煤炭洗选加工现状与多元化发展趋势探索

王永亮，郝景山，赵二宁

(1.山西约翰芬雷华能设计工程有限公司 北京分公司，北京 100004；2.安徽理工大学，安徽 淮南 232001)

煤炭洗选加工现状与多元化发展趋势探索

王永亮1，郝景山1，赵二宁2

(1.山西约翰芬雷华能设计工程有限公司 北京分公司，北京 100004；2.安徽理工大学，安徽 淮南 232001)

针对我国煤炭市场低迷的不利情况，从现阶段煤炭洗选设备和自动化控制现状与发展趋势、模块化选煤厂建设新模式、井下选煤厂发展模式、选煤厂托管运营新模式、洁净煤技术方面，揭示目前我国煤炭洗选加工现状，探索市场低迷时期煤炭洗选多元化发展趋势。

现状；趋势；新模式；多元化发展

截止2012年我国煤炭市场的“黄金十年”彻底终结，随之而来的是需求增速放缓与产能建设超前、进口煤冲击与国内煤积压的矛盾，煤炭价格持续走低，利润微薄甚至无利润，企业负担越来越重，这与我国的能源结构分布、运力欠缺、煤炭洗选及其深加工比例和力度不足密切相关[1]。提高煤炭洗选水平和入选比例，加大洁净煤加工、利用水平，优化洗选产品结构，提高产品附加值，倡导煤炭洗选管理新模式，才能尽快度过煤炭市场艰难时期。通过对现阶段我国煤炭洗选设备、自动化控制的现状与发展趋势，模块化选煤厂建设，井下选煤厂发展，选煤厂托管运营新模式及煤炭洁净深加工转化研究，探索市场低迷时期的煤炭洗选多元化发展趋势。

1 洗选设备现状与发展趋势

1.1 洗选设备现状

上世纪90年代后期，我国建设、投产的选煤厂基本都是生产能力在6.0 Mt/a以上的大型选煤厂，与此相适应的设备也向高效化、大型化发展。目前，我国已拥有一批技术和设备属于世界一流水平的选煤厂，这些选煤厂的共同特点就是设备系统单一化、大型化。实现设备高效化和大型化，减少设备重复配置和作业环节，形成单一设备的作业系统，成为降低基建投资和生产成本的重要措施。

目前，我国装备了一大批世界较先进的大型进口选煤设备，如槽宽7.9 m的浅槽重介质分选机、φ1.5 m的重介质旋流器、4.3 m×9.0 m的香蕉振动筛、φ1.5 m的离心振动脱水机、φ5.0 m的普浮乐浮选机、φ50 m的高效浓缩机、φ3.0 m的TBS干扰床分选机、面积980 m2板框压滤机等[2]。这些大型、高效选煤设备的应用，整体上提高了我国选煤厂的装备水平。

1.2 洗选设备发展趋势

我国已建立了自己的选煤装备制造体系，重介质旋流器、浮选机、跳汰机、动筛跳汰机、水力旋流器、干选机、浮选机、浮选柱(床)等总体有了较大的发展和进步。但由于设备制造工艺及其用材的限制，我国选煤设备的稳定性与国外设备还存在差距。这就需要针对我国煤炭煤质和洗选环境，研发具有自主知识产权的高质量、高稳定性选煤成套技术装备，如单系统处理能力10 Mt/a、15 Mt/a的特大型炼焦煤选煤厂用成套技术装备，处理能力1 000～1 200 t/h、入选粒度上限>150 mm的特大型三产品重介质旋流器，处理能力>500 t/h、入料粒度350～25 mm的大型动筛跳汰机，处理能力1 500～2 500 m3/h的大型浮选机，处理能力60～150 t/h的大型全自动快开压滤机等，以满足大型选煤厂建设的需要[3]。

2 自动化控制现状与发展趋势

2.1 自动化控制现状

选煤厂工艺流程连续化程度高，设备布置紧凑，采用自动化集中控制代替单机的各自启停，可大大缩短启停电机的时间，提高生产效率。与前期的投入相比，提高选煤厂的自动化水平带来的高效、安全、便捷等巨大优势是非常值得的。神东公司的补连塔选煤厂是一座洗选能力达到20 Mt/a的超大型选煤厂，该厂在传统的重介质悬浮液密度控制系统基础上，又增加了生产系统和设备的检测、监测、单机自动化、过程自动化、设备单机保护、生产系统保护、事故报警、网络通讯、工业电视、无线通讯等一系列生产控制系统，这些控制系统取代了绝大部分的人工操作。目前，该厂生产定员已控制在35人左右，达到了世界先进水平[2,4]。

2.2 自动化控制发展趋势

当前我国选煤厂的自动化大部分属于局部生产系统自动化，如跳汰机床层自动控制、重介质悬浮液密度自动测量与调控、浮选工艺参数自动检测与控制等，只有少数实现了全厂生产系统自动化和全厂设备集中控制、数据采集、工业电视监视。因此，需要进一步推广选煤厂自动化成果，全厂生产系统自动化控制是未来的发展方向[5]。

