概述
1. 定义
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,而且煤炭的品质也不同,内在灰分小和内在灰分大的煤混杂在一起。洗煤就是将原煤中的杂质剔除,或将优质煤和劣质煤炭进行分门别类的一种工业工艺。煤炭洗选加工的具体定义,是根据原煤(毛煤)、矿物杂质和煤矸石的粒度、密度、硬度、润湿性等物理化学性质的差别,采用人工拣矸、机械筛分、物理选煤、物理化学选煤、化学选煤和微生物选煤等处理方法,清除原煤中的有害杂质,排除矸石,降低灰分、硫分、水分。洗煤过程后所产生的产品一般分为有矸石、中煤、乙级精煤、甲级精煤,经过洗煤过程后的成品煤通常叫精煤,它一般具有灰分低、硫分低、发热值高的性质。
1. 作用
通过洗煤,可以降低煤炭运输成本,提高煤炭的利用率,回收伴生物矿,改善煤炭质量,显著降低灰分和硫分的含量,按照市场所需求的产品分选加工生产出不同规格品种及不同用途的煤炭产品,以供不同用户的过程,是煤炭达洁净、高效利用的目的及后续深加工的必要前提。例如精煤是一般可做燃料用的能源,烟煤的精煤一般主要用于炼焦,它要经过去硫,去杂质等工业过程,以达到炼焦用的标准。
煤炭经洗选可显著提高燃烧效率,大大减少烟尘、二氧化硫等污染物排放。入洗1亿吨原煤可减少燃煤排放的二氧化硫100150万吨,成本仅为烟气洗涤脱硫的1/10。目前发达国家需要洗选的原煤已100%入洗,重介质旋流器、跳汰机、浮选机等成熟的选煤技术己被广泛采用,洗煤厂处理能力大,洗选效率高。
煤炭洗选加工技术是洁净煤技术发展的源头技术,是提高煤炭质量的有效技术。选煤技术的未来发展重点将是脱硫和排矸并举,提高选煤厂的自动化水平,发展深度降灰脱硫技术及适用于缺水地区的干法或省水选煤技术。
技术原理
选煤工艺可分为四类:筛分、物理选煤、化学选煤、细菌脱硫。筛分是把煤分成不同的粒度。物理选煤目前普遍使用的方法有跳汰、重介质选煤和浮选三种。跳汰选煤是在上下波动的变速脉冲水流中,使相对密度不同的煤和矸石分开。重介质选煤是用磷铁矿粉等配制的重介质悬浮液(其相对密度介于煤与矸石之间),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0.5mm的煤。
选煤按工艺也分为两大类:干法和湿法。湿法包括定筛跳汰选煤,熏介选煤、水介选煤、浮游选等。干法包括复合式风选,空气重介选、选择性破碎等。其中,以重介选煤、跳汰选煤和浮游选煤应用较为普遍,重介选煤是利用煤中不同密度的矿物颗粒在介质中的上浮和沉降以达到分选的目的,跳汰选煤是利用各种密度、粒度的物料在流体介质中的上下运动以达到分选目的的,浮游选煤是利用各种矿物质的不同物理化学特征,从矿浆中浮出某些矿物的分选方法。
选煤的目的在于排矸降灰和降硫,以重介选煤为倒,所选用的介质密度处于高、低矿物质的密度之间,矸石的密度明显高于煤而下沉,质量好的煤因密度小而上浮,另一方面,煤中的硫主要以FeS2的形式存在,FeS2的密度明显高于煤而下沉,因此,能达到降灰和降硫的目的。1亿t原煤通过选煤之后可减少S02排放量100~150t,而且,其成本只有烟气脱硫的1/10。
1. 筛分
