減少污染排放，提高煤炭利用率。

2""選煤技術(shù)與潔凈煤技術(shù)的融合發(fā)展研究

煤炭從開采到利用，加工過程中會產(chǎn)生各種污染物，通過選煤技術(shù)與潔凈煤技術(shù)融合，對其合理加工，不僅可以降低污染物的產(chǎn)生，還能夠提高煤炭燃燒效率。

2.1""選煤技術(shù)是實(shí)現(xiàn)潔凈煤技術(shù)目標(biāo)的關(guān)鍵手段

選煤技術(shù)在潔凈煤技術(shù)中至關(guān)重要，利用化學(xué)和物理方法，降低原煤硫分與灰分，能夠消除、減少煤炭所含SO2、煙塵等，不僅能夠改善和保護(hù)環(huán)境，也能優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。例如，動力用煤中，利用選煤技術(shù)能夠降低煤炭1%水分、0.1%硫分、0.6%灰分。特別是火電廠需燃燒大量煤炭，燃燒低硫分、低灰分煤炭，能夠減少煤炭制粉電耗、發(fā)電成本，減少排灰量[2]。

2.2""潔凈煤技術(shù)的發(fā)展推動選煤技術(shù)的創(chuàng)新

潔凈煤技術(shù)是20世紀(jì)80年代提出，利用新型煤炭建工、轉(zhuǎn)換等，降低煤炭燃燒中的環(huán)境污染，成為煤炭行業(yè)研究重點(diǎn)。潔凈煤技術(shù)從初期直接燃燒，到后期煤炭轉(zhuǎn)化，其技術(shù)的發(fā)展也推動了選煤技術(shù)的創(chuàng)新，從物理選煤、化學(xué)選煤，發(fā)展到微生物選煤、聯(lián)合選煤等工藝，針對不同煤質(zhì)、潔凈煤技術(shù)，采取恰當(dāng)脫硫降灰方法[3]。多數(shù)發(fā)達(dá)國家均對選煤技術(shù)深入研發(fā)，將選煤廠設(shè)備與智能化、自動化技術(shù)結(jié)合，立足信息平臺，對設(shè)備集中控制，提高選煤效率?；蚴茄邪l(fā)新選煤工藝，如美國利用液態(tài)二氧化碳分離煤炭雜質(zhì)，脫除效率80%，推動煤炭工業(yè)進(jìn)步。

3"選煤與潔凈煤技術(shù)融合案例分析

3.1"案例背景

以某煤炭生產(chǎn)企業(yè)為例，主要入選駱駝山16號與木肯淖9號原煤，控制精煤灰分≤10.0%。其中，駱駝山16號原煤為中灰分煤，灰分28.68%，煤力粒度較粗，以25"mm為主導(dǎo)粒徑，較矸石易碎，含泥量較低。木肯淖9號原煤是中高灰分煤，灰分37.52%，原煤粒徑以3～5"mm為主，含泥量中等。為避免煤炭直接燃燒釋放大量污染物，需將選煤與潔凈煤技術(shù)融合，采取空氣重介質(zhì)流化床工藝與動力配煤工藝，提高煤炭利用率。

3.2""選煤工藝

3.2.1""原煤篩分

空氣重介質(zhì)流化床工藝包括原煤分級、流化床分選、脫介、介質(zhì)循環(huán)等環(huán)節(jié)，將原煤破碎篩分至6～50"mm，傳送至流化床，混合重介質(zhì)，在壓縮空氣作用下，精煤顆粒密度較小上浮排出，密度較大顆粒下沉脫介回收。給料系統(tǒng)地段連接振動給料機(jī)，介質(zhì)與物料流出后，通過振動給料機(jī)輸送至混料倉，通過調(diào)節(jié)電流大小控制給料速度。原煤出倉先經(jīng)過50"mm孔徑分級篩篩分，篩下介質(zhì)料量輸送至6"mm網(wǎng)孔單層篩篩分，合格粒度運(yùn)輸至流化床分選。為提高篩網(wǎng)效率，假設(shè)單位體積篩網(wǎng)處理物料量F，進(jìn)料含有K顆粒直徑超過篩網(wǎng)孔徑，求得尾煤質(zhì)量流量公式如下：

并且，考慮煤炭表面水分與干燥溫度會影響煤炭分選精度。煤炭表面水分一定，干燥溫度升高，分選精度提升，能夠去除煤炭表面水分，抑制流化床積累水分，減弱煤炭水分影響[4]。

3.2.2""流化床分選機(jī)

分選機(jī)利用流態(tài)化分選技術(shù)分選原煤，原理如圖1所示。原煤與加重介質(zhì)從分選機(jī)上部填入其中，壓縮空氣從底部輸入，通過雜質(zhì)空氣、原煤與加重介質(zhì)混合，形成氣固流體，根據(jù)阿基米德原理在床內(nèi)分層，進(jìn)而于床上下兩端刮板輸送至排料口。分選機(jī)由濾布與多孔板構(gòu)成，兩側(cè)安裝2臺激振器，分選工作面與水平夾角6.5°，與振動電機(jī)夾角35°?？紤]風(fēng)量對床層流化狀態(tài)造成影響，8"m3/h風(fēng)量時(shí)，床層流化不充分，分選精度較低；10"m3/h風(fēng)量時(shí)，增強(qiáng)床層活性，可形成穩(wěn)定、密度均勻流化床，提高分選精度。

