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低品质煤提质利用提上日程

文章来源: 《中国能源报》(2020年12月07日 第16 版)   发布时间: 2020-12-10 14:21:49   点击次数: 0

  “新建、改扩建煤矿应配套煤炭洗选设施,有效提高煤炭产品质量,强化洗选过程污染治理。”日前,生态环境部、国家发展改革委、国家能源局下发的《关于进一步加强煤炭资源开发环境影响评价管理的通知》,再次为煤炭清洁利用“加码”,强调洗选设施应是新建、改扩建煤矿的“标配”。中国煤炭加工利用协会相关负责人对记者表示,这也将利好低品质煤提质利用,降低运煤过程中不必要的能耗和成本。

  值得注意的是,由于资源禀赋条件差,我国有相当一部分高含灰、高含硫、高含水的低品质煤。在清洁高效的高要求、高标准下,低品质煤该如何寻求“出路”?

  低品质煤占四成

  中国矿业大学国家煤加工与洁净化工程技术研究中心常务副主任桂夏辉告诉记者,早在2011年,刘炯天院士担任首席科学家的“低品质煤大规模提质利用的基础研究”国家973计划项目团队便对低品质煤赋予了最早定义。低品质煤是指矿物、硫、水等杂质含量高的煤炭或煤炭分选产品,无论它是什么样的煤阶与煤种,都因其高含杂而难利用或无法应用。这种低品质煤的资源量,占了近我国煤炭资源总量的40%。低品质煤由于无法直接利用或得不到合理利用,会造成巨大的资源浪费;若达不到燃烧与转化的利用条件,又会造成燃烧利用效率低、污染严重等后果。

  多位业内人士表示,对低品质煤进行大规模提质利用,不仅对能源持续供给具有重大战略意义,也是促进煤炭工业转型升级和向燃料、原料并举转变的重要途径。

  据先容,现阶段我国东中部地区煤炭产量基本维持稳定,西部地区产能持续增长。其中,东部许多炼焦煤产地煤炭呈高灰化;西部煤炭主要为低变质煤,开发利用难度大;西北地区以低变质烟煤为主;内蒙古自治区东中部、东北部分地区和云南以褐煤为主。“我国煤炭呈现西部煤炭低阶化、焦肥煤等中高阶煤炭高灰化的特点。”桂夏辉说。

  另外,相关数据显示,我国煤炭年运输量超20亿吨,平均运距在600公里以上,占到铁路运力一半以上。由于低品质煤的主要特点是水分、灰分等含量比较大,如果不经洗选加工和提质而直接运输,不可避免地增加了无效能耗。

  上述中国煤炭加工利用协会人士告诉记者,这部分比例有的甚至高达60%,增加运输成本的同时还造成环境污染。桂夏辉进一步指出,通过煤炭加工可至少排除20%杂质,节约运力20%以上。由于我国煤炭生产与消费逆向分布,有必要通过煤炭洗选加工实现有效运输。

  难以大规模加工利用

  洗选加工是煤炭清洁利用的基础和前提已逐渐成为行业共识。记者了解到,每分选1亿吨煤,可脱除黄铁矿硫150万吨,成本远低于烟气脱硫;同时可脱除20%-30%的矿物质,减少2000-3000万吨运力,此外,燃用分选精煤还可节约煤炭10-15%。桂夏辉先容,目前提升煤炭品质实现洁净化的方法主要有两种:一种是通过分离加工,把高含灰、硫、水等杂质的煤炭变成洁净化的燃料或原料;另一种是通过配煤、成型、制浆等调质加工手段,改变煤炭产品的形态与性质。

  “低品质煤热值低,有必要通过提质利用,提高煤炭单位质量的有效能源利用率。”上述中国煤炭加工利用协会人士指出。针对低品质煤的加工和洁净,目前主要方式包括湿法选煤和干法选煤。具体的技术有多流态梯级强化浮选技术、高精度重介精选技术及装备、低品质煤浮选提质界面调控与流动强化技术、模块式高效干法分选技术、高性能大型振动筛分技术、TDS智能干选技术等。

  桂夏辉认为,通过国家973计划项目“低品质煤大规模提质利用的基础研究”的研究,揭示了低品质煤中矿物、硫、水等杂质的赋存状态和体相结构,初步建立了低品质煤提质及综合利用的多相多尺度动力学机制与工程基础,为后续关键技术的开发和工程示范奠定了理论基础,后续需要集中理论攻克低品质大规模提质利用的卡脖子问题。上述中国煤炭加工利用协会人士指出,对低品质煤大规模加工利用,装备大型化、智能化等问题还处于攻关阶段,同时,油灰难分离、污水处理难度大等技术瓶颈也有待突破。

  从单纯分离到综合利用

  尽管应用受限较大,但在桂夏辉看来,对低品质煤炭大规模深度开发应尽快提上日程。“伴随学科间交叉融合发展,未来通过基础研究进一步揭示相关机理、不断开发核心关键技术,有望推进大规模的工业化技术转化。”

  对此,上述中国煤炭加工利用协会人士也指出,低品质煤资源量大,实现低品质煤炭的清洁高效利用,对保障区域能源安全和化工原材料供应稳定影响深远。随着产煤重心西移,我国煤炭资源中低品质煤总量还在增加。在2060碳中和目标下,低品质煤进行提质利用意义重大。

  “对资源储量大、反应活性好、富油率高的低品质煤进行分质梯级利用,可以实现煤炭使用价值和经济价值的最大化。”上述人士还建议,一方面,粉煤热解、油灰分离等工程难题有待攻克,另一方面,应支撑引导开展油、气、化、电多联产低品质煤分质利用工业化示范。

  现阶段,选煤理念已发生变化,桂夏辉表示,未来煤加工与洁净化,应该从单纯分离分选提供高质量产品,向伴生与低品质资源综合利用转变。“绿色选煤技术体系建设将是未来发展方向。煤加工与洁净化工程技术,不仅要把天然、二次、人工等多种类别的煤炭资源分离、提取、加工成原料、燃料、材料等有用产品,同时还要实现二次资源利用与环境友好。”

 

《中国能源报》记者 武晓娟

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