筛分过程指粒度小于筛孔的细粒物质经筛孔透过筛面,与粒度大于筛孔而留在筛面上的粗粒物料实现分离的过程。为了使粗、细物料经筛面实现分离,物料和筛面之间必须有相对运动,才能使物料呈现出松散状态。分离过程由物料分层和细粒透筛两个阶段构成,分层和透筛相互交错同时进行。现主要采用抛射式筛分法,筛面在垂直的纵平面内做谐振动或准谐振动,筛面运动轨迹呈直线、圆形或椭圆形,物料在垂直的纵平面上被抛射前进。并根据筛分原理确定合适的筛孔尺寸和物料相对筛面运动方向。
常用的筛分设备有圆振动筛(结构简单、维修量较小,多用于筛分粗粒级物料)、直线振动筛(利用同步异步向旋转的双不平衡重激振器,又较大加速度,适合于煤炭中、细粒级的脱水、脱泥和脱介,以及中、细粒级物料的分级)、椭圆振动筛(筛箱运动轨迹轨迹为椭圆,长轴强化物料输送,短轴促进被筛物料松散,物料运送速度大料层薄,颗粒不易堵塞筛孔,用于中、小粒级煤的干式或湿式筛分)等。
2. 重介选煤
在密度大于1g/cm的介质中,按颗粒密度的的大小差异进行选煤,叫做重介质选煤或重介选煤。选煤所用的重介质有重液和重选浮液两类。重介选煤的主要优点是分选效率高与其它选煤方法;入选力度范围宽,分选机入料粒为1000-6mm。重介选煤的缺点是生产工艺复杂,生产费用高,设备磨损快,维修量大。
重介质选煤的基本原理是阿基米德原理,即浸没在液体中的颗粒所受到的浮力等于颗粒所排开的同体积的液体的质量。因此,如果颗粒的密度大于悬浮液密度,则颗粒下沉;颗粒密度小于悬浮液密度,颗粒上浮;颗粒密度等于悬浮液密度,颗粒处于悬浮状态。当颗粒在悬浮液中运动时,除受重力和浮力作用外,还将受到悬浮液的阻力。对最初相对悬浮液做加速运动的颗粒,最终将以其末速度相对悬浮液运动。颗粒越大,相对末速度越大、分选速度越快、分选效率越高。重介质选煤是严格按照密度分选的,颗粒粒度和形状只影响分选的速度。
重介选煤一般都分级入选。分选块煤一般在重力作用下用重介质分选机进行;分选沫煤在离心力作用下用重介质漩流器进行。我国使用的重介质分选机主要为斜轮重介质分选机、立轮重介质分选机。斜轮重介质分选机优点是分选精度高;选粒度范围宽,分选粒度上限为200~300mm,最大可达1000mm,下限为6-8mm;处理量大,槽宽1m的分选机,处理量为50-80t/h;所选悬浮液循环量少,约0.7-1.0m3/h入料;分选槽内介质比较稳定,分选效果良好。其缺点是外形尺寸大、占地面积大、出两种产品。立轮重介质分选机的优点是入选上限大,分选效果好,设备结构简单,运转可靠。其缺点是立轮高度较大,当采用下降介质流时,悬浮液的循环量较大。重介质旋流器的优点是结构简单,处理量大,分选效率高,适合于处理难选煤,分选下限低,其有效分选下限可达0.3-0.5mm。其缺点是入料上限一般只在25-13mm,粒度太大会造成堵卡现象,影响生产;同时悬浮液的循环量大,每吨煤需要3-5m3的悬浮液,因而动力消耗大。
3. 跳汰选煤
跳汰法的基本原理是:煤层在脉动的液体中,由于液体周期性的上下运动,交替的膨胀和收缩,导致煤粒按密度由顶至底逐渐增加的顺序进行分层,从而达到分选的目的。脉动液体通常为水,应用空气或活塞来产生脉动。目前使用的跳汰机大多是用固体筛来支承煤层,用空气来产生脉动。
