國(guó)家能源集團(tuán)加快基于融合光譜的煤質(zhì)快速檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究與數(shù)字化管控平臺(tái)建設(shè),累計(jì)檢測(cè)煤量超5000萬(wàn)噸;山東能源集團(tuán)田陳煤礦按照“煤質(zhì)是設(shè)計(jì)出來(lái)的”理念,根據(jù)各礦煤層自然條件,優(yōu)化不同工作面開(kāi)拓布局;皖北煤電集團(tuán)招賢礦業(yè)公司加強(qiáng)煤炭銷(xiāo)售和市場(chǎng)調(diào)研,及時(shí)掌握客戶生產(chǎn)情況、用煤需求和質(zhì)量意見(jiàn)……近日,在2024年全國(guó)“質(zhì)量月”活動(dòng)期間,各煤炭企業(yè)煤質(zhì)提升工作持續(xù)有序開(kāi)展。
為全面貫徹黨的二十大和二十屆二中、三中全會(huì)精神,落實(shí)《質(zhì)量強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》部署,深入推動(dòng)全民質(zhì)量行動(dòng),今年9月,市場(chǎng)監(jiān)管總局、中央宣傳部、最高人民法院、最高人民檢察院、國(guó)家發(fā)展改革委等27個(gè)部門(mén)以“加強(qiáng)質(zhì)量支撐 共建質(zhì)量強(qiáng)國(guó)”為主題,聯(lián)合開(kāi)展2024年全國(guó)“質(zhì)量月”活動(dòng)。
對(duì)于煤炭行業(yè)而言,“加強(qiáng)質(zhì)量支撐”意義深遠(yuǎn)。黨的二十屆三中全會(huì)提出,要健全煤炭清潔高效利用機(jī)制?!拔覀冇檬裁粗吻鍧嵏咝Ю脵C(jī)制建立?商品煤質(zhì)量提升是重要方面?!敝袊?guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)劉峰表示。
“我國(guó)每年煤炭消費(fèi)量近50億噸,首先要認(rèn)清煤質(zhì),才能實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔高效利用。”全國(guó)煤炭標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)、中國(guó)煤炭科工集團(tuán)首席科學(xué)家、煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司煤化工分院副院長(zhǎng)丁華說(shuō)。
近年來(lái),煤炭行業(yè)不斷挖掘煤炭的燃料、原料和材料屬性,在煤炭有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)修訂、提升商品煤質(zhì)量等方面做了一系列工作,持續(xù)提升煤炭生產(chǎn)、加工、物流和應(yīng)用全過(guò)程煤質(zhì)技術(shù)監(jiān)督水平,推動(dòng)煤炭及相關(guān)產(chǎn)業(yè)高效協(xié)同發(fā)展,為“共建質(zhì)量強(qiáng)國(guó)”助力。
煤質(zhì)研究是門(mén)大學(xué)問(wèn)
“煤炭質(zhì)量研究的范圍非常廣,貫穿煤炭開(kāi)發(fā)利用全過(guò)程。從開(kāi)采、加工、固廢資源化利用,到清潔高效利用、低碳排放,都離不開(kāi)煤質(zhì)研究工作。”丁華說(shuō)。
據(jù)介紹,常用的煤炭指標(biāo)有灰分、全水分、分析水、硫分、發(fā)熱量、揮發(fā)分、固定碳、焦渣特征、結(jié)焦性、黏結(jié)性等。這些指標(biāo)能夠反映出煤炭的物理、化學(xué)特性及其適用性。
在煤炭產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié),煤炭質(zhì)量研究發(fā)揮著怎樣的作用?丁華從煤炭勘探、開(kāi)采、洗選加工等全過(guò)程進(jìn)行分析。
在勘探階段,煤質(zhì)是后續(xù)礦井開(kāi)發(fā)的重要基礎(chǔ)依據(jù)。特定的煤田,煤炭資源是什么種類(lèi)?是怎樣的品位品級(jí)?需要針對(duì)相關(guān)特性開(kāi)展煤炭工藝性質(zhì)評(píng)價(jià)研究,查明煤田煤質(zhì)及其變化規(guī)律。
在開(kāi)采階段,對(duì)于任何一個(gè)礦區(qū)、井田、煤層、產(chǎn)品,煤質(zhì)指標(biāo)都會(huì)不可避免地出現(xiàn)波動(dòng)。需要根據(jù)勘探資料評(píng)價(jià)煤質(zhì)波動(dòng)性,指導(dǎo)開(kāi)采階段的配采工作。煤質(zhì)直接決定了煤炭開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)性,也影響了煤炭?jī)r(jià)格和銷(xiāo)量。
