1.安徽理工大学 材料科学与工程学院 安徽淮南 232001
2.淮南矿业集团选煤分公司 安徽淮南 232001
摘要：本文阐述了煤炭及洁净煤技术在能源系统中的地位。通过分析现实情况，从能源发展和保护环境角度说明了煤炭分选在煤炭洁净过程中的适用性和重要性，并展望了煤炭分选技术的未来发展方向。
关键词：洁净煤技术；环境保护；煤炭分选
1、前言
随着国民经济的发展，煤炭的需求量激增，而出现的世界性能源危机，更让我国认识到加强煤炭的基础能源地位的必要性。能源的发展，能源与环境逐渐成为一个突出的问题，领导和本行业全体同仁一直在为解决这个问题而努力。发展洁净煤技术是国情的需要、时代的选择，而最成熟可靠、最具经济效益的分选技术是最值得发展的。
我国本身就是一个富煤少油的国家，在一次能源消费中，煤炭占70.6%，石油占18.6%，天然气占3.7%，我国以煤为主的能源结构在未来相当长时期内难以改变。据中国煤炭产业协会指出09年我国煤炭产量为30.5亿吨，而中国的消费总量为31.3亿吨，净进口1.03亿吨。这些数据表明了要把煤炭变为洁净能源是对高碳能源低碳化利用、低碳经济发展以及环境保护最大的贡献，在没有找到可持续替代能源之前，发展清洁煤技术是减少二氧化碳排放最现实有效的途径。见表1。
1986年美国率先推出“洁净煤技术示范计划”，主要包含四个方面：(1) 先进的燃煤发电技术（整体煤气化联合循环发电，流化床燃烧，改进燃烧和直接燃煤热机）；(2) 环境保护设备（NOx与SOx控制）；(3）煤炭加工成洁净能源技术（分选、温和气化、液化）；(4）工业应用（炼铁、水泥及其他行业控制硫、氮、灰尘排放和烟气回收洗涤等）。
1995年国务院组织制定了《中国洁净煤技术"九五"计划和2010年发展纲要》，中国洁净煤技术计划框架涉及四个领域（煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化、污染排放控制与废弃物处理），包括十四项技术，即：煤炭分选、型煤、水煤浆；循环流化床发电技术、增压流化床发电技术、整体煤气化联合循环发电技术；煤炭气化、煤炭液化、燃料电池；烟气净化、电厂粉煤灰综合利用、煤层甲烷的开发利用、煤矸石和煤泥水的综合利用、工业锅炉和窑炉。煤炭分选技术作为源头技术，可以脱除煤中50％-80％的灰分和30％-60％的黄铁矿硫，同时有效地提高煤炭的热值，改善燃煤效果，提高运输效率。
洁净煤技术是煤炭在开发和利用过程中旨在减少污染与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等技术，是一项系统的技术集成。随着“后哥本哈根时代”的来临以及全球对气候变化的日益关注，洁净煤技术注定将被赋予新的内涵，面临着前所未有的发展机遇。实施洁净煤技术是中国未来能源战略的选择，它将主要解决三个方面的问题：一是减少煤炭燃烧和利用中产生的污染物；二是降低石油对外依存度；三是提高煤炭燃烧和利用效率。[3]
2、煤炭分选加工的重要性
煤炭的分选加工就是利用煤和杂质（矸石）的物理、化学性质的差异，通过物理、化学或微生物分选的方法使煤和杂质有效分离，并加工成质量均匀、用途不同的煤炭产品的一种加工技术。
2.1 分选方法的分类
按是否用水分为湿法选煤和干法选煤，选煤过程在水、重液或悬浮液中进行的，称为湿法选煤。选煤过程在空气中进行的，称为干法选煤。干法选煤因为可以大大节省水资源，减轻铁路运输,水资源缺乏和铁路运力不足已成为制约我国煤炭工业发展的两大因素。干法选煤是解决这个矛盾的重要方法，因而受到国家有关部门的高度重视，也是一项全世界需要共同研究的课题。
按按选煤方法的不同，可分为物理选煤、物理化学选煤、化学选煤及微生物选煤等。
2.2 分选工艺
分选是一个连续过程，因为煤质的变化，也是个动态的过程，大体上分为入料的预处理、分选、脱介脱水三个环节。
根据入料的性质以及对产品的要求不同，分选工艺会有所变化。炼焦煤选煤厂的工艺流程较为复杂，一般情况采用重介-浮选或重介-跳汰-浮选及跳汰-中煤重介-浮选工艺流程。动力煤选煤厂一般采用较为简单的工艺流程(重介选或跳汰选排矸工艺)，原煤入选上限粒度为100(300)mm,下限粒度为25(13或6)mm。[4]
跳汰选煤在我国运用历史比较悠久，已有70余年，是主要的煤炭分选工艺。据统计，全世界每年入选原煤中，约50％以上采用跳汰分选工艺，而我国60％ 以上的精煤来自跳汰选煤。[5]
重介质分选是当下最流行的选煤方法，发展迅速，分选效率高，适应性强，分选粒度范围宽等优点让它的应用超过了跳汰法。将1982年和2006年两者应用的分量做一个对比，见表2。[6]
浮选作为一种主要的细粒煤分选方法，目的在于降低煤中矿物质的含量，也提高了热力煤的热值和冶金煤的活性组分/惰性组分之比值。[7]
2.3 在洁净煤技术中的作用
国家要求我们要更加注重加强节能环保，为了清洁并高效利用煤炭，必须发展洁净煤技术，作为洁净煤技术的基础——煤炭分选使其后期利用即节能又环保，从某种程度上讲，煤炭质量反映了这一贡献的力度。