跳汰机是利用跳汰分选原理将入选原料按密度大小分选为精煤、中煤和矸煤等产品设备。典型的跳汰机设有如下系统:产生和控制周期性上冲-下降运行的机械系统;原煤的输送和喂入系统;净煤和废渣的分离和运出系统。目前跳汰机大致可分为三类:一是活塞式,跳汰机活塞室中活塞的往复运动引起水的运动;二是动筛式,将有煤层的跳汰箱在静止水中上下运动;三是无活塞式(空气脉动式),将机体制成“U”形,通过对“U”形的封闭端压入或放出压缩空气而引起水的往复运动。最常用的是无活塞式,因为改变脉动式空气排放速度的控制方法易于调节和实现。
跳汰选煤可以适用于各种不同可选性的原煤,对宽筛分获窄筛分均可,快煤、末煤也适用,流程简单,投资少,设备操作检修维护方便,有很强的处理能力,成本低,在一定条件下有足够的分选精度。
4. 浮游选煤
浮游选煤(简称浮选),是依据矿物表面物理化学性质的差别及对水呈现不同的润湿性分选细煤粒,浮选是在气、固、液三相的系统中完成的,他能有效处理的物理粒度范围恰是一般重力选煤方法效率低、分选速度慢甚至无效果的粒度范围。
将煤与水混合成煤浆,并按一定的方式将气泡鼓入到煤浆中。亲水性很强的矿物质,气相无法排开液相;而亲水性很弱的煤,气相可以排开液相。在实际洗选过程中,由于煤浆中煤和矿物质各自的湿润特性,当煤粒与气泡发生碰撞时,气泡易于排开其表面薄且容易破裂的水化膜,使煤烊黏附到气泡的表面,从而进入泡沫产品;矿物质表面与气泡碰撞时,颗粒表面的水化膜很难破裂,气泡很难附着到矿物质颗粒的表面上。因此矿物质留在矿浆中,从而实现了煤粒与矿物质分离。
目前使用的浮选设备很多,主要包括机械搅拌式浮选和无无机械搅拌式浮选两种。为了提高煤的可浮性、扩大煤与矿物质润湿性的差别、促使空气在矿浆中弥散、形成小而稳定且不易兼并的气泡,通常在浮选过程中加入药剂,如起泡剂、捕收剂和调整剂。
5. 化学选煤
化学法可以脱除煤中的有机硫。煤炭含的有机硫的主要官能团为硫醇、硫化物、二硫化物和噻吩。煤炭的无机部分是由大量的、呈现分散块状、而且常常与煤炭有机基体紧密结合的矿物质所组成。脱除有机硫的方法可以有溶剂分解法、热分解法、酸碱中和法、还原法、氧化法和亲核取代法。上述方法中关键是要加入脱硫剂,这些脱硫剂除了硫化合物外,与煤炭的其他组分应无明显反应,且可再生、可溶、挥发性,可将煤炭中的有机硫变成小的、可溶的或可挥发的、含有绝大部分硫的分子而脱除。目前国内外正在研究的主要方法有熔融苛性碱浸提脱硫法、化学氧化脱硫法、溶剂萃取脱硫法和热解脱硫法。
6. 细菌脱硫
常温常压下,利用微生物新陈代谢的氧化还原反应达到脱硫的目的。
微生物脱除无机硫主要采用无机化能自养菌——氧化亚铁硫杆菌脱除煤炭中黄铁矿。首先微生物的生化反应有助于硫化物在水中溶解,称为细菌浸出脱硫,利用某些嗜酸耐热菌在生长过程消化吸收二氧化硫的作用促进黄铁矿氧化分解与脱硫;其次微生物可改变矿物表面性质使黄铁矿溶于水中,称为微生物助浮脱硫,利用许多细菌能自行的吸附在固体表面,或是因为表面提供了营养成分,或仅是简单的吸附以防止被水冲走,细菌一般吸附在矿物的晶格凹陷处,细菌的表面化学性质与矿物差别悬殊,强烈影响矿物在处理过程中的行为,且选择性地吸附在矿石和黄铁矿表面,则可通过浮选从煤中脱硫。
国内发展和应用现状
1. 现状
中国是世界上最早采用选煤技术的国家。早在宋代(公元960-1279年),已经采用人工拣矸和筛分技术进行选煤排除杂物。从20世纪30年代开始发展机械煤炭洗选加工,到90年代,其洗选工艺已基本与世界同步发展。目前,我国已经具有很成熟的煤炭加工技术,如洗选、动力配煤、型煤及水煤浆等。
