“新建、改擴(kuò)建煤礦應(yīng)配套煤炭洗選設(shè)施，有效提高煤炭產(chǎn)品質(zhì)量，強(qiáng)化洗選過程污染治理。”日前，生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展改革委、國家能源局下發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)煤炭資源開發(fā)環(huán)境影響評(píng)價(jià)管理的通知》，再次為煤炭清潔利用“加碼”，強(qiáng)調(diào)洗選設(shè)施應(yīng)是新建、改擴(kuò)建煤礦的“標(biāo)配”。中國煤炭加工利用協(xié)會(huì)相關(guān)負(fù)責(zé)人對(duì)記者表示，這也將利好低品質(zhì)煤提質(zhì)利用，降低運(yùn)煤過程中不必要的能耗和成本。
值得注意的是，由于資源稟賦條件差，我國有相當(dāng)一部分高含灰、高含硫、高含水的低品質(zhì)煤。在清潔高效的高要求、高標(biāo)準(zhǔn)下，低品質(zhì)煤該如何尋求“出路”？
低品質(zhì)煤占四成
中國礦業(yè)大學(xué)國家煤加工與潔凈化工程技術(shù)研究中心常務(wù)副主任桂夏輝告訴記者，早在2011年，劉炯天院士擔(dān)任首席科學(xué)家的“低品質(zhì)煤大規(guī)模提質(zhì)利用的基礎(chǔ)研究”國家973計(jì)劃項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)便對(duì)低品質(zhì)煤賦予了最早定義。低品質(zhì)煤是指礦物、硫、水等雜質(zhì)含量高的煤炭或煤炭分選產(chǎn)品，無論它是什么樣的煤階與煤種，都因其高含雜而難利用或無法應(yīng)用。這種低品質(zhì)煤的資源量，占了近我國煤炭資源總量的40%。低品質(zhì)煤由于無法直接利用或得不到合理利用，會(huì)造成巨大的資源浪費(fèi)；若達(dá)不到燃燒與轉(zhuǎn)化的利用條件，又會(huì)造成燃燒利用效率低、污染嚴(yán)重等后果。
多位業(yè)內(nèi)人士表示，對(duì)低品質(zhì)煤進(jìn)行大規(guī)模提質(zhì)利用，不僅對(duì)能源持續(xù)供給具有重大戰(zhàn)略意義，也是促進(jìn)煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和向燃料、原料并舉轉(zhuǎn)變的重要途徑。
據(jù)介紹，現(xiàn)階段我國東中部地區(qū)煤炭產(chǎn)量基本維持穩(wěn)定，西部地區(qū)產(chǎn)能持續(xù)增長。其中，東部許多煉焦煤產(chǎn)地煤炭呈高灰化；西部煤炭主要為低變質(zhì)煤，開發(fā)利用難度大；西北地區(qū)以低變質(zhì)煙煤為主；內(nèi)蒙古自治區(qū)東中部、東北部分地區(qū)和云南以褐煤為主。“我國煤炭呈現(xiàn)西部煤炭低階化、焦肥煤等中高階煤炭高灰化的特點(diǎn)。”桂夏輝說。
另外，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國煤炭年運(yùn)輸量超20億噸，平均運(yùn)距在600公里以上，占到鐵路運(yùn)力一半以上。由于低品質(zhì)煤的主要特點(diǎn)是水分、灰分等含量比較大，如果不經(jīng)洗選加工和提質(zhì)而直接運(yùn)輸，不可避免地增加了無效能耗。
上述中國煤炭加工利用協(xié)會(huì)人士告訴記者，這部分比例有的甚至高達(dá)60%，增加運(yùn)輸成本的同時(shí)還造成環(huán)境污染。桂夏輝進(jìn)一步指出，通過煤炭加工可至少排除20%雜質(zhì)，節(jié)約運(yùn)力20%以上。由于我國煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)逆向分布，有必要通過煤炭洗選加工實(shí)現(xiàn)有效運(yùn)輸。
難以大規(guī)模加工利用
