夏云凱，朱利偉

(1.唐山市神州機(jī)械有限公司，河北 唐山 063001；2. 河北省煤炭干法加工裝備工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063001)

截至2015年底，我國(guó)已探明煤炭?jī)?chǔ)量為1.56萬(wàn)億t，其中72%為動(dòng)力煤。2016年我國(guó)煤炭產(chǎn)量為34.5億t，原煤入選總量為23.45億t，入選率達(dá)68.9%，但動(dòng)力煤入選率只有55%左右，因此今后動(dòng)力煤煤炭洗選加工發(fā)展空間較大。隨著煤炭清潔高效利用越來(lái)越受到重視以及環(huán)保要求的日益提高，未來(lái)幾年動(dòng)力煤的入選量將不斷增加，動(dòng)力煤選煤廠的建設(shè)也將不斷加快。隨著動(dòng)力煤入選比例的增加和單座動(dòng)力煤選煤廠設(shè)計(jì)處理能力的提高，動(dòng)力煤選煤廠的節(jié)能降耗也越來(lái)越重要。

以重介分選為代表的動(dòng)力煤濕法分選工藝具有分選精度高、精煤產(chǎn)品灰分低的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于動(dòng)力煤末煤濕法分選則存在降低精煤灰分的同時(shí)水分增加的情況，導(dǎo)致提質(zhì)效果灰水相抵，濕法分選后精煤熱值提高有限，甚至有熱值下降的情況發(fā)生；且當(dāng)矸石易泥化時(shí)，采用濕法分選會(huì)導(dǎo)致煤泥水系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)大，煤泥回收系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大量高水分煤泥產(chǎn)品，從而降低全廠精煤產(chǎn)率；此外，重介水洗工藝投資大，需要配備煤泥水處理系統(tǒng)，生產(chǎn)煤泥副產(chǎn)品，加工成本高。干選選煤雖然分選精度較重介分選差，但干選過(guò)程不需要水，不產(chǎn)生高水分煤泥產(chǎn)品， 投資和運(yùn)營(yíng)成本較低，特別是分選<13 mm粒級(jí)末原煤時(shí)，干選可完全避免精煤水分增加問(wèn)題，也可實(shí)現(xiàn)易泥化煤的煤泥減量化生產(chǎn)。煤炭干選設(shè)備有復(fù)合式風(fēng)選設(shè)備、X-射線智能分選機(jī)和空氣重介分選機(jī)等，但目前絕大數(shù)干法選煤廠主要采用復(fù)合式風(fēng)選設(shè)備。應(yīng)用實(shí)踐表明，干法分選工藝簡(jiǎn)單，系統(tǒng)裝機(jī)功率低、電耗低，從而可以大大降低選煤廠建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)成本，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益顯著。在滿足分選要求的條件下，動(dòng)力煤選煤廠應(yīng)該優(yōu)先選用干法分選工藝。

動(dòng)力煤分選工藝的選擇應(yīng)以提高選煤企業(yè)技術(shù)裝備水平、節(jié)能減排、降低單位產(chǎn)品電力消耗為原則。因此在比較不同動(dòng)力煤分選工藝時(shí)，正確評(píng)判選煤廠噸煤電耗是否滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定顯得尤其重要。

1 標(biāo)準(zhǔn)解讀

為提高選煤企業(yè)節(jié)能減排技術(shù)裝備水平，降低單位產(chǎn)品電力消耗，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)于2012年12月31日發(fā)布了GB29446—2012《選煤電力消耗限額》的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并于2013年10月1日實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)中動(dòng)力煤選煤廠選煤電力消耗限額指標(biāo)見表1。

表1 動(dòng)力煤分選企業(yè)選煤電力消耗限額Table 1 Norm of power consumption set forth for power coal cleaning plants