改革开放以来,我国煤炭洗选有了长足的发展,1998年末我国选煤厂1581座,选煤能力494.33Mt,入选量327.63Mt,入选率25.66%。最大炼焦煤选厂设计能力400万t/a,最大动力煤选厂设计能力1900万t/a。国内自行研制的设备已基本满足400万t/a以下各类选煤厂建设和改造需要,有些工艺指标已达到或接近世界先进水平。国有大中型选煤厂技术改造的主要内容,已由过去单纯的注重降灰转为降灰与脱硫并举及回收洗矸中的黄铁矿。无压重介质旋流器(3NWX1200/850)研制成功并投入生产使用,旋流静态微泡浮选柱研制成功,分选技术取得若干重要成果。
国内自行研制的设备已基本满足400万t/a以下各类选煤厂建设和改造需要,有些工艺指标已达到或接近世界先进水平。国有大中型选煤厂技术改造的主要内容,已由过去单纯的注重降灰转为降灰与脱硫并举及回收洗矸中的黄铁矿。目前(3NWX1200/850)无压重介质旋流器研制成功并投入生产使用、旋流静态微泡浮选柱研制成功、分选技术取得若干重要成果。
煤炭洗选是我国洁净煤的源头技术。通过洗选可以大大降低煤中灰分和硫分,减少煤炭燃烧过程中产生的烟尘和SO2等有害物质对大气环境的污染。常规的物理选煤可脱除60%的灰分和30%-60%的黄铁矿硫,化学和生物选煤可脱除煤中90%的硫。
1995年底,我国国有重点煤矿共有选煤厂226处,设计入洗原煤能力3.06亿t/a,其中炼焦煤选煤厂138处,设计入洗能力1.75亿t/a,动力煤选煤厂88处,设计入洗能力为1.31 亿t/a。地方国有煤矿洗选厂176处,设计入洗能力0.49亿t/a。国有煤矿选煤厂的设计入选能力平均为140万t/a。
干法选煤技术,高硫煤脱硫技术等先进的选煤技术目前正在开发,并已取得初步成果。但是,我国目前原煤入选率还很低,1997年原煤入选率仅22%,且动力煤入选率仅6%,有待大力发展。
但是,在洗选技术日趋成熟的今天,煤炭的洗选加工仍面临着诸如实际入洗比例不高、选煤厂利用率低等许多新情况、新问题。在实际应用中也只有少数几个电厂在使用,市场推广举步维艰。造成洗选煤市场化推广难的主要障碍不外乎这样几点,一是认识上的原因。二是历史的原因。三是体制不顺、行业分割,不利于洗选煤的发展。四是较为敏感的价格问题。五是没有与之配套的政策法规。
2. 中国煤炭洗选技术的发展趋势
(1) 原煤洗选比率将不断扩大。
不仅要提高国有重点煤矿的洗选比率,而且更要大力发展地方煤矿的洗选加工。选煤规模要与洗精煤的需求结合,炼焦煤的选煤规模要与冶金、化工等对焦煤的要求相结合;动力煤的选煤规模要与电力和工业窑炉等要求相结合。
(2) 厂型和设备向大型化、工艺简化发展。
中国300万t/d以上的大型选煤厂绝大多数是80年代以来建设的,90年代建设和投产的选煤厂皆为400万t/d、600万和1200万t/d的厂型,今后也将向大型化发展。与此相适应,设备也将向高效、大型化发展,并简化工艺系统,减少重复配置同功能设备及作业环节,尽量形成单一设备的作业系统,以降低基建投资和生产成本,提高处理能力和功效,并向着定型设计、标准设计方向发展。
(3) 生产自动化程度将越来越高。