以山西的上組煤和下組煤為例。“大家都知道上組煤非常好,但是量又非常少。通過(guò)上組和下組的合理配采和配洗,可以生產(chǎn)出灰分、硫分符合要求的商品煤,有利于保證原煤質(zhì)量的穩(wěn)定性,提升經(jīng)濟(jì)效益。”丁華說(shuō)。
在洗選加工階段,生產(chǎn)的煤炭通過(guò)運(yùn)輸皮帶進(jìn)入洗選系統(tǒng)后,經(jīng)過(guò)不同設(shè)備和工藝,最終進(jìn)入不同產(chǎn)品倉(cāng)。這個(gè)環(huán)節(jié)是煤炭提質(zhì)增效的“重頭戲”。根據(jù)煤質(zhì)平衡產(chǎn)品結(jié)構(gòu),是洗選加工階段的重要工作。
例如,開(kāi)灤集團(tuán)范各莊礦業(yè)公司充分掌握不同煤層的洗選特性,通過(guò)調(diào)整洗選參數(shù),每月增加精煤量3600多噸,提升了生產(chǎn)礦井洗選加工全產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)濟(jì)效益。
在利用環(huán)節(jié),揮發(fā)分、發(fā)熱量和黏結(jié)指數(shù)等指標(biāo)對(duì)于確定煤炭的利用途徑具有重要意義。例如,高揮發(fā)分的煤炭,適用于氣化或液化等深加工領(lǐng)域;低揮發(fā)分、高發(fā)熱量的煤炭適合作為動(dòng)力煤使用;黏結(jié)指數(shù)高的煤炭在煉焦過(guò)程中具有更好的結(jié)焦性能,有利于提高焦炭質(zhì)量;富油煤適合作為煤炭直接液化的原料煤……
“煤質(zhì)研究需要各學(xué)科交叉,包括煤巖學(xué)、煤化學(xué)、煤礦物學(xué)、燃燒學(xué)、煉焦化學(xué)、氣化工藝學(xué)等。在這些原理的指導(dǎo)下,結(jié)合具體問(wèn)題具體分析,服務(wù)于煤炭生產(chǎn)加工利用各個(gè)環(huán)節(jié)?!倍∪A說(shuō)。
據(jù)中國(guó)煤炭科工集團(tuán)煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司煤炭檢測(cè)中心(國(guó)家煤炭質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心)黨總支書(shū)記、副總經(jīng)理張博介紹,從1984年我國(guó)首次引進(jìn)機(jī)械化采樣系統(tǒng)到2002年開(kāi)始機(jī)械化采樣國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程,再到2022年開(kāi)始探索采樣系統(tǒng)智能化、數(shù)字化、無(wú)人化;從1999年推出煤炭聯(lián)合自動(dòng)制樣設(shè)備到2012年首次提出“無(wú)人值守”煤樣自動(dòng)制樣系統(tǒng),再到如今我國(guó)開(kāi)始自主研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)煤炭機(jī)器人制樣系統(tǒng)……我國(guó)煤炭采樣、制樣技術(shù)及裝備不斷完善。
“煤炭質(zhì)量研究在煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。”張博說(shuō)。
煤質(zhì)指標(biāo)不斷規(guī)范
煤炭種類(lèi)眾多、特性復(fù)雜。雖然我國(guó)煤炭質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系相對(duì)齊全,但由于管理粗放、標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行不到位,在實(shí)際煤炭流通交易環(huán)節(jié),產(chǎn)品質(zhì)量表述與一些發(fā)達(dá)國(guó)家存在差距。
一位業(yè)內(nèi)人士表示,自己多年前到德國(guó)出差時(shí),看到當(dāng)?shù)仄髽I(yè)對(duì)某種煤炭的介紹,“用了整整一張A4紙,各項(xiàng)指標(biāo)一目了然”。而同樣的煤種,當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)“一行字就介紹完了”。
現(xiàn)行的《中國(guó)煤炭分類(lèi)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)于1989年10月1日正式實(shí)施,并于2009年進(jìn)行修訂,2010年正式實(shí)施。