表1中所示限定值和準(zhǔn)入值為強(qiáng)制性指標(biāo)，限定值為現(xiàn)有企業(yè)限額指標(biāo)，準(zhǔn)入值為新建企業(yè)限額指標(biāo)。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)動(dòng)力煤選煤廠設(shè)計(jì)建設(shè)提出了嚴(yán)格要求，即噸煤電耗不能超過(guò)4.6 kWh。此標(biāo)準(zhǔn)中的電耗折算系數(shù)只是按煤種和選煤工藝進(jìn)行了大致劃分[1], 沒能對(duì)全級(jí)入選和部分入選進(jìn)行精細(xì)劃分。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)濕法分選選煤廠的電耗折算系數(shù)較小，而對(duì)干選廠的折算系數(shù)過(guò)高，不能反映濕法分選噸煤電耗高于干選的事實(shí)[2]。同時(shí)需要對(duì)不同工藝設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)和計(jì)算方法，以提高不同動(dòng)力煤選煤企業(yè)電耗的可比性[3]。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，采用濕法分選工藝的動(dòng)力煤生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)采用先進(jìn)分選工藝和加強(qiáng)節(jié)能管理[4-9]，一些只分選塊煤的選煤廠電力消耗可以達(dá)到先進(jìn)值標(biāo)準(zhǔn)。但事實(shí)上，濕法動(dòng)力煤選煤廠的噸煤電耗一般遠(yuǎn)高于干法分選。干法動(dòng)力煤選煤廠不用水，使用簡(jiǎn)化的分選工藝和數(shù)量較少的設(shè)備即可達(dá)到濕法分選的效果[10-12]。因此，在滿足精煤質(zhì)量要求的前提下，選擇合理的選煤工藝滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求值得設(shè)計(jì)者思考。

2 電力消耗對(duì)比

2.1 濕法選煤廠電力消耗指標(biāo)

在選煤廠建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件中，電力消耗的計(jì)算是按照MT/T 1153—2011《煤炭工業(yè)選煤廠工程建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告編制標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行的。

從收集到的幾座設(shè)計(jì)能力為2.0～6.0 Mt/a、采用濕法分選工藝的選煤廠噸煤電耗設(shè)計(jì)指標(biāo)(表2)可見，采用塊煤入選、末煤旁路這類部分入選工藝的動(dòng)力煤選煤廠噸煤電耗基本在1.66～4.50 kWh范圍內(nèi)；部分噸煤電耗在3.0 kWh以下的選煤廠則是因?yàn)闆]有納入原煤準(zhǔn)備系統(tǒng)和產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)的電耗(如沙吉海選煤廠)，或者塊煤入選量過(guò)低(如吉郎德露天礦選煤廠)。在塊煤入選率為40%～50%的動(dòng)力煤選煤廠，其噸煤電耗大部分低于準(zhǔn)入值要求，但如果不計(jì)算旁路不選的末煤部分，實(shí)際入選的塊煤?jiǎn)挝浑姾臅?huì)超過(guò)限定值；而全級(jí)入選的選煤廠噸煤電耗往往會(huì)超過(guò)限定值要求。

2.2 干法選煤廠電力消耗指標(biāo)

復(fù)合式干法選煤技術(shù)屬于一種風(fēng)力選煤技術(shù)，具有不用水、投資少、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品水分低、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、占地面積小、建設(shè)周期短等特點(diǎn)。目前，復(fù)合式干法選煤系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)向世界21個(gè)國(guó)家出口。本文中提及的干選噸煤電耗指標(biāo)均為復(fù)合式風(fēng)選及分選系統(tǒng)能耗指標(biāo)。從收集到的幾座干選廠噸煤電耗設(shè)計(jì)指標(biāo)(表3)來(lái)看，只分選塊煤的部分入選工藝動(dòng)力煤選煤廠噸煤電耗基本在2.0～3.8 kWh范圍內(nèi)，選煤廠設(shè)計(jì)能力為0.9～7.0 Mt/a,干選廠噸煤電耗在先進(jìn)值以下；全粒級(jí)入選的干法動(dòng)力煤選煤廠噸煤電耗超過(guò)先進(jìn)值，但低于準(zhǔn)入值。

