清洁生产技术在煤炭采选业应用实例研究

张永强

禹州市环境保护局

1 引言

煤炭是我国的基础能源和重要原料，在国民经济中具有重要的战略地位。但是，传统的煤炭生产造成了严重的环境、能耗和资源浪费问题[1]。截至2019年1月，国统局确认的煤炭采选行业在2018年12月底拥有规模以上企业数量为4505家，较上年同期减少了606家，但数量仍然庞大[2]。因此，迫切需要绿色的煤炭生产技术解决上述三个问题[3]，而清洁生产作为实现绿色生产的重要手段，已在煤炭采选行业得到越来越广泛的应用。

本文结合典型的煤炭采选行业清洁生产审核实例，旨在分析行业清洁生产技术在企业的应用情况及取得的效果，为该类行业企业的清洁生产审核提供些许思路。

2 企业概况

该企业位于河南省许昌市，所属行业为B0610煤炭采选行业，工业广场包括矿井水处理站、生活污水处理站、瓦斯抽排站、储煤场，不设置临时矸石矿山，企业设置选煤厂，处理能力90万吨/年。

3 主要生产工艺及过程

3.1 矿井开拓、开采系统

（）1开拓方式、水平和采区。矿井采煤方法是走向长壁后退式采煤法，回采工艺是采用综采。开采水平为-250m，目前矿井共有设置2个采煤工作面，分别为一1采区、二1采区。

（2）井筒。目前矿井共安装有三套提升系统，混合井有主提升和副提升两套系统，分别担负矿井原煤和材料、矸石、人员提升等任务。

（3）原煤开采工艺。根据每层埋藏深度、地形条件、已完工程情况及后期开拓部署，该矿采用立井单水平上、下山开拓方式。矿井采煤方法是走向长壁后退式采煤法，采煤工艺采用综合机械化采煤。

（4）原煤开拓及掘进工艺流程。原煤开拓主要由综采、综掘组成。采用锚网支护、锚索支护及喷浆支护方式进行支护。掘进采用综掘机切割、风镐配合掘进、皮带机运输，多工序平行、交叉作业。迎头掘进一个循环尺后，综掘机退回5m，落下截割头停电闭锁；对顶部进行支护、同时对帮部进行支护，顶部支护好再将综掘机开到迎头进行下一个循环作业。

3.2 选煤厂生产系统

生产工艺为重介质选煤。生产系统主要分为原煤准备系统、重介分选系统、粗煤泥分选系统、浮选系统。

4 主要污染及产排情况

4.1 废水

企业废水主要为生活污水和生产废水。

生活污水主要来源于办公楼、食堂、宿舍、浴室等处，生活污水经生活污水处理站处理后，一部分用于工业广场绿化，一部分经公司总排口排放，最终进入北汝河。生产废水主要为矿井涌水、洗煤过程中产生的废水。其中矿井涌水经水泵抽至地面矿井水水处理站处理后，用于井下喷淋除尘、绿化、消防池补水和洗煤厂补水，不外排。洗煤过程中产生的废水经高效浓缩池处理后回用与洗煤生产。

4.2 废气

企业废气主要为原煤开采过程粉尘、原煤输送及筛分过程粉尘。原煤开采过程粉尘经井下喷淋除尘系统处理后排放；原煤输送过程粉尘及原煤筛分过程粉尘经袋式除尘器处理后达标排放。

4.3 噪声

企业噪声主要为井下爆破及高噪声设备产生的噪声。井下爆破噪声较大，但对地面基本无影响。高噪声设备主要为振动筛、浮选机、球磨机和各种风机等，为连续噪声，源强为85dB～100dB（A）。

振动筛、浮选机、球磨机置于室内，通过厂房隔声减小影响。各种风机采取设置减振基础、安装消声器、隔音罩等降噪措施。

4.4 固体废物

企业固体废物主要有矸石、除尘灰、废矿物油和生活垃圾。矸石主要是巷道掘进、开拓过程中产生的废石及洗煤过程产生的矸石。巷道掘进、开拓产生的矸石大部分在井下挑出用于采区回填。除尘灰掺入煤泥出售。废矿物油一部分重复用于设备保养、钢铁制品防腐、轨道养护等，剩余的交有资质单位处理。生活垃圾经厂区垃圾箱收集后定期由环卫部门清运。

5 清洁生产潜力分析

依据《煤炭采选业清洁生产评价指标体系》，审核小组详细分析了当前企业清洁生产现状，目前，企业大部分指标能够达到国内一般水平。但是，在原辅材料和能源管理、生产工艺、设备运行与管理、环境保护等方面还是存在诸多问题，存在不小的提升空间。因此结合企业现状问题和现场考察结果，采用权重计分排序法确定审核重点为选煤厂，将降低原煤生产电耗、选煤电耗和提高精煤产率作为审核的主要目标。

