“双碳”目标下促进干法选煤技术应用研究

梁会东,谷柏青

陕西火石咀煤矿有限责任公司  陕西 咸阳 712000 

摘要：煤炭是我国能源安全的压舱石和稳定器，起兜底保障作用．我国煤炭资源禀赋差，灰分和硫分高，煤炭清洁高效利用是国家重大战略需求．国家《“十四五”规划和２０３５远景目标纲要》将“推动煤炭等化石能源清洁高效利用”列入主要发展目标。选煤是煤炭清洁加工利用的源头技术，能够有效脱除煤中灰、硫等杂质，对推动煤炭由传统燃料向清洁燃料、优质原料、煤基材料转变，实现双碳目标意义重大．国家发改委《能源生产和消费革命战略（２０１６—２０３０）》、２０２２年国务院“煤炭清洁高效利用工作专题座谈会”均明确提出推动煤炭清洁高效生产和洗选加工．然而，我国２/３以上煤炭资源分布在西部干旱缺水地区，储量丰富的褐煤等低阶煤遇水易泥化，不宜采用湿法选煤方法，迫切需要高效干法分选技术。

关键词：双碳目标;干法选煤技术;应用;

引言

煤炭是中国基本能源和工业原料的重要来源，国家高度重视煤炭的清洁高效利用。就煤炭消费而言，煤炭发电、冶金炼焦、建筑材料转化为煤炭和煤炭加工约占消费量的80 %。选择煤炭作为清洁煤炭技术的来源，对于煤炭的清洁和有效利用至关重要。2022年3月22日，国务院副总理举办了煤炭清洁高效利用专题讨论会，强调需要加强综合规划，重点关注重点领域，整合所有资源，形成协同增效作用，促进煤炭清洁高效利用。我们必须坚持问题的目标和方向，抓住重点行业和关键环节，促进清洁高效的煤炭生产和洗涤，掌握电力和煤炭行业的其他主要用途，以节约能源和减少碳转化，大力加强散煤治理。由此可见选煤技术受到了前所未有的重视。

1干法选煤技术简介

干法选煤技术主要包括光电选煤（γ射线和Ｘ射线选煤）、风力选煤、空气重介质流化床选煤、选择性破碎选煤、摩擦选煤、高梯度磁选煤、静电选煤等，其中得到大规模工业化应用的主要为复合式干法选煤（复合式的定义是干法选煤设备利用风力和机械振动力的共同作用来实现煤和矸石基本按密度差分离）和光电选煤。目前市场上８０～０ｍｍ复合式风选设备为主流干法选煤设备，风力选煤（风力摇床和风力跳汰机）发展历史最长，曾经被广泛应用，但现在应用较少。

2“双碳”目标下干法选煤技术的新方向

为了满足“双碳”目标的需求，一是要在适合地区大力推广干法选煤设备的应用和建设；二是要大力开展干法选煤的基础理论研究，尽可能拓宽入选范围实现全粒级干法入选；三是要实现干法选煤自动化和智能化，深入研究煤炭和矸石的智能分离，提高煤矸分离的准确度，逐步实现免人工的智能化选煤；四是要大力推行井下选煤技术，真正实现井工煤矿煤炭开采后的井下入选，减少地面污染；五是要开发干法选煤辅助系统，为干法选煤提供理想的分选环境，提高干法选煤精度；六是要在现有基础上，多进行新型干法选煤设备的开发利用，以满足不同情况的分选要求；七是要进行多种干法选煤技术的融合分选研究，以实现更宽粒级煤炭的入选；八是要进行干法选煤统筹规划，促进干法选煤技术合理有效和科学的推广应用，真正为“双碳”目标的实现做出实际贡献。

3干法选煤技术的主要特点

干法选煤技术为提高动力煤入选比例提供了可能，尤其是在干旱缺水的西部地区。干法选煤技术主要具有以下３个特点。（１）降灰脱硫可以提高动力煤的产品质量。我国大部分动力煤矿由于受到赋存条件等因素的影响，多数存在原煤层多、夹矸多等问题，且大多数原煤均为中高灰分煤，随着综采技术的发展，出现了动力煤原煤质量变差、细粒级含量增多、灰分增加等问题。干法选煤技术一般可脱除大于３ｍｍ粒级中７５％以上的矸石及６０％以上的黄铁矿硫。（２）可以节约运力。由于该国80 %的煤炭储量集中在西部，70 %的煤炭是沿东南沿海开采的，因此可以采用干法在当地开采原煤，从而节省大量能源，减少煤炭运输过程中的环境污染。(3)煤化工项目的运营成本可以降低。使用高质量的原材料，可以充分利用石油化工项目设施的能力，提高产品质量，提高企业的经济效益。例如，神华宁夏煤业集团有限公司石油化工项目甲醇项目的运行经验表明，减少原煤灰有利于在原煤量相等的条件下提高煤气炉煤气产量。

4我国干法选煤技术的新进展

4.1风力分选

风的分离主要是以空气为媒介，在气流作用下分离煤矸石颗粒，主要是风床、风挡。风挡主要由振动装置和倾斜网格组成， 通过调整振动装置的参数，可实现金属网格的横向振动。材料在床栅摩擦、非均匀振动驱动和气流拉力的综合作用下进行划分。在实际分离过程中，风挡下部给出了一定数量的气流，导致煤矸石和牙龈造成的颗粒收缩，应用振动能提高颗粒分布的均匀性和颗粒与气体的接触效率。由于密度不同，横向振动能被钻出 风分选技术以煤与牙龈沉降速度差为基础，利用周期性脉动气流加强煤与蛭石的分离，在进入阶段，洁净煤与牙龈根据沉降终点的速度差进行分层；在气流闭合阶段，当逐渐恢复到紧密压缩状态时，床层继续分层，经过多层后，高密度煤位于选层顶部，高密度蛭石沉入选层底部，实现有效选煤。

4.2空气重介质流化床干法选煤技术

通过气流和二元加重质颗粒，形成一定密度的似流体（流化床层），物料进入流化床层后，不同密度组成的原煤物料按流化床层密度分层，其中高于流化床层密度的物料下沉，低于流化床层密度的物料上浮，最后再由排料装置将各自产品排出空气重介流化床选煤技术工艺的工业应用具有显著的节水效果好、选煤效率高、占地面积小、投资低、建设周期短、设备稳定可靠、运行平稳等优点，成功解决了干旱地区选煤缺水问题，为我国西部干旱缺水地区的煤炭分选提供了又一条有效途径。

4.3光电分选

光电分选技术是通过Ｘ射线和图像识别技术，运用深度学习算法等先进技术，对被测煤矸图像的灰度及纹理进行分析，或通过射线照射物料呈现出不同的特点来进行识别，采用分选机构依据成像属性或物体射线衰减差异，实现了对块煤的精准识别与分选．光电分选执行机构有高压射流、机械手等多种类型，其中，高压射流喷射频率快、分选效率高．物料在到达图像采集区域前，由实测图像采集装置在设定时间范围内对经过的物料进行拍照采样，获取分选物料的物理特征信息，根据物料信息的不同，利用高压射流将产品分拣喷吹至输送装置。

结束语

在“双碳”目标的新形势下，提高煤炭入选比例成为实现“双碳”目标的必然要求。根据我国煤炭资源分布特点和行业需求，结合干法选煤的优势，促进干法选煤技术的推广应用十分必要，尤其是我国西部干旱缺水地区。未来要加大干法选煤技术的推广应用力度，同时要对干法选煤中的关键技术以及难点、重点技术问题加大科技攻关力度。

参考文献

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