论洗煤技术及管理

论洗煤技术及管理吕梁市环境保护局吕江茜摘要：中国煤炭资源丰富，但利用率不高且污染环境，其中关健问题之一，就是原煤入洗量不高、洗煤规模小、选煤技术低，本文就原煤入洗所存在的技术和管理方面的问题提出对策。一、背景煤炭是中国的基础能源，在一次能源构成中占70％左右，中国煤炭资源丰富，除上海以外其它各省区均有分布，但分布极不均衡。煤炭资源量大于1000亿吨以上的内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南6省区是中国煤炭资源集中分布的地区，其资源量占全国煤炭资源量的50%左右。“十一五”规划确立了“煤为基础、多元发展”的基本方略，为中国煤炭工业的兴旺发展奠定了基础。随着金融危机的结束和煤炭资源的整合及结构调整，我国煤炭工业将继续保持旺盛的发展趋势，也就是说在今后一个较长时期内，中国煤炭工业的发展前景都将非常广阔。洗煤是煤炭深加工的一个不可缺少的工序，从矿井中直接开采出来的煤炭叫原煤。原煤在开采过程中混入了许多杂质，加之各矿间煤炭成分的不同，造成原煤品质的下降，影响到生产使用。洗煤就是将原煤中的杂质剔除，将优质煤和劣质煤炭进行分门别类的一种生产工艺。洗煤所产生的产品一般分为有尾煤、矸石、中煤、精煤。一般地，经过洗煤所生产出的精煤，具有灰分低、硫分低、发热值高的性质。从另一个角度看，通过洗煤，可以降低煤炭运输成本，提高煤炭的利用率，洗煤由受煤、筛分、破碎、选洗、储存、装车等主要环节构成。过去的20年是我国选煤稳健大发展的时期。80年代初期，选煤厂入选煤量仅有1.1亿t／a，到本世纪初，入选煤量达到了3.8亿t／a，2007年入选煤量达到了6.1亿t／a，2008年入选煤量达到了7.2亿t／a，选煤量位居世界前列，尽管如此，供需仍存在缺口，洗煤量处于供不应求的状态。从入洗率来看，我国煤炭的入洗率很低，2007年我国全年的煤炭入洗率24.77％，远低于发达国家（60％～95％）入洗率水平，较低的煤炭入洗率，不仅对环境造成很大影响，而且对下游行业的产品也造成很大的影响，比如：对于炼焦行业，所用煤炭的质量不同，对炼焦产品质量有一定的影响。从选煤技术来看，我国的选煤技术较20年前有了很大进步。20年前主要选煤方法是跳汰选煤，选煤厂装备水平很差。近年来，我国自行研制的大型重介质旋流器选煤技术已经成熟并推广应用，国产的大型选煤设备已在实际生产中应用。我国选煤技术的研究和开发已经步入世界先进行列。各种选煤方法所占比例也发生了较大变化，具体如下：跳汰选占26％，重介质选占54％，浮选占14％，风选占5％，其它方法占1％。总体上看，我国选煤的总体水平与先进国家相比，还存在较大差距，主要表现在：一是原煤入选比例低，商品煤灰分高。我国原煤产量位居世界一、二位，但是原煤入选比例只占35％左右，特别是动力煤入选比例更低，目前商品煤平均灰分一直在22％一24％，电力用煤平均灰分在26％～28％。由此导致煤炭利用效率低，燃煤造成的污染严重。二是选煤厂平均规模小，经济效益差。我国现有选煤厂平均能力只有45多万t／a。国有重点煤矿选煤厂平均能力也只有160万t／a，比国外平均规模低50％左右，全员效率、经济效益均较差。三是技术水平差别悬殊，总体水平落后。我国虽拥有一批技术和设备属世界一流的选煤厂，但绝大部分选煤厂的技术水平只相当于国外60、70年代水平。四是选煤设备可靠性差，自动化水平低。我国虽然建立起自己的选煤设备制造体系，用国产的设备能够装备300～400万t／a能力的选煤厂，但机械设备的制造质量差，可靠性低，自动控制水平不高，特别是一些大型高效选煤设备的可靠性有待提高。二、洗煤技术大型、高效、耐用的选煤设备，已成为现代化煤矿产资源不可缺少的一部分。西方国家对煤焦精煤的灰分要求是5％～8％。美国规定电站不准使用硫粉超过1％的动力煤。因此，无论是炼焦煤还是动力煤，都必须进行洗选或筛分。洗煤技术主要有4类：筛分洗煤、物理洗煤、化学洗煤、细菌脱硫，可根据不同的煤质成分选择不同的洗煤方法。