2.3.1 提高煤炭质量，减少燃煤污染物排放
煤炭分选可脱除煤中50％-80％的灰分、30％-40％的全硫（或60％-80％的无机硫），燃用分选煤可有效减少烟尘、SO2和NOx的排放。
中国工程院2001年《先进能源技术咨询研究报告》的数据表明：我国SO2和CO2排放量的85%、烟尘的70%和NOx的60%均来自燃煤。各大城市环境监测数据表明，造成城市大气污染的主要原因之一是工业与民用直接燃煤排放的SO2和粉尘。SO2的超标是产生酸雨的主要原因，粉尘是煤烟型污染的主要来源。见表3。[8]
以山西省为例，山西省能源结构以煤为主，煤中硫含量高，且多数无脱硫装置，致使煤炭质量极低，燃烧后排硫量大，为酸雨前体物提供了重要来源。统计数据显示太原市2007年只有3各月的降水水的pH值≥5.6，为非酸雨期。[9]
2.3.2 提高煤炭利用效率，节约能源
无论是动力煤还是炼焦煤，煤炭质量提高将显著提高煤炭利用效率。一些研究表明：炼焦煤的灰分降低1％，炼铁的焦炭耗量降低2.66％，炼铁高炉的利用系数可提高3.99％；发电用煤灰分每增加1％，发热量下降200 J/g-360 J/g，1 kW•h电的标准煤耗增加2g-5g。
多年来,我国商品煤灰分在23%-24%高位徘徊,而大量使用煤炭的火电厂燃煤灰分高达28%-29%(近年降至26%)。灰分增加了不仅产生更多的粉尘，也使其热值降低。某局通过对三年以来出口煤炭的实际操作情况来统计分析灰分与热值关系见表4。[10]
煤质改善对电站生产能力、开工率与效率均有提高。降低了设备的磨损和烟气净化能力的要求，降低发电成本。原料煤灰分降低1%，电站总开工率提高1.2%。
2.3.3 优化产品结构，提高产品竞争能力
发展煤炭分选有利于煤炭产品由单结构、低质量向多品种、高质量转变，实现产品的优质化。若不发展选煤便无法满足市场要求，也不利于选煤厂实现利润最大化。表5[13]显示了某洗煤厂不同产品结构的原煤入选比例数据。
2.3.4 减少运力浪费
由于我国的产煤区多偏西部，煤炭的运量大，运距长，煤炭经过分选，可去除大量杂质。根据铁道部历年统计数据显示（见表6），铁道货运主要就是运输煤炭，洗选加工技术为选煤厂减少了运费，为铁道部货运减轻了压力。
诸多的洁净煤技术都以优质煤为原料，其源头都要在于选煤，各种下游作业都需要优质煤炭的支持，所以说洁净煤技术的源头在于煤炭质量。[11]所以国家相关政策法规规定从事煤炭批发经营，必须独立配备煤炭计量和质量检验设施，配备经培训合格取得上岗资格证书的计量和质量检验专业技术人员。
3、煤炭分选技术的发展
全国原煤产量由2002年的14.15亿吨增加到2007年的25.23亿吨，增长了78.3％；2009年，全国原煤产量完成29.6亿吨，同比增长12.7%。国家的发展需要大量的能源，而大部分能源来自煤炭，煤炭的产量大幅提高就需要更大的厂以及更先进的分选技术给予处理。针对目前煤炭分选领域存在的问题，在设备、工艺、技术等方面需要从以下三方向发展。
3.1 设备的大型化
产量增加后就要求选煤厂处理能力扩大，在新厂建设和老厂扩能升级改造过程中，设备的大型化问题是直接关系到升级能否成功的主要因素。其次，设备的大型化还能降低建厂、加工成本。[16]
3.2 低品质煤的分选加工利用
煤炭是属于一次能源，不可再生，在逐日的开采利用过后，它的总量在减少。另一方面，每个矿在开采的过程中，并不一定采掘的完全干净，在以后再次开采时，煤质就大幅度的降低了。对于这种低品质煤的分选加工是需要所有人共同面对的。
3.3 干法分选技术
针对世界性缺水的特点，积极开发运用干法选煤技术，扩大选煤技术覆盖面。从中国煤田地质总局组织完成的第三次全国煤田预测资料上看，煤炭探明地质储量全国前七名（山西、内蒙、新疆、陕西、贵州、宁夏、甘肃）均为缺水地区。干法分选还不产生废水污染的问题，减少了工艺环节，节约选煤废水治理的费用。
4、结语
选煤技术作为洁净煤技术的首要环节，为洁净煤利用提供了前提和保障，具有无可比拟的重要性，加大选煤技术的研究深度和新技术的开发力度是选煤行业人员的责任，也是对全国乃至全世界人民的贡献。国家能源局在2010年7月发布的《新兴能源产业振兴规划》中，洁净煤技术位列其中，这更加增加了我们搞好分选技术的应用和开发的信心。
参考文献：
[1]姚强.洁净煤技术：节能减排的最现实选择 [J] .中国高新技术企业，2010，(2)： 98-99.
[2] 陈清如，刘炯天.中国洁净煤 [M] .徐州：中国矿业大学出版社，2009.9-15.
[3] 谢广元，等.选矿学 [M] .徐州：中国矿业大学出版社，2OO1.
作者简介：
张立海（1987—），男，本科，工程硕士在读，工程师，从事选煤厂运营工作。
论文作者:张立海
论文发表刊物:《基层建设》2016年第33期
论文发表时间:2017/3/3
标签：煤炭论文; 选煤论文; 技术论文; 能源论文; 洁净煤论文; 灰分论文; 加工论文; 《基层建设》2016年第33期论文;