對(duì)比表2和表3可以看出，干法選煤廠無(wú)論原煤部分入選還是全粒級(jí)入選，其噸煤電耗一般皆低于濕法分選工藝選煤廠，可見干法選煤工藝節(jié)能降耗效果是非常顯著的。

表2 部分濕法動(dòng)力煤選煤廠噸煤電耗設(shè)計(jì)值

表3 部分干法動(dòng)力煤選煤廠噸煤電耗設(shè)計(jì)值

3 風(fēng)選折算系數(shù)修改建議

以復(fù)合式風(fēng)選機(jī)為核心設(shè)備的干法選煤系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備臺(tái)數(shù)少，裝機(jī)功率低，根據(jù)煤質(zhì)和工藝流程的復(fù)雜程度，復(fù)合式干選廠噸煤電耗一般為2.5～3.5 kWh，平均電耗為3.0 kWh/t。

據(jù)長(zhǎng)春煤炭設(shè)計(jì)院發(fā)表的動(dòng)力煤選煤廠電耗數(shù)據(jù)[2]，采用常規(guī)濕法工藝的動(dòng)力煤選煤廠電耗一般為5～7 kWh/t，平均值為5.86 kWh/t，可見采用干選工藝的動(dòng)力煤選煤廠單位電耗遠(yuǎn)低于常規(guī)濕法工藝的動(dòng)力煤選煤廠。在保持同樣或更佳分選效果的前提下，干選工藝單位電耗比濕法工藝幾乎下降50%。如果按照國(guó)標(biāo)中GB 29446—1012《選煤電力消耗限額》選煤工藝類型折算系數(shù)計(jì)算，風(fēng)選折算系數(shù)為2.5，如分選平均電耗為3.0 kWh/t，則計(jì)算后干選單位電耗被放大為7.5 kWh/t，該值遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)動(dòng)力煤選煤廠單位電耗的限定值和準(zhǔn)入值，因此該折算系數(shù)2.5明顯不合理。

節(jié)能是復(fù)合式干選系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，而國(guó)標(biāo)中折算系數(shù)卻把風(fēng)選列為所有選煤方法之最，而實(shí)際上干選是所有選煤方法中電力消耗最低的，因此建議將國(guó)標(biāo)中風(fēng)選電力消耗折算系數(shù)修正為1.0。同時(shí)建議有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定部門及時(shí)修訂折算系數(shù)和計(jì)算方法，從而使選煤廠項(xiàng)目的建設(shè)方案和設(shè)備選型的節(jié)能評(píng)估結(jié)論更加客觀，更具可比性。

4 結(jié)論

選煤廠選擇分選工藝時(shí)，應(yīng)該根據(jù)原料煤的性質(zhì)和產(chǎn)品要求，采用高效率、低消耗的先進(jìn)生產(chǎn)工藝。干法選煤作為一項(xiàng)節(jié)能的工藝技術(shù)，已經(jīng)被國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)列入了《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄(2017年本節(jié)能部分)》，完全可滿足GB29446—2012《選煤電力消耗限額》中對(duì)新建選煤廠的選煤電力消耗限額指標(biāo)要求。但標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)風(fēng)選噸煤電耗折算系數(shù)不甚合理，從而造成干選噸煤電耗高于濕法分選的假象，建議在標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)予以斟酌。為降低電力消耗，在動(dòng)力煤選煤廠設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要認(rèn)真分析原煤煤質(zhì)，研究選擇適合原煤煤質(zhì)的分選工藝設(shè)計(jì)方案，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量選擇節(jié)能的工藝設(shè)備，并充分利用成熟的節(jié)電技術(shù)及裝置，使新設(shè)計(jì)的選煤廠電力消耗達(dá)到先進(jìn)指標(biāo)。

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