筛分洗煤是把煤分成不同粒度进行洗选。物理洗煤方法有跳汰、重介质和浮选3种，跳汰洗煤是在上下波动的变速脉动水流中，使相对密度不同的煤和矸石分开；重介质洗煤是利用磁铁矿粉等配制的重介质悬浮液（其相对密度介于煤和矸石之间）将煤与矸石等杂质分开；浮选是利用煤和矸石表面湿润性的差异，洗选粒度小于0.5毫米的煤泥。物理选煤可除去60％以上的灰份和50％的黄铁矿硫。化学法和微生物脱硫可以脱除煤中99％的矿物硫及90％的全硫（包括有机硫）。化学法脱硫多数针对脱煤中有机硫，主要利用不同的化学反应，包括生物化学反应将煤中的硫转变为不同形态而使之分离，化学法脱硫有10几种不同方法，即有碱水液法、PETC空气氧化法、NO2选择氧化法、氯解法、微波法、超临界醇抽提法、熔融碱法、全氯乙烷重力浮沉与抽提法、高能辐射法、快速热解法、生物氧化还原反应法、重力法与碱熔相结合的碱液浮沉浸溶法等。相对而言，化学选煤法脱硫效率最高，而且还能去除有机硫，但其致命的弱点，一是多数化学法是在高温高压下进行，有的使用不同的氧化剂，操作费用和设备投资费用高昂，二是反应条件较为强烈，可能使煤质发生变化，使煤的发热量、结焦性和膨胀性遭到破坏，使净化后的产品用途受到限制。细菌脱硫技术的难度在于生物化学过程往往反应太慢，微生物要求温度又过于敏感，加上煤不溶于水，迫使煤粒直径要求非常细，增加能耗，否则界面反应很困难。三、管理措施如何使洗煤生产更有效发展，成为节能降耗的有效手段，我们应当从以下方面进行解决：（一）、实现洗煤废水零排放选煤企业遇到的最大难题就是煤泥水处理问题。近年来，由于矿井采煤机械化程度的提高，煤质发生变化，煤的泥化程度加重，细煤粒在洗水中不沉淀，高浓度的洗水致使洗煤工艺指标下降，操作困难，洗水平衡常常到了无法保证边缘。由于受煤质变化和工艺流程环节不够畅通影响，洗水浓度高居不下，一般都在200g/L，最高达300-500g/L，洗水不能闭路循环。因此，往往排放煤泥水入河而严重河流污染，同时将相当量的精煤流散出去。为了解决煤泥水处理难题，建议在项目可研和环境影响评价文件中要加入对煤泥进行了岩相组成、灰分分析和水质分析的内容，提出多个煤泥水处理方案，通过采取这一系列强有力的技术措施，彻底解决选煤厂洗水闭路难的问题，最终确保了洗水零排放。（二）、开展综合治理洗煤企业不仅仅污水一项需要进行有效治理，其他如生活污水、锅炉、噪声等的治理也是洗煤企业优化升级的重要内容。对于生活污水，要尽可能地减少生活污水排放，要修建生活污水处理池，利用厌氧——耗氧无动力生化或其他处理工艺对生活污水进行处理，污水处理设施要确保运转正常，实现生活污水达标排放；职工洗澡和食堂蒸饭之用锅炉是洗煤企业废气排放的主要源项，企业要积极推行清洁燃料，改用清洁能源-瓦斯或太阳能，采取切实有效的措施方便职工，在节约了费用，而且改善了空气环境质量；噪声污染也是影响周边环境、影响员工身体健康的重要方面。一般地厂房内对环境产生最大噪声污染的是跳汰机和原煤分级筛，生产企业要依据环境影响评价文件提出的解决噪声污染问题的措施，切实使其环境夜间噪声降为国家标准之内。（三）、实施清洁生产清洁生产就是选煤厂生产过程中要做好煤泥水处理，实现煤泥厂内回收、洗水闭路循环。要实行厂区、生产岗位的文明生产，美化、绿化环境。要做好选煤副产品、煤矸石、煤泥的综合利用，建设与选煤厂相匹配的煤矸石电厂、煤泥电厂或建设煤矸石制建材的煤矸石砖厂、煤矸石水泥厂，也可利用煤矸石筑路、复垦、回填，搞好矿区的生态环境。减少污染物排放的另一方面就是节能降耗。企业要实施清洁生产，严格控制跑冒滴漏等无组织排放，严格按清洁生产的要求，坚决淘汰落后工艺和设备，积极推广应用新工艺新技术。（四）、提高节能减排意识要提高员工家属的节能减排意识和文明素养，利用各种宣传方式如宣传资料、张贴环保节能宣传画报、节能知识竞赛等多种形式进行广泛的环保节能知识宣传，提高员工在日常生活和工作中节约能源的意识。