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1、1近年我国煤炭洗选加工及综合利用设计的发展与变化戴少康 2009-3-9近十年来我国选煤工艺技术发展非常迅速，选煤工程设计面貌发生了巨大变化。随着市场经济不断深化发展，国家基本建设管理体制和工程项目设计审核程序也发生了根本性的变化。这些发展与变化，促使各院设计文件编制质量、技术水平均有了明显进步，编制内容也发生了很大的变化，主要表现在以下五个方面：一、煤质分析方面的变化1、煤炭的用途、价值扩展了鉴于我国石油资源储量越来越少，而社会对汽油、柴油、航空煤油、各类石化产品的消耗和需求与日俱增，目前国内近一半的石油耗量依赖进口。在这种大背景下，我国储量相对比较丰富的煤炭资源的重要性则日益突出。现在，煤
2、炭已经不仅仅是传统意义上的动力燃料和炼焦原料了，还是作为替代石化产品的现代煤化工、煤基合成油等高附加值产业的宝贵原料。因而，煤炭深加工、煤炭转化等产业应运而生，蓬勃发展，类型繁多。例如：1）煤电一体化、煤电联营的坑口电厂得到国家的惠顾。不同燃烧工艺的各种锅炉如超临界、超超临界煤粉锅炉，大型循环流化床锅炉等不断更新；2）现代煤化工。范围包括煤基合成气制甲醇、甲醇制化工产品（二甲醚、醋酸及其下游产品） 、甲醇制醇醚燃料、甲醇制烯烃、多2联产等蓬勃发展；3）煤基合成油。包括直接液化、间接液化等；4）与冶金、焦化相关的新型转化产业。高炉喷吹煤粉、利用低温干馏对褐煤干燥提质等方兴未艾。煤炭的用途、价值扩
3、展了。不同的煤炭转化产业，不同的转化工艺对煤质又有着不同的要求。因此我们必须随之扩展我们的知识面。2、对煤质分析的要求更加严格煤质特征及工艺性能分析、评述之所以重要，因为它们是确定煤炭产品方向和产品结构的基础条件之一。对煤质分析的要求更加严格，主要反映在以下三个方面：1）煤质分析的项目和内容更加全面。除常规的工业分析、元素分析而外，还应包括煤炭工艺性能指标分析、显微煤岩结构分析、煤化程度、变质程度分析等。设计文件最好能反映地质报告原始面貌（“原生态”数据） 。设计文件中列出的煤质特性资料往往内容不全，而且缺乏针对性，大多存在以下问题：（1）当煤炭用作动力发电时，往往缺少对锅炉腐蚀有关的氯含量、
4、氟含量指标，与锅炉排渣有关的灰熔点、结渣性、结污性等指标。（2）当煤炭用作造气、生产合成氨时，往往缺少与移动（固定）床气化炉气化效率有关的机械抗碎强度、热稳定性、对 CO2转化率等3指标。实例 潞安矿区常村矿的贫煤，机械抗碎强度极低，运输过程易粉碎。太原某厂是常村矿的块煤产品用户，用作造气。因运输过程中块煤粉碎，引起两家打官司。说明常村矿的贫煤不适合块煤造气。（3）当煤炭用作液化和煤化工时，往往缺少煤的显微煤岩组成、反映煤化程度、变质程度的镜质组反射率指标、碳氢比、氧元素含量、氢元素含量、可磨性、煤灰软化、流动温度等与煤炭液化、煤制合成气工艺密切相关的重要指标；实例 内蒙鄂尔多斯呼吉尔特矿区的
5、不粘煤与加氢直接液化工艺相关的各项煤质指标，如显微煤岩组分、镜质组最大反射率、碳氢比、氧元素含量、灰分、水分、挥发分、发热量、煤灰软化温度等均位列前茅。综合煤质特性最接近或已达到加氢直接液化工艺要求的理想值，而且均明显好于周边矿区，如神东、神府南、榆神、新街、塔然高勒、高头窑、万利等矿区的煤炭，是我国不多见的加氢直接液化的理想原料。像呼吉尔特矿区这样地质储量非常丰富、矿区建设规模大、煤质又好的整装大型矿区，在全国更是罕见（黑龙江的伊兰矿区、云南的先锋露天矿的煤质也比较适合加氢直接液化工艺要求。但是，资源储量不多，煤矿产量规模不大，煤制油产业形不成规模） 。然而呼吉尔特矿区总体规划却将该矿区宝贵