目前，选煤厂用来检测、执行部分的元气件、机械部件、液压元件、气动元件等的准确性和可靠性仍相对薄弱，也有非常大的发展空间。

3 模块化选煤厂建设新模式

模块化选煤厂因工艺简单、布置紧凑、占地面积小、建设周期短、运行成本低、效益好等特点，越来越受到欢迎，并得到很好的应用和发展。斜沟煤矿选煤厂采用模块化设计，与同规模选煤厂相比，基建投资下降20～30个百分点，且建设周期快，可节约至少一半的生产成本，综合效率提高10～20个百分点，工艺技术和运行管理水平达到了国际先进水平[6]。

近年来，我国选煤设计单位吸纳了模块化选煤厂的设计理念，设计出两产品重介质旋流器、三产品重介质旋流器等模块式高效选煤厂；同时将模块式高效选煤厂车间布置与工艺布置进行优化，突破了传统模块式高效选煤厂工艺流程思维框架，将大块煤分选系统(动筛跳汰系统、浅槽重介系统)、块/末煤分选系统(重介质旋流器系统)、煤泥分选系统(基于煤泥分选机或Jamesoncell 浮选机的系统)、煤泥回收系统(加压过滤系统或压滤系统)有机融入模块式高效选煤厂，从而使整个系统更加完整、流畅，且自动化程度高、管理方便，大大提高了选后产品的质量和市场适应性，为煤炭加工企业创造了良好的经济效益[7]。

4 井下选煤厂发展模式

4.1 井下选煤厂优势

随着煤炭开采方式的改变和技术水平的提高，机械化采煤发展迅速，但煤炭开采和利用过程中所引发的问题日益突出。矸石作为煤矿开采的伴生物，与煤一起被运至地面，运输过程中不但消耗大量的电能，而且使矿井运输能力降低；此外，矸石堆放占用大量土地，形成的矸石山易扬尘、自燃，自燃时散发出难闻的有害气体，严重危害周围居民的身体健康，给矿区带来严重的环境问题。针对这些问题，开发新的选煤工艺和设备，将选煤厂“搬下井”，实现原煤井下分选，排矸后的精煤提出井，排出的矸石直接回填。这样不但能提高矿井的运输能力，解决矸石升井造成的环境问题，而且能减少选煤负担，实现煤炭的绿色开采和洗选。

4.2 发展井下选煤厂的技术需求

对原煤进行井下分选，需要开发适合井下运行环境的选煤成套工艺和设备。如开发适应井下恶劣环境的选择性破碎设备，研发满足物料、杂物较多环境的井下粘湿物料筛分设备，研制工作可靠、满足井下安全生产需要的动筛跳汰机、浅槽重介质分选机，制造相关的井下产品运输、给排水设备，研究符合井下选煤生产的供配电设备和控制系统等。

4.3 井下选煤厂的应用

目前已有井下排矸工艺在部分煤炭企业投入使用，如新汶矿业集团济阳煤矿二采区采用的浅槽重介质排矸系统，系统分为给料、煤矸分选、介质回收、煤泥水处理四部分，处理能力为300 t/h，分选粒度范围为25～300 mm。该系统于2010年6月运行，每年可减少升井矸石量21.34万t，节省矸石运排费约640.20万元。与机械动筛排矸工艺相比，该工艺每年可使选煤厂少分选8.96万 t矸石，节省成本140.55万元；加上多回收块煤的销售收入和节约的地面塌陷赔偿费，每年可增收1 574.01万元，且投资回报期仅为6个月[8]。这样不仅使矿井实际运输能力增加，而且减少了升井矸石带来的污染，同时，井下排出的矸石可作为巷道骨料，有利于降低巷道施工、维护成本。

5 选煤厂运营管理新模式

5.1 选煤厂托管运营优势

目前我国选煤厂的运营模式仍多依托于煤业集团，与近些年出现的托管运营模式相比，依托煤业集团的运营模式无论是管理机制还是运营成本都显得冗余，造成人力资源、物力资源的大量浪费。

选煤厂托管运营是选煤托管运营公司与业主方通过双方优势互补，实现合作共赢，互相促进发展而形成的一种新的企业管理模式。通过引进专业化的管理团队、优化资源配置、发挥最大的效益，实现托管方和业主方的共赢，并使煤炭洗选朝着更专业、更科学、更规范的方向发展。因机制灵活、管理严格、规模化供应配置等优点，该模式已被越来越多的企业接受和认可。

5.2 选煤厂托管运营现状

目前国内主要的选煤设计单位，约翰芬雷选煤工程技术有限公司、圆之翰煤炭工程设计有限公司、大地(天津)选煤企业管理有限公司等都拓展出隶属设计公司的托管运营业务，且均实现了市场化独立运作。大地(天津)选煤企业管理有限公司托管运营了龙固选煤厂(洗选能力为10 Mt/a)、刘家口选煤厂(洗选能力为11 Mt/a)等十余座选煤厂，圆之翰煤炭工程设计有限公司托管运营了酸刺沟选煤厂(洗选能力为16 Mt/a)、瑶沟扶贫选煤厂(洗选能力为3 Mt/a)等。芬雷选煤工程技术有限公司旗下的选煤托管自运营服务，为国内外选煤厂量身定做了优质的选煤托管服务，创建了新型的环保、节能、高效、规范、低成本选煤运营产业[9]。自2005年到现在，该公司在全国6个省托管运营了30多座选煤厂，洗选能力过亿吨，取得了良好的效益。

