煤炭干选工艺在双碳节能减排政策下的作用

郭良文 颜秉祥

摘要：通过对煤炭干选与湿法分选两种工艺技术特性的比较，指出了在两种情况下，动力煤选煤厂的主要节能措施是：以 X射线块煤为原料，取代块煤重介水洗，末煤干选工艺处理原先水洗无法处理的末煤或直接替代末煤湿法分选，不同干选方法组合分选300～0 mm宽粒级露天矿垃圾煤，原煤选前脱粉等。干选技术可使吨煤能耗降低到3 kW/小时，流程复杂的吨煤能耗可控制在3.2 kW/h以下。在双碳节能减排政策条件下，利用干选法对动力煤进行分选是一种很有前途的方法。

关键词：煤炭干选;重介水洗;能耗;节能减排

1.双碳政策要求下的选煤道路

2020年九月二十二日，国家领导人在联合国第75次会议上表示，中国的二氧化碳排放量将力争在2060年之前实现中和。在这种情况下，中国将逐步减少煤炭在能源消费结构中所占比重，从而减少能源使用的二氧化碳排放。但是，由于受储能技术和非矿物能源产能的制约，煤炭在我国的长期发展中仍然是主要的基础能源，尽管比重会有所降低，但在今后20年内，煤炭仍然是我们的主要能源。到2030年，我国一次能源消耗的比例仍然超过50%，年消费量约为45亿吨。我国的煤炭资源利用状况较差，53%的煤层深度低于1公里，优质煤的储量逐年下降。其中55%的褐煤和低劣性烟煤因其水洗难度较大，尚有50%以上的动力煤未经任何洗选、提质，且原煤灰分含量高，其中煤粉含量高，煤矸石含量高，运力浪费严重，直接焚烧后的环境污染和废气治理费用较高。据统计，我国大气污染的主要污染物中，90%是燃煤，75%是CO2，60%是悬浮微粒，75%是CO2。煤炭清洁高效利用是一项重要的技术，它包括高效、绿色的洗选和清洁高效的煤的开发。因此，在“碳达峰”和“碳中和”的前提下，煤炭洗选业应该积极参与。尽管利用高效的节能设备和强化能源管理可以减少选煤厂的吨煤能耗，但是采用合理、有效的选煤工艺更有利于提高选煤厂的能耗。为此，必须加快煤炭洗选节能减排的先进技术与技术的研究与应用，在提高煤炭入选率的基础上，淘汰落后的选矿技术和设备，尽早实现动力煤的全部入选。为实现碳达峰和碳中和的目标，我们需要付出更多的智慧和贡献。从干选工艺的发展状况、不同干选设备的使用情况、干选机的最佳设计、干选工艺的优化设计等几个方面阐述了干选工艺在煤选机节能、减排中的技术优势。

2.干选技术的节能优势

通过对煤进行干选，可以有效地降低煤中的灰分、硫分，增加煤的发热量，降低运输负担，同时还能降低煤中重金属元素、CO2、 NOx、烟尘等污染物的排放，减轻环境污染。从煤的分选过程来看，重介质、跳汰等湿法分离技术是一项比较成熟、比较精确的技术，是当前煤炭分选行业的主要技术。湿法选矿技术，尤其是重中介选技术，在国内仍是主要的洗选机技术，它的处理量大、有效分选粒度范围广、分选精度高、降灰效果明显。但是，湿法分选也有其不足之处。（1）能源消耗较大。该工艺具有工艺复杂、设备多、投资大、运行费用高等特点，每吨煤耗可达5～10 kW小时，水耗、介耗及煤泥水处理药剂消耗较大。（2）洗涤性能较差。精煤中的含水量增大，对降低煤粉的某些作用起到了一定的作用，但其热值的提高并不明顯。（3）环境问题。对易泥化煤的处理，会产生大量的高含水量的煤泥。由于低级煤本身遇到水就容易淤积，因此，采用湿法分选会增大煤泥处理系统的负荷，造成煤泥制品含水量过高，在冬季运输中会出现较大的问题。（4）水资源的紧张。我国煤的分布不均，70%以上的煤都是在干旱、缺水的西部，采用高耗水量的湿法分选，使当地水资源严重不足，以重介质选煤为例，每吨进洗煤耗水量在0.03～0.06立方米之间。为了进一步提升选煤厂的节能减排技术，减少单位能耗，国家质检总局、国家标准化委员会在2019年颁布了GB29446-2019 《选煤电力消耗限额》国家标准，并对此进行了修订。该标准对动力煤选煤厂的能耗控制指标作了详细的说明。现行动力煤选煤厂的电力单位能耗限制值必须满足三级标准，而新建和改扩建的动力煤选煤厂的能耗允许值必须满足二级标准。限定值和准入值是强制性的，限制值是现有企业的限制指标，在此基础上，对新建的动力煤选煤厂进行了严格的设计，即每吨煤的能耗不得高于3.0 kW. h，而动力煤的分选能耗是2.0 kW. h。在实际应用中，采用湿法分选技术的动力煤生产厂家，采取了先进的选矿技术，并加强了能源管理、，从而减少了选煤厂的能耗。但实际情况是，在湿法选煤工艺中，其吨煤电消耗普遍较高，难以达到2级标准。

3.应用干选技术降低选煤电耗

现代化的选煤厂规模较大，水洗技术能耗较高，采用高效节能的机电设备，但其节能效果不明显。选择了部分或完全的干选法取代了传统的水洗技术，为选煤厂的优化设计提供了新的途径。干选厂的能源消耗主要包括干选机、原煤和各种产品的储运设备、机修、照明、化验室等，此外还有与以上相关的电线和变压器损耗。尽管干选厂整体能耗比水洗低，一些新建或改建的干选厂的单耗门槛值达到了二级单耗限额，而常规干选厂的单位电耗通常在3 kW· h左右，无法达到先进值的指标要求。通过合理选用干选设备和优化选矿流程，可以进一步减少干选单位能耗。

结束语

随着“双碳”战略下的低碳、节能发展的大趋势，选煤企业要大力发展煤炭绿色分选，合理选用低能耗的干选技术，淘汰落后的洗选加工方法，可以减少选煤的能耗，提高商品煤煤质，实现清洁、高效的开采。

参考文献

[1]刘建功. 煤炭企业应在节能减排工作中发挥重要作用[J]. 中国煤炭， 2008， 34（8）：4.

[2]王子军， 夏云凯. 煤炭干选工艺在双碳节能减排政策下的作用[J]. 煤炭加工与综合利用， 2022（3）：7.