6、稀缺的煤炭资源挪作他用（制二甲醚、发电） 。（4）当煤炭用作生产合成气的原料，而且气化工艺采用水煤浆4气流床工艺时，缺少对煤的成浆性分析。实例 陕北榆神矿区金鸡滩矿井的不粘煤是供兖煤集团榆林100 万吨/年煤炭间接液化项目的原料煤基地，该项目煤制合成气采用德士古水煤浆气流床工艺。但缺少对煤的成浆性分析。金鸡滩矿井的不粘煤成浆性差，实验室试验煤浆浓度仅为 59.5%，而间接液化项目可研设计煤浆浓度仅为 65.0%，这给气化工艺带来诸多不利影响（煤耗、氧耗增加，为扩大空分装置增加数亿元投资） 。2）对煤质分析要求更加精细、准确。煤质特征及工艺性能指标的表述不够准确，没有严格按照各类煤质指标划分等级
7、的相关国家标准或行业标准来表述。需要注意的是，这些标准实行动态管理，随着时间的推移和技术进步，各类煤质指标划分等级的标准也在不断的修改、完善。我们必须掌握新版标准 。3）煤炭种类、硫分含量是确定煤炭产品方向时，二个不可忽视的重要因素。这是需要特别指出的。国家实行煤炭资源分类使用和优化配置的原则（发改工业20061350 号文） 。煤炭种类和硫分含量，涉及国家有关资源合理利用的原则问题。根据国家环保总局、国家经贸委、科技部 2002 年 1 月 30日联合发布的文件（环发200226 号）第 3.1 条规定“各地不得新建煤层含硫分大于 3%的矿井” ；在煤、泥炭地质勘探规范（DZ/T0215-2
8、002）附录 E 建议的煤炭资源量估算指标中，最大硫分为 3%；国家发展和改革委员会 2007 年 80 号公告煤炭产业政策5第十三条中也指出， “国家对特殊和稀缺煤种实行保护性开发，限制高硫、高灰煤炭资源开发” 。因而国土资源部在项目核准会签中十分重视这两个问题。例如：（1）淮南矿区顾桥矿井的气煤不作炼焦煤而用于发电的问题；（2）重庆松藻矿区的高硫煤（St.d4.0%）资源，开发利用是否合理的问题。在国家发改委对这两个项目核准会签中均遇到国土资源部质疑。另请专家，重新进行了论证。所以，当设计遇到特殊和稀缺煤种挪作他用或高硫煤资源需要开发时，对开发、利用的必要性、合理性应进行论证。设计文件往往
9、缺乏这种必要的论证，特别是云、贵、川地区的高硫煤矿区的开发。实例 贵州织金矿区肥田矿井各煤层硫分总体偏高是本井田主要煤质特征之一，其中 7 号、23 号二层煤平均硫分分别高达 4.22%和 4.10%，均属高硫煤。然而， 可研对该井田赋存的高硫煤资源进行开采、利用的理由、必要性缺乏必要的论证和阐述。贵州省煤炭储量比较丰富，但高硫煤资源较多。例如，肥田井田硫分3%和3%的煤炭储量几乎各占一半。使高硫煤资源得到充分合理地利用是个不能回避的现实问题。仅从以下三个方面对开采高硫煤的理由提供一些思路，供可研编制单位考虑：（1）开采方面。井田内硫分3%的高硫煤和硫分3%的煤炭资源是交错共生的。例如，上组三
10、层煤中，6、6 -1号煤层平均硫分63%，而 7 号煤层平均硫分3%。在开采过程中，如果迈过 7 号高硫煤层不采，继续开采下部煤层，则 7 号煤层也会遭到垮落破坏。即便在平均硫分3%的同一煤层中，也存在硫分3%的块段，例如，6 号煤层平均硫分虽然为 2.59%，但硫分波动范围却在 1.88%3.21%之间。在开采过程中，也不可能迈过高硫煤块段不开采。总之，井下开采工艺难以实现只开采低硫煤，不开采高硫煤。实际情况是在开采低硫煤的同时，若不开采高硫煤，则高硫煤资源将遭到破坏，无法完整保留下来。这是对宝贵的一次性化石能源资源的极大浪费。（2）煤质方面。鉴于本井田高硫煤的硫分组成以无机硫黄铁矿为主（占
11、近 80%） ，有机硫的含量低，这就为洗选脱硫提供了极为有利的条件。精查地质报告资料表明，高硫煤洗选后理论脱硫率高达近 70%。其中 7 号煤硫分可从 4.22%降至 1.32%；23 号煤可从 4.10%降至 1.44%。对于本矿井的高硫煤而言，通过洗选加工，煤中大部分硫分是可以脱除的。采用洗选脱硫 +电厂锅炉烟道尾气脱硫相结合的处理方式，完全能够有效控制 SO2对环境的污染，达到国家环保要求，为本矿井高硫煤资源得到合理利用提供了可行的条件。（3）本矿井无烟煤除硫分高外，其余煤质特性：如高特高热值、特低磷、低砷、中等煤灰软化温度、高热稳定性、高抗碎强度等特性均符合优质动力电煤以及优质造气用煤