在近日召開(kāi)的2024商品煤質(zhì)量提升與品牌建設(shè)大會(huì)上,《中國(guó)煤炭分類(lèi)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)修訂研討會(huì)同期召開(kāi),依托近年來(lái)煤質(zhì)表征技術(shù)的進(jìn)步,我國(guó)煤炭分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)一步修訂。
除煤炭分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)外,近年來(lái),煤炭行業(yè)不斷加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制,基本建立了商品煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系。
國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新司交通能源處處長(zhǎng)王軍偉表示,針對(duì)煤炭的生產(chǎn)、市場(chǎng)流通、終端利用等環(huán)節(jié),國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局已發(fā)布商品煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)16項(xiàng),包括動(dòng)力用煤、冶金用煤、化工用煤等系列標(biāo)準(zhǔn),形成了服務(wù)于不同工業(yè)部門(mén)的商品煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系。
“后續(xù),我們將根據(jù)各個(gè)區(qū)域的煤質(zhì)特點(diǎn),深挖價(jià)值潛力、煤質(zhì)優(yōu)勢(shì),開(kāi)展定制化、標(biāo)準(zhǔn)化工作的品牌工作,進(jìn)而從國(guó)內(nèi)推向國(guó)際?!倍∪A說(shuō)。
據(jù)介紹,目前煤炭領(lǐng)域直接和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織大概有8個(gè),煤炭領(lǐng)域(不含開(kāi)采)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有600余項(xiàng)。
“值得注意的是,現(xiàn)行的《商品煤質(zhì)量管理暫行辦法》《商品煤質(zhì)量評(píng)價(jià)與控制技術(shù)指南》等,都使用了‘商品煤’這三個(gè)字,而不是‘煤炭產(chǎn)品’。這是因?yàn)?,過(guò)去煤炭供應(yīng)比較緊張,我們更注重生產(chǎn)過(guò)程,對(duì)商品煤概念的關(guān)注相對(duì)較少?!眲⒎逄寡裕捌髽I(yè)初步生產(chǎn)出的是產(chǎn)品,提供給用戶的才是商品。只有成為商品,才能在市場(chǎng)上流動(dòng),才能和消費(fèi)者達(dá)成一致。”
劉峰表示,標(biāo)準(zhǔn)是質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的重要支撐,只有高標(biāo)準(zhǔn)才有高質(zhì)量。商品煤質(zhì)量一系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施應(yīng)用,推動(dòng)了煤炭企業(yè)優(yōu)勝劣汰,保障了煤炭市場(chǎng)規(guī)范、公平競(jìng)爭(zhēng),為行業(yè)樹(shù)立了明確的標(biāo)桿,促進(jìn)了行業(yè)規(guī)范化、精細(xì)化發(fā)展。
在環(huán)保方面作用凸顯
煤炭質(zhì)量與環(huán)境保護(hù)息息相關(guān)。
據(jù)劉峰介紹,隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的日益重視、“雙碳”目標(biāo)的提出,煤炭質(zhì)量在環(huán)保方面的作用更加凸顯。
硫分這一指標(biāo),直接關(guān)系到煤炭燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化硫等有害氣體排放。降低煤炭中的硫分含量,對(duì)于減少大氣污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。