3.2.3""篩分脫介

產(chǎn)品經(jīng)過流化床分選需要篩分脫介，尾煤段產(chǎn)物脫介后可形成尾煤，與精煤端產(chǎn)品、加重介質(zhì)流通過脫介篩形成精煤產(chǎn)品。匯合上述加重介質(zhì)流，可形成循環(huán)介質(zhì)流，使得部分介質(zhì)流輸入至磁選機(jī)回收磁性物，部分流入循環(huán)介質(zhì)倉完成篩分脫介流程，工藝流程如圖2所示。

3.2.4""回收磁性物

介質(zhì)流進(jìn)入磁選機(jī)，經(jīng)過干法磁選機(jī)回收磁性物。在選煤過程中，破碎原煤將產(chǎn)生粒度超細(xì)次生煤粉，能夠補(bǔ)充至加重介質(zhì)細(xì)粒煤粉內(nèi)，消耗磁性介質(zhì)卻難以補(bǔ)充，需對其合理控制。

3.3""潔凈煤工藝

選煤后將不同性質(zhì)煤按照相應(yīng)比例配置混合煤，轉(zhuǎn)變原有煤炭物理特性、化學(xué)組成、燃燒特性，穩(wěn)定煤質(zhì)，提高燃燒效率。該工藝中，根據(jù)用戶配煤指標(biāo)，建立數(shù)學(xué)模型，從煤場單煤選擇煤種配比，達(dá)到混煤最佳效果[5]。

3.3.1""建立數(shù)學(xué)模型

在動力配煤中，為保證用煤合理性，減少配煤成本，采取低熱值煤，以低熱值配煤為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。假設(shè)原料煤n種配比，用戶（）配煤所需第煤種（）百分率。并且，低熱值煤炭結(jié)合企業(yè)煤質(zhì)情況確定，可根據(jù)不同時(shí)期情況，制定不同煤質(zhì)低熱值界限。配煤還需選取質(zhì)量控制指標(biāo)，要求反應(yīng)煤燃燒特性、測定方法簡單、符合用戶煤質(zhì)需求。由于工業(yè)窯爐、鍋爐種類多，結(jié)合實(shí)際用戶情況、煤炭資源等制定配煤標(biāo)準(zhǔn)，確定煤質(zhì)選取指標(biāo)包括灰分、揮發(fā)分、發(fā)熱量、粒度、水分、全硫。對于灰分、發(fā)熱量、硫分等指標(biāo)，具備線性可加性，可直接建立數(shù)學(xué)模型，假設(shè)單煤n種，配置技術(shù)指標(biāo)m個(gè)的配煤T，第j種煤化第i個(gè)化驗(yàn)指標(biāo)是，q個(gè)用戶第p用戶配煤需要j種煤種概率，則n種煤炭配煤復(fù)合用戶指標(biāo)是。水分指標(biāo)則需要實(shí)測，主要是煤炭水分分內(nèi)外，隨環(huán)境變化而變化，遇到雨天水分將會增加；日光照射下水分將會減少，每次配煤均需要在線測量，避免水分指標(biāo)出現(xiàn)誤差。

3.3.2""數(shù)學(xué)模型求解

在動力配煤模型中，涉及決策變量較多，僅采取單純形法求解較為復(fù)雜，尤其是2種及以上煤種配比，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，可利用Excel表格設(shè)置單元格，確定模型最優(yōu)解。以理論而言，優(yōu)化方案能夠用于多類煤種配比，考慮配煤煤種越多，成本越高、工藝越復(fù)雜，不利于實(shí)際生產(chǎn)，配煤過少則不符合配煤目標(biāo)，可選擇煤種2～3種優(yōu)化方案。同時(shí)，計(jì)算過程中，煤種配比精度較高，實(shí)際計(jì)算精度難以達(dá)到，需要對其適當(dāng)調(diào)整，控制最低配比為10%，配比間隔為5%，提高配煤效率。

3.4""融合應(yīng)用效果

配煤必須考慮成本及其環(huán)保型，根據(jù)駱駝山16號與木肯淖9號原煤情況，選煤后對其配比，確定不同配煤方法灰分與硫分見表1?？梢姡煌涿航M別硫分、灰分差值不同，最佳配比是16號∶9號=94∶6，可降低7.53%灰分與0.21%硫分。

4""結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)煤炭開發(fā)以開采煤炭資源和洗選粗加工為主，提供諸多煤炭資源的同時(shí)，也造成了環(huán)境污染。為將煤炭變成潔凈、高效能源，需要促進(jìn)選煤技術(shù)與潔凈煤技術(shù)融合，降低煤炭燃燒污染物。通過某煤炭企業(yè)項(xiàng)目分析，獲得以下結(jié)論。

（1）選煤技術(shù)與潔凈煤技術(shù)互相促進(jìn)、不斷創(chuàng)新，應(yīng)根據(jù)煤炭生產(chǎn)項(xiàng)目實(shí)際情況選擇恰當(dāng)技術(shù)進(jìn)行融合，提高煤炭燃燒效率。

（2）空氣重介質(zhì)流化床工藝包括原煤分級、流化床分選、脫介、介質(zhì)循環(huán)等環(huán)節(jié)，需控制干燥溫度、風(fēng)量等參數(shù)，達(dá)到最佳選煤效果。

（3）動力配煤可構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，確定目標(biāo)函數(shù)、約束條件等進(jìn)行求解，獲得動力配煤優(yōu)化方案。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙福陽.解讀煤炭洗選加工在潔凈煤技術(shù)發(fā)展中的現(xiàn)狀和趨勢[J].礦業(yè)裝備，2022（4）：184-186.

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[5]陳嘉龍.選煤廠選煤工藝技術(shù)研究[J].山西冶金，2024，47（1）：101-104.