12、的要求。从保护国家资源考虑，本矿井高硫无烟煤资源应该进行开采，并通过综合加工利用途径加以充分利用。7二、市场经济不断深化发展带来的变化随着我国市场经济不断深化发展，对煤炭产品方向、产品结构定位的合理性，市场销售的适应性等有了更高的要求，比计划经济时期和市场经济初期有了质的变化。因而在可研报告评审时，对煤炭产品目标市场的分析要求更为准确，用户要求更为落实，一般要求附有与目标用户草签的供煤协议作为支撑文件。目标市场分析、落实之所以重要，是因为它是确定煤炭产品方向和产品结构定位的依据之一。1、确定煤炭产品方向和产品结构定位的依据煤炭产品方向和产品结构定位的依据主要有二条：一是煤质特性；二是市场需求。
13、产品目标市场不落实，产品方向定的不准确，建成后将会造成被动与损失。实例 济北矿区某选煤厂主要入洗本矿生产的 3 号煤层原煤。3 号煤层的内在灰分较低，与兖州矿区煤的内灰相近。但是，轻密度级物料的产率却比兖州煤要低得多。现将兖州矿区的 3 煤与济北矿区某两个煤矿的 3 煤，对比如下：兖州（3 ） 济北塘口（3 ） 济北许厂（3 ）浮煤累计灰分% 8.54 8.52 8.57浮煤累计产率% 87.32 70.43 71.88由此可见，济北矿区的原煤在生产低灰产品的条件下，精煤产率大大低于兖州矿区（约低 16 个百分点） ，其经济效益可能远不如8兖州矿区好。加之华东地区气煤储量极为丰富，而当地炼焦煤
14、市场对气煤用作配焦煤的需求量又十分有限。济北矿区生产低灰炼焦配煤产品，无法与邻近的兖州矿区优质气煤竞争，故选后产品的灰分不宜定得过低。根据济北矿区某选煤厂 3 煤的浮沉资料分析得出，当生产灰分12%的优质动力煤时，其产率增加幅度最大。比生产灰分为 9%的炼焦配煤产品时，每年提高产量约 18 万吨，增加利润约2000 万元以上。所以，建议对济北矿区某选煤厂产品定位，宜以生产灰分12%的优质动力煤为主。实例 陕西省黄陵矿区某矿的弱粘煤，虽然具有低内水、低灰、低硫、高发热量等优良煤质特性，但是，并不是高炉喷吹的理想用煤。因挥发分较高（Vdaf=33.75%属中高挥发分） 、磷分较高（P t.d=0.
15、067%属中磷） 、煤灰成分中可作为高温条件下喷吹煤粒骨架的Al2O3含量低（仅为 21.67%） ，作为高炉喷吹煤并不理想。国内高炉喷吹煤市场需求量有限，年需高炉喷吹煤 20.00Mt/a左右。而本矿煤炭因煤质方面的原因，作为高炉喷吹煤并不理想，与周边省份的矿区如晋城、阳泉矿区的无烟煤、潞安矿区的贫煤相比，质量差距较大，作为高炉喷吹煤其市场竞争力不强，销路难以打开。另外，弱粘煤作为炼焦配煤市场用量更不大。故黄陵二号煤矿将高炉喷吹煤和配焦煤作为主要产品方向，原煤基本全部洗选，生产低灰精煤产品的加工原则，是不尽合理的。据了解，该选煤厂试运行期间，因高炉喷吹煤和炼焦配煤市场推不开，末精煤产品销路不
16、畅，致使其末煤重介分选系统和干扰床9煤泥分选系统长时间闲置不用，造成了浪费。本实例充分证明了煤质条件和市场需求对确定正确的产品方向，制定合理的产品结构有着举足轻重的影响，具有典型意义。2、 可研报告中市场分析普遍存在的共性问题（1）市场分析从国际到国内，内容空泛，不着边际，与可研项目本身挂钩不紧密。 （切忌空对空）（2）对目标市场用户的分析不够具体。缺少用户需煤的文字协议。对目标市场的具体分析和向用户供煤的文字协议均是国家发改委核准项目的重要条件之一，是不可或缺的，切忌空对空。 （最简单的道理：如果没有用户，开矿就没有必要，国家不提倡用新开矿井的产品去挤兑现有市场，这是浪费资源。 ）三、选煤工艺技术发展带来的变化国外先进工艺技术的引进，国内重介分选工艺研发的突破，使我国选煤工艺技术发展非常迅速。各院煤炭洗选加工设