（五）、推广应用先进的选煤技术我国的选煤科学技术应按照面向选煤生产建设的产业化技术、重点开发研究的关键技术和处于基础研究阶段的前瞻技术3个层次进一步发展。一方面，具有分选精度高、对原煤适应性强、易于实现自动控制等优点的重介质选煤技术的产业化应成为我国选煤技术近期优先发展领域，使重介质选煤的比例得到大幅度提高；另一方面，以高效深度脱硫降灰为主要内容的选煤工艺与设备、动力煤分选、大型选煤设备提高可靠性与机电一体化将成为重点开发研究的关键技术，解决选煤生产中急需解决的重大关键问题；此外，在重介质旋流器选煤机理、选煤设备磨损机理、非线性科学在选煤科学中的应用、油团选、微生物选、电化学选等方面加强应用基础研究，开发一系列前瞻技术，为选煤技术的进一步发展奠定基础。（六）、提高原煤入选率我国动力煤消耗量占80％以上，现在入选率只占10％，大部分是用原煤。动力煤质量差是造成燃煤污染严重的重要原因。根据《大气污染防治法》，国家鼓励和推行煤炭洗选加工。今后要提高原煤的入选比例，主要靠增加动力煤洗选。在选用技术上，要发展干法、节水型、投资省、加工成本低的选煤技术，结合科学配煤，生产适销对路、质量好、品种多样化的动力煤。3．2选煤厂向优质、高效、洁净生产的方向发展（七）、要做好规模经营。在选煤厂设计上，厂型要向大型化方向发展，采用先进、大型、高效和机电一体化设备，以减少设备数量，简化工艺流程，有利于提高自动化程度，节省基建投资和加工成本，提高选煤厂效率、全员效率和经济效益。新建的选煤厂和老厂的技术改造都要采用先进高效的技术和装备，以获得高效率和高效益。（八）、加快选煤技术人材的培训我国已经在高等、中等学校中建立起培养选煤高级和中级技术人员的机构和师资力量，要发挥好他们的作用为我国培养合格、适应科研和选煤生产的技术人才。“人是生产力中最具有决定性的力量，人才是科技进步和经济社会发展最重要的资源”，是发展我国选煤行业健康发展的根本保证。我国已经培养了大批选煤人才，用好这批人才，防止人才的流失，同时对他们进行再教育，扩大知识面，以适应当今选煤技术的发展是提高我国选煤技术水平的希望。（九）、搞好科学研究近20年来，特别是近十年来，我国投入大量的人力、物力和资金进行了选煤技术和装备的研究，并取得了一些丰硕成果。今后，仍要靠科研来促进选煤技术的进步，特别是解决难选煤的先进选煤方法，提高精煤质量和产率；细粒煤泥的处理和脱水，解决洗水闭路循环和煤泥的利用；提高选煤设备的大型化和可靠性；提高选煤厂的自动化程度，以达到减人提效的目的。四、结束语由于中国的能源资源和消费结构决定了中国未来几十年内仍将以煤炭为主要能源。当前国际上洁净煤技术发展很快，对煤炭质量的要求发展也很快，煤的气化、液化、型煤、煤粉、水煤浆等的开发应用都离不开洗精煤。未来几年，我国的洗煤量市场需求空间仍然较大。做为洁净煤技术的洗煤行业对于下游行业减少燃烧烟尘，CO2和SO2的排放及煤渣的排放量，防止大气污染，保护了自然环境，节约运输费用，使煤炭资源得到有效利用有特别重大的意义。采用“工艺节能”实现清洁生产，在对传统选煤生产工艺进行技术创新改造，提高精煤回收率，实现洗煤水闭路循环，洗煤水零排放是必由之路。为了合理利用煤炭资源，减少燃煤对大气的污染，保证国民经济可持续发展，必须推行洁净煤技术。煤炭洗选是洁净煤技术的基础，技术成熟，投资和运行成本低，是洁净煤技术的关键。大力发展煤炭洗选是煤炭工业面临的重要任务。要采用先进的选煤技术和设备改造现有选煤厂，充分发挥现有选煤厂的能力，提高利用效率；要优化产品结构，提高精煤质量和经济效益。现有大中型煤矿没有选煤厂的，应逐步建设配套选煤厂，选煤厂能力不足的，要通过改扩建，使选煤能力与煤矿原煤生产能力相匹配。小型煤矿要依托大矿的选煤厂或建设群矿、中央选煤厂，对原煤进行洗选，提高原煤入选率达到50％以上。参考文献：1、《开发建设环境管理》，候正伟，中国环境科学出版社；2、《煤炭洗选工程设计规范》；3、采掘行业建设项目环境影响评价，中国环境科学出版社