6 主要清洁生产技术方案设计及效果分析

针对审核重点和审核目标，审核小组从生产过程所涉及的原辅材料和能源，生产工艺和技术水平，设备运行情况，管理水平，员工素质以及产品质量等八个方面进行了详尽调查分析，提出了一系列清洁生产技术方案，达到了“节能、降耗、减污、增效”的目的，取得了较好的环境效益和经济效益。其中，典型清洁生产技术方案分析如下。

6.1 主通风机节能改造

（1）方案说明。根据矿井当前通风参数以及现有风机型号规格，在尽量减小风机改造工作量前提下，由我公司重新进行设计叶轮，替换原风机的叶轮，达到提高当前工况下风机运行效率的目的。因更换后的叶轮宽度尺寸与原风机叶轮不同，为保证风机能够正常运转，确保现场叶轮装配顺利进行，需将风机保护筒更换为与新叶轮配套的保护筒。

（2）效果分析。本方案技术成熟可靠，改造后每年降低电耗164.38×24×365=144万kW·h，电费按照0.56元/kW·h计算，则每年节省费用80.64万元。

6.2 选煤厂破碎机更新

（1）方案说明。由于矿井产能提升，动筛原来使用的块煤破碎机（型号：2PGS-500×1500，处理能力为300t/h）出现卡堵现象，

不能满足现阶段商品煤生产的需求，故需要对破碎机进行改造更换。将原有破碎机更换成新的破碎机（型号：FP80AM，处理能力为450t/h～800t/h），从而适应矿井生产。FP系列强力分级破碎机是一种全新概念的分级破碎设备，它完全不同于传统的齿辊式破碎机靠撞击和挤压来破碎物料，而是使用剪切和拉伸的共同作用来实现物料的破碎。由于采用了低转速、特殊齿形，物料地过粉碎和超粒均较少。该系列破碎机具有破碎强度高、处理能力大、超料和过粉碎较少、能处理湿沾物料的特点，且带有自动控制装置，可以方便地纳入全厂集控。

（2）效果分析。原来每破碎1万吨块煤耗电约8533kW·h，耗时33h，本方案实施后破碎处理能力由300t/h增加至625t/h，电机功率由2×160kW增加至2×200kW，提高了破碎效率，每破碎1万吨煤耗电约5120kW·h，耗时16h。故每破碎1万吨煤节电3413kW·h，预计年节约选煤耗电3413×90=30.7万kW·h，折合经济效益24.6万元。

6.3 浮选加药自动计量系统改造

（1）方案说明。浮选系统是保证细颗粒精煤回收的重要途径，浮选系统的正常运行对精煤回收率的提高起着关键作用，目前大部分选煤厂浮选系统的有效运行主要靠设备的正常运转、浮选司机耐心细致的调节、浮选药剂的适量添加来保证精煤质量与回收率，浮选系统运行时浮选司机要根据入料的浓度、流量，浮选药剂的性质、泡沫层的厚度、自己的经验，调整浮选操作。由于操作工人的能力、经验与责任心的问题，对浮选系统情况的观察判断程度因人而异，存在着一定偏差，且每次浮选药剂的配比也不一定完全相同，故极易造成浮选药剂的使用量与入料量配比不合理，出现虚泡、刮水等浮选不正常的现象，从而影响浮选效果。改造后，在入料管路上安装补水管路和调节阀门。采用小流量自动计量药剂泵精确控制浮选药剂用量，加药方式从在矿化器的一点加药变成在浮选机入料泵的入料管上以及浮选机的各分室多点控制比例自动添加方式，加药量根据入浮入浮煤浆浓度、粒度、入料量，调整计量泵的刻度，使浮选药剂添加量更加合理、可控，同时精煤产品质量更加稳定，精煤产率更加有保证，并节约了浮选药剂的用量。捕收剂采用复合药剂，省去了起泡剂的操作控制，使操作更加方便，药剂更加节省。

（2）效果分析。药剂消耗是指入浮每吨干煤泥所用药剂之和，方案实施后，起泡剂消耗量降低0.07L/t，捕收剂消耗量降低0.06L/t，年生产浮选精煤按149615×2=299230t，起泡剂价格按6000元/t，捕收剂价格按7500元/t计，则年节约起泡剂费用299230×0.07/1000×6000=12.57万元；年节约捕收剂费用299230×0.06/1000×7500=13.47万元；尾矿灰分提高0.7%，按年生产煤泥17461×2=34922t计，可多回收精煤997.77t，按精煤价格530元/t，煤泥46元/t计算，可增加效益48.29万元，则年总节省金额为74.33万元，取得了良好的经济效益。