灰分這一指標(biāo),是影響環(huán)境保護(hù)的重要因素。高灰分煤炭在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量灰渣,不僅占用了寶貴的土地資源,還可能對(duì)地下水造成污染。通過(guò)洗選等工藝降低煤炭灰分含量,是實(shí)現(xiàn)煤炭清潔利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
“煤炭企業(yè)應(yīng)積極響應(yīng)國(guó)家環(huán)保政策,努力提高煤炭產(chǎn)品質(zhì)量,為推動(dòng)煤炭行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。”劉峰說(shuō)。
黨的十八大以來(lái),我國(guó)高度重視生態(tài)文明建設(shè)與能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,相繼出臺(tái)了一系列政策文件,煤炭清潔高效利用已提升為國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略的核心內(nèi)容。
“我們需要基于煤炭行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和政策要求,設(shè)定商品煤質(zhì)量提升要求,推動(dòng)煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),提升煤炭產(chǎn)品附加值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?!眲⒎逭f(shuō),“煤炭清潔高效利用的新特征,對(duì)商品煤質(zhì)量提升提出了新要求?!?/span>
一是提高煤炭利用效率。在以煤為主的能源結(jié)構(gòu)下,提高煤炭燃燒效率和熱能效率,能夠減少煤炭資源的浪費(fèi)和損失,有助于減少碳排放,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。
二是控制污染物排放。煤炭污染物主要來(lái)源于煤炭的洗選、提質(zhì)、燃燒等過(guò)程。要從煤炭加工廠設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等全過(guò)程控制污染排放。
三是提升煤炭產(chǎn)品附加值。通過(guò)煤制油、煤制氣、煤制烯烴等深加工項(xiàng)目,提升煤炭附加值和利用率,形成高端產(chǎn)業(yè)鏈;聚焦煤炭開(kāi)采、清潔利用等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展攻關(guān)研究,推動(dòng)煤炭產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)和產(chǎn)品附加值提升;向清潔能源、新材料等領(lǐng)域延伸開(kāi)發(fā)碳纖維、石墨烯等新材料,減少對(duì)煤炭資源的依賴(lài),實(shí)現(xiàn)多元化發(fā)展。
四是推動(dòng)煤炭利用低碳化轉(zhuǎn)型。實(shí)施生物質(zhì)摻燒、綠氫摻燒、碳捕集利用與封存、開(kāi)展碳足跡核算和碳交易活動(dòng)等多種改造方式,拓寬煤電低碳發(fā)電技術(shù)路線,減少碳排放。
“現(xiàn)在各個(gè)行業(yè)都在開(kāi)展碳足跡管理數(shù)據(jù)普查。在煤炭生產(chǎn)領(lǐng)域,我們對(duì)這一概念仍停留在觀望階段。我們亟需跟上形勢(shì),加強(qiáng)碳排放監(jiān)測(cè)與管理,加強(qiáng)煤炭產(chǎn)品碳足跡的識(shí)別與量化研究?!眲⒎逭f(shuō)。
以科技創(chuàng)新加速提質(zhì)
如何提升商品煤質(zhì)量?
國(guó)家能源局原副局長(zhǎng)吳吟認(rèn)為,煤質(zhì)提升需練好內(nèi)功,順應(yīng)能源轉(zhuǎn)型大勢(shì)——電氣化、低碳化、數(shù)字化。煤質(zhì)提升是一個(gè)系統(tǒng)工程,涉及設(shè)計(jì)、建設(shè)、開(kāi)采、運(yùn)輸、洗選、儲(chǔ)存、裝運(yùn)、售后服務(wù)等全過(guò)程。
“在這個(gè)過(guò)程中,煤質(zhì)提升需健全層層明確的質(zhì)量管理體系,持續(xù)依靠科技創(chuàng)新,挖掘數(shù)字技術(shù)潛力?!眳且髡f(shuō)。
“提升商品煤質(zhì)量,必須加強(qiáng)科技創(chuàng)新能力建設(shè)?!眲⒎逋瑯又赋?,“科技不僅是質(zhì)量的核心,也是質(zhì)量提升的根本保障。通過(guò)加大科技創(chuàng)新力度,不斷提高產(chǎn)品技術(shù)含量,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)行業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級(jí),將發(fā)展方式從規(guī)模速度型轉(zhuǎn)向質(zhì)量效率型?!?/span>