6 煤炭加工转化与洁净煤技术

煤和天然气、石油一样，其本身并非污染源，只是由于清洁利用和转化技术的落后才使以煤炭为主要能源的国家环境污染严重。因此，解决煤炭利用率低下、污染严重的根本途径就是合理、清洁、高效地利用煤炭资源，大力开发和应用洁净煤技术。

我国政府于1997 年批准了“中国洁净煤技术”计划，开始了煤炭的高效、洁净利用和转化研究。经过近20年的努力，取得了明显的成效，我国煤炭的高效利用和洁净转化效率显著提高。现阶段煤炭的高效利用和洁净转化技术中主要包括[10]：

(1)利用洁净煤热解技术制备优质焦油和洁净半焦，将煤与生物质、废塑料、污泥及其他废弃物共同热解，变废为宝。

(2)利用洁净煤气化技术将原煤转化加工成粗合成气，再将其作为工业原料，最终加工成各种工业产品。煤气化产生的合成气可替代石油和其他燃料，用来发电、供热、生产液体或气体燃料，包括甲醇、甲醛、甲胺、醋酸等一系列碳素类化工产品，还可开发出二甲醚、二甲基甲酰胺(DMF)、加氢产品等。

(3)利用洁净煤液化技术生产汽油、柴油等石化产品。Exxon 公司的AGG-21 工艺、美国的GTL 工艺、中国的MFT 工艺正在或已完成半工业性试验，这类工艺对于提高煤炭高效、清洁利用水平，缓解因石油短缺带来的能源危机具有重要意义。

(4)先进的煤炭发电技术。配备烟气脱硫和脱硝的超临界和超超临界发电技术(SC/USC+FGD+SCR)、循环流化床锅炉(CFBC)、整体煤气化联合循环(ICGG)、增压流化床联合循环(PFBC-CC)等，这些技术都有各自的特点和适用范围，在提高煤炭清洁、高效利用方面具有先进性。

煤炭洗选加工是开发洁净煤技术的重要环节和首要环节，其重点在于细粒级和极细粒煤的精选，开发超纯煤技术和除杂、脱硫技术，特别是脱除有机硫的技术，更是当前开发洁净煤技术的关键。

7 结语

在市场低迷的背景下，煤炭洗选只有走多元化发展之路，无论是洗选装备、自动化控制方面，还是选煤厂管理运营和建设方面，亦或是洁净煤加工利用方面，都要引进、吸收与创新并举，才能逐步走出困境，取得良好的社会效益、环境效益、经济效益。

[1] 李世祥，马海燕.我国煤炭产业发展面临的新问题及对策[J].经济纵横，2012(8):72-75.

[2] 刘文欣.中国选煤工业现状和未来的发展趋势[J].煤炭工程，2010(11):16-18.

[3] 张友军.国内外选煤技术与装备的现状和发展趋势[J].选煤技术，2011(1):70-72.

[4] 王进荣.集中自动化控制系统在补连塔洗煤厂的应用[J].内蒙古煤炭经济，2005(6)：44-46.

[5] 范跃强.我国选煤工业技术发展浅析[J].煤，2011(1)：45-47.

[6] 刘晓军.斜沟煤矿选煤厂工艺特点浅析[J].山西焦煤科技，2010(8):41-52.

[7] 赵志国，张东晨，闵凡飞.我国选煤技术发展现状及对煤炭清洁利用的影响[J].中国科技论文在线，2011(3):215-219.

[8] 邢成国，许建宁，李 宝.煤矿井下重介浅槽排矸系统设计与应用[J].选煤技术，2011(5):51-54.

[9] 洪 霆.芬雷运营模式在中国选煤行业的实践[C]//《选煤技术》编辑部.2011年全国选煤学术交流会论文集.唐山：《选煤技术》编辑部，2011:172-174.

[10] 王俊宏，常丽萍.洁净煤转化技术研究现状及进展[J].科技情报开发与经济，2006(25)：595-598.

Present situation and diversified development trend of coal processing

WANG Yong-liang1，HAO Jing-shan1，ZHAO Er-ning2

(1.Shanxi John Finlay Huaneng Design & Engineering Co, Ltd., Beijing Branch, Beijing 100004, China; 2.Anhui University of Science & Technology, Huainan, Anhui 232001, China)

In view of adverse situation of coal market downturn in China, according to development of coal preparation equipment at present, modularization design of coal preparation plant, development of underground coal preparation plant and clean coal technology, operate and manage coal preparation plant, present situation of coal preparation is given, explored development trend of coal preparation in diversity.

current situation；trend；new model；diversified development

1001-3571(2015)03-0096-04

TD94

A

2015-04-12

10.16447/j.cnki.cpt.2015.03.027

王永亮(1986—)，男，河南省郑州市人，助理工程师，从事选煤厂设计工作。

E-mail:wyangling1986@163.com Tel: 18002128003