7 实现煤炭采选业持续清洁生产

7.1 对清洁生产组织机构进行完善

在煤炭采选业中，清洁生产并不是一蹴而就的，而是一个连续的、动态的管理过程。要想实现持续性管理煤炭采选企业应根据自身情况构建起完善的管理部门，由专业人员进行此项工作的组织与协调，利用连续的、动态的管理来巩固清洁生产所得到的成果，同时保证清洁生产可以在煤炭采选业持续开展。

可以说在煤炭采选业中起到了重要的作用，同时在未来煤炭采选业发展的过程中，持续清洁生产也将是企业发展的主要方向，更是企业现代化发展的动力。通过审核后清洁生产组织小组及咨询部门在管理过程中应做好协商工作，可以根据企业现有组织及管理情况，从而最终确定清洁生产管理部门为常设部门，即清洁生产组织小组，清洁生产管理部门设置到企业生产管理处，清洁生产管理部门中的成员是从不同部门人员选调而来的，企业中的主管副总直接领导清洁生产管理部门，专门负责企业清洁生产管理及审核工作。

同时，在设立清洁管理部门后可以有效开展企业内部审核工作，同时企业中不同的科室及生产装置管理均要由专业技术过硬、工作认真负责的技术骨干来担任，从而保证内部审核工作水平。企业内部审核工作主要是对企业内部清洁生产工作进行审核，这样可以在没有专业咨询机构辅助的基础上实现对清洁生产的审核。此外，在企业中不同的部门还应设置专门的负责清洁生产工作的人员，保证此项工作可以顺利开展。

7.2 对持续清洁生产管理制度进行进一步完善

（1）做好清洁生产结果审核工作。①在进行清洁生产结果审核工作时应不断强化污染风险源管理并做好管理方案编制工作，利用文件进行管理并对管理人员的行为进行规范。煤炭采选企业在完成两轮审核后可以制定出清洁生产管理制度、奖惩制度、合理化建议制度等，充分落实持续清洁生产管理工作。②完成该论清洁生产审核后可以与员工进行交流，听取员工提出的可行性管控过程、工艺操作优化措施及清洁生产管理方法等进行探讨，尤其是在操作环境风险偏大、操作具有普遍性及具有较大清洁生产潜力的设备时应严格控制其使用过程及操作流程，并做好技术、流程等规范管理，同时不断强化培训及考核工作，确保此项工作可以长期开展。

（2）对清洁生产激励机制进行不断完善。①做好宣传工作让员工积极地参与到生产活动中并可以提出自己的合理化建议，生产运行部门、财务管理部门应根据所提出的建议做好奖惩机制优化，若员工所提出的清洁生产合理化建议或方案被使用可以给予员工精神或物质上的奖励。②充分利用班组及生产例会将持续清洁生产落实到日常生产、管理中。③企业应将持续清洁生产与环境保护工作落实到日常工作中，让员工真正认识到清洁生产的重要性，积极地参与到其中。④可以将持续清洁生产工作纳入绩效考核工作中并对考核指标进行明确，将考核办法与各部门人员工资奖金分配、岗位变动及奖惩制度等进行结合，确保持续清洁生产工作可以有序进行。

（3）保证用于清洁生产资金的稳定性。在进行清洁生产资金筹集时可以采用不同的方式，通过不同的渠道，通常会采用银行借贷、向政府申请专项资金、利用税收减免政策、企业内部集资、优化生产方案降低成本等方式。从企业内部情况来看，在使用持续清洁生产方式后所节省下来的资金应尽可能的应用到清洁生产中。可以采用中、高费方案，财务部门可以将中、高费方案的投资及财务数据建立起独立的账目，评估方案实施后所带来的环境效益，与发改委、工信委及环保部门所提出的政策相结合，不断拓宽清洁生产资金筹集渠道；也可以利用国家相关政策向银行提出贷款申请，争取清洁生产补贴及相关税费的减免等，确保持续清洁生产可以不断推进。

（4）对清洁生产工作开展情况进行总结。为了保证清洁生产工作可以顺利开展，应积极地做好总结工作。企业可以在每个月月底总结本部门清洁生产情况，主要包括清洁生产计划、方案等具体实施情况、实践效果，对其中的问题进行分析与纠正。

8 结束语

发展绿色技术，建设绿色矿山是煤炭采选业发展的一条必由之路，其路任重而道远[4]。清洁生产作为建设绿色矿山的一种重要工具，必将发挥越来越重要的作用。本文结合实例分析了该矿山的清洁生产潜力和主要清洁生产方案，为该行业的绿色发展提供些许借鉴，更在于抛砖引玉，引起广大环保工作者对该行业绿色发展的思考、探索和投入。