在煤炭行業(yè),通過(guò)技術(shù)突破帶來(lái)商品煤質(zhì)量提升的變化正在發(fā)生,越來(lái)越多的煤炭企業(yè)感受到科技提質(zhì)的力量。
為解決傳統(tǒng)人工檢測(cè)方法流程長(zhǎng)、數(shù)據(jù)遲、風(fēng)險(xiǎn)大、結(jié)算周期長(zhǎng)、投入大、運(yùn)行成本高等問(wèn)題,國(guó)家能源集團(tuán)聯(lián)合相關(guān)單位開(kāi)展世界首創(chuàng)的基于融合光譜的煤質(zhì)快速檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究與數(shù)字化管控平臺(tái)建設(shè),目前已在該集團(tuán)9家單位試驗(yàn)近2年,檢測(cè)煤量超5000萬(wàn)噸,實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)“實(shí)時(shí)、透明、共享”。
國(guó)家能源集團(tuán)電科院南環(huán)院黨委書(shū)記、執(zhí)行董事張杰介紹,該技術(shù)可以檢測(cè)6毫米煤樣的熱值、全硫、灰分、全水等指標(biāo),檢測(cè)時(shí)間不超過(guò)2分鐘,一列車(chē)檢測(cè)煤樣量是傳統(tǒng)方法的10萬(wàn)倍,大大提升了樣品代表性和檢測(cè)效率。
為解決傳統(tǒng)煤灰檢測(cè)存在的不足,淮北礦業(yè)集團(tuán)聯(lián)合煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司,開(kāi)展對(duì)煤灰在線測(cè)試灰分識(shí)別系統(tǒng)的技術(shù)研究。
“我們十分重視科技創(chuàng)新對(duì)煤質(zhì)管控的作用。”淮北礦業(yè)集團(tuán)煤炭運(yùn)銷(xiāo)分公司副總經(jīng)理孟慶勇說(shuō),“通過(guò)對(duì)在線系統(tǒng)的元素識(shí)別、環(huán)境干擾因素等研究,我們開(kāi)發(fā)了高精度在線灰分識(shí)別系統(tǒng),解決了現(xiàn)有在線測(cè)灰技術(shù)精度較差等的問(wèn)題?!?/span>
為提升精煤出廠質(zhì)量,山西焦煤集團(tuán)加快推進(jìn)選煤廠智能化建設(shè),以數(shù)智賦能提高洗選效率、精煤產(chǎn)率。在山西焦煤集團(tuán)沙曲選煤廠集控室,由44塊顯示屏組成的高清集控大屏幕,1∶1還原了生產(chǎn)車(chē)間。400余臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備高速運(yùn)轉(zhuǎn),從原煤輸送、重介主洗到浮選等各個(gè)環(huán)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程、參數(shù)指標(biāo),在屏幕上一覽無(wú)余。集控工可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際,隨時(shí)調(diào)整洗選參數(shù),煤質(zhì)穩(wěn)定率在90%以上。
今年7月,潞安化工集團(tuán)與懷柔實(shí)驗(yàn)室山西研究院簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,在高效催化劑制備、高灰熔點(diǎn)煤氣化、煤制高端化學(xué)品、固廢資源化利用、化工裝備制造等方面開(kāi)展技術(shù)研發(fā)合作、科技創(chuàng)新設(shè)施共享,踐行產(chǎn)學(xué)研合作。
劉峰表示,未來(lái),煤炭行業(yè)要不斷加強(qiáng)煤化工技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新,優(yōu)化工藝流程,探索適合我國(guó)國(guó)情的煤化工低能耗發(fā)展道路;加強(qiáng)煉焦煤配煤的技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用,通過(guò)科學(xué)精準(zhǔn)的配煤方案,提高焦炭質(zhì)量,降低煉焦過(guò)程中的能耗與排放;探索煤炭與新能源、新技術(shù)融合發(fā)展路徑,共同推動(dòng)煤炭行業(yè)技術(shù)進(jìn)步、管理創(chuàng)新、質(zhì)量提升和市場(chǎng)拓展。