洗選加工是煤炭清潔利用的基礎(chǔ)和前提已逐漸成為行業(yè)共識(shí)。記者了解到，每分選1億噸煤，可脫除黃鐵礦硫150萬噸，成本遠(yuǎn)低于煙氣脫硫；同時(shí)可脫除20%-30%的礦物質(zhì)，減少2000-3000萬噸運(yùn)力，此外，燃用分選精煤還可節(jié)約煤炭10-15%。桂夏輝介紹，目前提升煤炭品質(zhì)實(shí)現(xiàn)潔凈化的方法主要有兩種：一種是通過分離加工，把高含灰、硫、水等雜質(zhì)的煤炭變成潔凈化的燃料或原料；另一種是通過配煤、成型、制漿等調(diào)質(zhì)加工手段，改變煤炭產(chǎn)品的形態(tài)與性質(zhì)。
“低品質(zhì)煤熱值低，有必要通過提質(zhì)利用，提高煤炭單位質(zhì)量的有效能源利用率。”上述中國煤炭加工利用協(xié)會(huì)人士指出。針對(duì)低品質(zhì)煤的加工和潔凈，目前主要方式包括濕法選煤和干法選煤。具體的技術(shù)有多流態(tài)梯級(jí)強(qiáng)化浮選技術(shù)、高精度重介精選技術(shù)及裝備、低品質(zhì)煤浮選提質(zhì)界面調(diào)控與流動(dòng)強(qiáng)化技術(shù)、模塊式高效干法分選技術(shù)、高性能大型振動(dòng)篩分技術(shù)、TDS智能干選技術(shù)等。
桂夏輝認(rèn)為，通過國家973計(jì)劃項(xiàng)目“低品質(zhì)煤大規(guī)模提質(zhì)利用的基礎(chǔ)研究”的研究，揭示了低品質(zhì)煤中礦物、硫、水等雜質(zhì)的賦存狀態(tài)和體相結(jié)構(gòu)，初步建立了低品質(zhì)煤提質(zhì)及綜合利用的多相多尺度動(dòng)力學(xué)機(jī)制與工程基礎(chǔ)，為后續(xù)關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)和工程示范奠定了理論基礎(chǔ)，后續(xù)需要集中理論攻克低品質(zhì)大規(guī)模提質(zhì)利用的卡脖子問題。上述中國煤炭加工利用協(xié)會(huì)人士指出，對(duì)低品質(zhì)煤大規(guī)模加工利用，裝備大型化、智能化等問題還處于攻關(guān)階段，同時(shí)，油灰難分離、污水處理難度大等技術(shù)瓶頸也有待突破。
從單純分離到綜合利用
盡管應(yīng)用受限較大，但在桂夏輝看來，對(duì)低品質(zhì)煤炭大規(guī)模深度開發(fā)應(yīng)盡快提上日程。“伴隨學(xué)科間交叉融合發(fā)展，未來通過基礎(chǔ)研究進(jìn)一步揭示相關(guān)機(jī)理、不斷開發(fā)核心關(guān)鍵技術(shù)，有望推進(jìn)大規(guī)模的工業(yè)化技術(shù)轉(zhuǎn)化。”
對(duì)此，上述中國煤炭加工利用協(xié)會(huì)人士也指出，低品質(zhì)煤資源量大，實(shí)現(xiàn)低品質(zhì)煤炭的清潔高效利用，對(duì)保障區(qū)域能源安全和化工原材料供應(yīng)穩(wěn)定影響深遠(yuǎn)。隨著產(chǎn)煤重心西移，我國煤炭資源中低品質(zhì)煤總量還在增加。在2060碳中和目標(biāo)下，低品質(zhì)煤進(jìn)行提質(zhì)利用意義重大。
“對(duì)資源儲(chǔ)量大、反應(yīng)活性好、富油率高的低品質(zhì)煤進(jìn)行分質(zhì)梯級(jí)利用，可以實(shí)現(xiàn)煤炭使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的最大化。”上述人士還建議，一方面，粉煤熱解、油灰分離等工程難題有待攻克，另一方面，應(yīng)支持引導(dǎo)開展油、氣、化、電多聯(lián)產(chǎn)低品質(zhì)煤分質(zhì)利用工業(yè)化示范。
現(xiàn)階段，選煤理念已發(fā)生變化，桂夏輝表示，未來煤加工與潔凈化，應(yīng)該從單純分離分選提供高質(zhì)量產(chǎn)品，向伴生與低品質(zhì)資源綜合利用轉(zhuǎn)變。“綠色選煤技術(shù)體系建設(shè)將是未來發(fā)展方向。煤加工與潔凈化工程技術(shù)，不僅要把天然、二次、人工等多種類別的煤炭資源分離、提取、加工成原料、燃料、材料等有用產(chǎn)品，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)二次資源利用與環(huán)境友好。”