目前,中国选煤厂的自动化属于局部生产系统自动化的较多,如跳汰机床层自动控制、重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,只有少数厂实现了全厂主要生产系统计算机、自动化和全厂设备集中控制、数据采集和工业电视监视。因此,进一步推广选煤厂自动化成果,发展全厂生产系统自动化,是今后的发展方向。
(4) 主要方向是发展深度加上,开发洁净煤技术。
洁净煤技术是包括开采、加工、燃烧、利用和环保等全系统的综合技术的总称,旨在提高煤炭利用效率,杜绝环境污染,煤炭洗选加工是开发洁净煤技术的重要和首要环节,其重点在于主攻细粒级和极细材级煤的精选,开发生产超纯煤技术和脱除杂质、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。
国外发展和应用现状
1. 现状
18世纪后期,到19世纪初期,欧美一些国家随着产业革命发展,煤炭产量不断增加,煤炭筛选从原始的手工操作发展到利用机械设备。到20世纪初期,又研制应用了风力选煤、浮游选煤、重介质选煤、水介质旋流器等洗选技术设备并逐步研究、改进,这些煤炭洗选技术,我国在50年代也先后研制成功,并推广应用于一些大型筛分厂和选煤厂。现代的洗选技术主要是机械化选煤,有多种方法。按照分选原理,除人工拣选外,又划分为重力选、离心力选、浮游选、湿法选和特殊选等几大类。其中,跳汰选、重介质选、泡沫浮选在选煤厂应用最广。有的大型选煤厂也利用跳汰、重介、浮选混合工艺。
跳汰、重介、浮选等传统的选煤方法经过研究改进,向着大型、高效、自动化发展。近几年,美国、日本、德国及澳大利亚等国对煤炭的深度降灰脱硫开展了大量工作,如微细磁铁矿重介旋流器、静电选、高梯度磁选、浮选柱、油团选、选择性絮凝等。美国在微泡浮选柱和油团选方面已投入工业应用。在化学选煤和微生物脱硫方面,美国、澳大利亚、日本也取得进展,但大多处于研究开发阶段。英国、美国已开发厂了处理20mm粉煤的洗选新工艺,可脱除70%~90%的黄铁矿硫和90%的灰粉,使用这种洗选工艺洗精煤的锅炉可以不用安装脱硫装置即可达到排放标准的要求,可以降低电站的投资。
目前发达国家需要洗选的原煤已100%入洗,重介质旋流器、跳汰机、浮选机等成熟的选煤技术已被广泛采用,洗煤厂的处理能力大,洗选效率高于95%。英美等国家开发了提高回收率和精煤质量的极细粒煤分选的物理和化学新工艺,处理<20um粉煤,可脱除70-90%的黄铁矿硫和90%的灰分,这种工艺投入商业运用后可代替电站脱硫装置,降低电站的投资和运行费用。
2. 世界煤炭洗选技术的发展趋势
近几年来,随着科学技术进步和环境保护严格要求,许多国家的煤炭洗选加工有了很大发展,主要表现在:
(1) 煤炭洗选比率不断提高。
目前,工业发达国家如英、德、日等国的硬煤几乎全部洗选;俄罗斯、波兰、美国和澳大利亚洗选比率也在42%-76%。
(2) 采用标准工艺设计。
使选煤厂向大型化方向发展,例如,波兰采用新的标准设计的巴德赖克炼焦煤选煤厂,处理能力达2800t/h;加拿大的昆太特选煤厂处理能力达1550t/h,南非的格鲁特格勒克选煤厂处理能力达3000t/h。
(3) 设备大型化。
例如,德国研制出42m2巴达克跳汰机,英国生产出46.5m2鲍姆跳汰机,英国开发出Larccdems新型重介旋流器,处理100-0.5mm粒级原煤可达250t/h,是当代处理能力最大和入选上限最高的重介质旋流器。
(4) 开发细粒煤分选技术和洁净煤技术。
细粒煤分选技术是随着采煤机械化的发展,粉煤量大幅度增加而相应发展起来的。例如,采用重介旋流器洗选下限到零。美国新开发的微泡浮选柱可获得灰分小于3、硫分小于0.5的精煤;静态浮选管可获得灰分为0.9-1.2的精煤。奥梯斯卡工业公司利用选择性絮凝工艺在纽约詹姆斯维勒建成了一座15t/h的选煤厂,生产的产品可供燃气轮机和内燃机作燃料。
(5) 开发洁净煤技术。
当前在国际上已形成热潮。开发洁净煤技术,特别是超纯煤技术,其关键在于攻克脱除有机硫的脱硫技术。美国、日本、德同、澳大利亚等国对脱硫、脱灰进行了大量研究,并取得相当的成果。除物理方法外,还采用化学净化法,主要有碱熔融法(TRW)、苛性碱熔法、异辛烷萃取法、微波辐射法、生物化学法等。其中碱熔融法和苛性碱熔法可脱除有机硫80%-90%。
供应商信息
1.重介选煤块煤重介分选机供应商:
JMC采矿服务公司(JMC Mining Services)
沃姆安国际有限公司(Warman lnternationaI Ltd. )
2.水介选煤:
(1)水力旋流器供应商:
理查德莫兹莱有限公司(Richard Mozley Ltd. )
利纳特克斯有限公司(Linatex Ltd. )
帕纳比旋流器公司
RO斯托克斯有限公司(RO StokesCo Ltd. )
弗莱萨达克斯材料有限公司(Flexadux PIastics Ltd. )
(2)浓缩机供应商:
斯韦达拉(Svedala)有限公司
多恩瓦利(Don Valley)工程有限公司
埃姆克加工设备(Eimco Process Equipment)公司
伯特利(Birtley)工程公司
3.专用化学药剂:
(1)英国浮选剂(浮选用油)供货商:
世纪石油有限公司(Century Oils Ltd. )
CPL哈格雷夫斯有限公司(CPL Hargreaves Ltd. )
福斯布尔有限公司(Fospur Ltd. )
(2)英国絮凝剂供货商:
阿雷德科罗爱兹有限公司
纳尔科公司(Nalco)
福斯布尔公司
赛特克公司(Cytec lndustries BV)
4.中国知名煤炭工业企业:
(1)神华集团有限责任公司
神华集团有限责任公司是于1995年10月经国务院批准,按照《公司法》组建的国有独资公司,是以煤炭生产、销售,电力、热力生产和供应,煤制油及煤化工,相关铁路、港口等运输服务为主营业务的综合性大型能源企业。
公司名称:神华集团有限责任公司
总部地点:北京
成立时间:1995年10月
公司性质:国有独资
注册资本:1988962
营收:144023290元
年营业额:13635342.927
(2)中国中煤能源集团有限公司
中国中煤能源集团有限公司是国务院国有资产监督管理委员会管理的大型能源企业,前身是1982年7月成立的中国煤炭进出口总公司,主营业务包括煤炭生产及贸易、煤化工、坑口发电、煤矿建设、煤机制造、煤层气开发,以及相关工程技术服务。现有全资公司、控股和均股子公司41户,境外机构4户,参股企业11户,在册职工12.1万。截至2009年底,总资产1476亿元,在2008年中国企业500强中名列第77名。
中煤集团是中国第二大煤炭生产企业,连续三年产量过亿吨。主要矿区有山西平朔、离柳、乡宁矿区,江苏大屯矿区,内蒙古鄂尔多斯矿区,陕西榆林矿区,黑龙江依兰矿区,在建新疆哈密、准东、伊犁矿区,资源总量超过450亿吨。现有生产矿井21座,在建矿井24座,总产能超过1.6亿吨;拥有洗煤厂22座,生产能力1.2亿吨。中煤集团有近30年的煤炭、焦炭进出口贸易历史,拥有完善的物流配送中心和分销网络。大型煤焦化工和煤基醇醚、烯烃化工的设计规模和技术水平居行业领先。煤机制造企业位列全国煤机行业第一位,具备煤矿井下综采综掘成套装备研发、制造能力,技术水平和市场占有率为国内第一。煤矿建设设计企业承担了国内半数以上的千万吨级矿区、千万吨级高产高效矿井、百万吨级矿井和大型洗煤厂的设计建设任务,代表行业最高水平。
经典案例
神华集团煤炭全入洗节能减排效果分析与测算
(神华集团公司煤炭生产部,北京)
神华集团煤炭产量大,2009年煤炭产量3.2亿t,销量突破3.6亿t,是世界最大的煤炭供应商。神华集团煤炭全入洗提高煤炭质量后,由于减少无效运输和提高能源效率减排的 数量,神华集团按3亿t/a煤炭全入洗测算,每年减排 约7793万t/a。随着神华集团煤炭产量的增加及煤炭全入洗量的加大,神华集团每年减排 数量还将增加,为实现我国向国际社会承诺的 减排目标做出重要贡献。
1神华集团洗选加工现状
到2009年底,神华集团现有生产选煤厂36个,总入选能力2.87亿t/a。其中:神东煤炭集团现有选煤厂12个,入选能力1.63亿t/a;准能公司现有选煤厂1个,入选能力2千万t/a;哈尔乌素公司现有选煤厂1个,入选能力2.5千万t/a;神宁集团现有选煤厂8个,入选能力5.24千万t/a;乌海能源公司现有选煤厂10个,入选能力2.01千万t/a;包头矿业公司现有选煤厂2个,入选能力330万t/a;新疆公司选煤厂1个,入选能力400万t/a。
在神华集团未来5年规划期内,将新建选煤厂17个,新增洗选加工能力18200万t/a。到2013年,全集团公司投入运行的选煤厂将达到57个,总入选能力超过5亿t/a。
2神华集团煤质状况
神华集团煤炭品种多,煤炭性质差异大,目前生产动力煤、炼焦煤和无烟煤等多个品种。按国家煤炭分类标准,神华集团生产的动力煤为弱粘煤、不粘煤、长焰煤和褐煤等。产品热值从3000到6200大卡,根据煤炭性质和用户需求,可以划分为十几个品种,神华集团动力煤的煤质特点是:
(1)化学反应活性高,燃点低,燃烬性能好。
(2)灰、硫、磷等杂质含量低,属于环保型优质动力煤。
(3)灰熔点低、灰中钙含量较高,易结渣。
(4)长期储存易自燃。
近年来,神华煤的应用实践表明,利用好神华煤的煤质特点,可以给用户带来显著的经济效益和环保效益。神华集团煤炭产品中超过90%为动力煤,原煤灰分含量8%一34%,在神华煤炭产量中,由于优质煤炭资源的减少,原煤生产中优质煤炭产品的比重越来越少,产品灰分逐年增长。为了稳定提高煤炭产品质量,神华集团逐步开始实施煤炭全入洗工程,减少商品煤中灰分含量,减少无效运输量,提高煤炭利用效率,从而减少煤炭消耗量,实现减排。
3洗选加工后煤质变化
为了提高商品煤质量,神华集团生产的原煤(不包括褐煤)全部经过洗选加工后,进入市场销售。神华集团依靠先进的选煤加工技术,克服了因煤层赋存条件变差,造成的原煤质量下降,保证了神华商品煤质量的稳定,满足用户的需求。
为了保障向社会提供的商品煤质量,神华集团建设的煤矿均配套建设了部分入洗的块煤洗选厂,生产的原煤经过部分(块煤)洗选加工处理后,在市场上销售的商品煤灰分降低3%—10%。若煤炭全入洗改造完成后,不仅块煤入洗,而且粉煤也入洗,则进一步降低商品煤灰份,提高外运商品煤质量。
神华集团采用的选煤工艺以浅槽重介为主,用世界一流技术和设备,配合千万吨矿井建设,配套建设了千万吨选煤厂。目前,神华集团洗选加工能力为2.87亿t,实际年洗选加工量超过3亿t,神华集团对适合洗选的煤炭产品全部进行了洗选加工。
4煤炭全入洗的节能减排效用
4.1 减少无效运输节煤测算
煤炭洗选加工提高了外运商品煤热值,提高了运输效率,减少了无效运输。同时,提高了煤炭燃烧利用效率,节能效益显著。
按神华煤炭平均运距600km测算,原煤入洗量3亿t/a,煤炭全入洗平均排矸按8.61%测算,年减少运输矸石量2583万t,减少无效运输600X2583=154.9亿t•km。按5.6t标准煤每百万吨公里计算,则节约标准煤2766万t。
4.2提高发电效率节煤测算
据专家测算,对于发电用煤,灰分每降低1个百分点,每度电的标准煤耗可减少2—5g,而且可使电厂制粉电耗降低、锅炉效率提高、排灰量减少,环境得到改善。神华煤炭经过洗选加工后用于发电,可降低煤耗17—43 g/kWh,平均降低32 g/kWh。
我国供电平均煤耗为356g/kWh,发电煤耗降低32 g/kWh,燃用神华精煤则节省煤炭8.9%,按神华集团每年向全社会提供3亿t洗精煤测算,减少煤炭消耗2670万t。
4.3全入洗减排 测算
神华集团3亿t煤炭经过全入洗处理后,测算节约煤炭合计4266万t,按烟煤排放 /TJ计算系数为87.410t,其中lTJ=l×1012J,神华集团煤炭全入洗减排 约7793万t。
5全入洗经济效益分析
神华集团2008年组织对神东煤炭集团部分选煤厂改造进行了经济效益分析,分析结果如下:
(1)选煤厂改造完成后,减少矸石外运量约170万t,按外运煤炭利润100元/t计算,增加外运煤炭直接经济效益1.7亿元。
(2)稳定煤炭产品质量,减少煤质罚款。2007年和2006年相比,由于煤质指标下降,中国神华煤质奖款减少1.3亿元,神东煤炭分公司选煤厂技术改造完成后,将彻底扭转煤质连续下降的趋势,减少煤质罚款。
(3)由于选煤厂技术改造,提高煤炭产品热值,直接经济效益预计在3亿元以上。
以三项合计,仅原神东煤炭集团部分选煤厂全入洗改造完成后,神华集团直接经济效益约亿元。
上述经济效益测算,是按2008年煤炭市场价格测算,没有考虑产品结构调整和煤炭价格上涨的经济效益。在市场经济中,煤炭价格总是在不断变化和调整中,随着全社会环保要求的提高,市场对洁净煤炭产品的需求量越来越大,高热值煤市场价格越来越高,洗选加工经济效益越来越好。因此,动力煤炭全入洗可显著提高商品煤的质量,提高了煤炭企业适应煤炭市场的能力,给煤炭企业带来巨大的经济效益。
6结论
对煤炭进行全入洗加工不仅符合神华集团效益最大化的原则,而且,可以节约煤炭,减少的排放,为集团带来巨大的社会效益。初步测算,以神华煤炭入洗加工量达到3亿t/a为基础测算,煤炭实施全入洗后,则可以减少排放7793万t/a左右,神华集团将为我国实现向国际社会承诺的减排目标,发展低碳经济做出重要贡献。
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