做好商品煤質(zhì)量提升這篇文章

國家能源集團加快基于融合光譜的煤質(zhì)快速檢測關(guān)鍵技術(shù)研究與數字化管控平臺建設，累計檢測煤量超5000萬(wàn)噸;山東能源集團田陳煤礦按照“煤質(zhì)是設計出來(lái)的”理念，根據各礦煤層自然條件，優(yōu)化不同工作面開(kāi)拓布局;皖北煤電集團招賢礦業(yè)公司加強煤炭銷(xiāo)售和市場(chǎng)調研，及時(shí)掌握客戶(hù)生產(chǎn)情況、用煤需求和質(zhì)量意見(jiàn)……近日，在2024年全國“質(zhì)量月”活動(dòng)期間，各煤炭企業(yè)煤質(zhì)提升工作持續有序開(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)量強國建設綱要》部署，深入推動(dòng)全民質(zhì)量行動(dòng)，今年9月，市場(chǎng)監管總局、中央宣傳部、最高人民法院、最高人民檢察院、國家發(fā)展改革委等27個(gè)部門(mén)以“加強質(zhì)量支撐 共建質(zhì)量強國”為主題，聯(lián)合開(kāi)展2024年全國“質(zhì)量月”活動(dòng)。

對于煤炭行業(yè)而言，“加強質(zhì)量支撐”意義深遠。黨的二十屆三中全會(huì )提出，要健全煤炭清潔高效利用機制。“我們用什么支撐清潔高效利用機制建立?商品煤質(zhì)量提升是重要方面。”中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì )副會(huì )長(cháng)劉峰表示。

“我國每年煤炭消費量近50億噸，首先要認清煤質(zhì)，才能實(shí)現煤炭的清潔高效利用。”全國煤炭標準化技術(shù)委員會(huì )秘書(shū)長(cháng)、中國煤炭科工集團首席科學(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(cháng)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)標準修訂、提升商品煤質(zhì)量等方面做了一系列工作，持續提升煤炭生產(chǎn)、加工、物流和應用全過(guò)程煤質(zhì)技術(shù)監督水平，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)量強國”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)。

據介紹，常用的煤炭指標有灰分、全水分、分析水、硫分、發(fā)熱量、揮發(fā)分、固定碳、焦渣特征、結焦性、黏結性等。這些指標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，煤炭質(zhì)量研究發(fā)揮著(zhù)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)是后續礦井開(kāi)發(fā)的重要基礎依據。特定的煤田，煤炭資源是什么種類(lèi)?是怎樣的品位品級?需要針對相關(guān)特性開(kāi)展煤炭工藝性質(zhì)評價(jià)研究，查明煤田煤質(zhì)及其變化規律。

在開(kāi)采階段，對于任何一個(gè)礦區、井田、煤層、產(chǎn)品，煤質(zhì)指標都會(huì )不可避免地出現波動(dòng)。需要根據勘探資料評價(jià)煤質(zhì)波動(dòng)性，指導開(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)濟性，也影響了煤炭?jì)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)量的穩定性，提升經(jīng)濟效益。”丁華說(shuō)。

在洗選加工階段，生產(chǎn)的煤炭通過(guò)運輸皮帶進(jìn)入洗選系統后，經(jīng)過(guò)不同設備和工藝，最終進(jìn)入不同產(chǎn)品倉。這個(gè)環(huán)節是煤炭提質(zhì)增效的“重頭戲”。根據煤質(zhì)平衡產(chǎn)品結構，是洗選加工階段的重要工作。

例如，開(kāi)灤集團范各莊礦業(yè)公司充分掌握不同煤層的洗選特性，通過(guò)調整洗選參數，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)濟效益。

在利用環(huán)節，揮發(fā)分、發(fā)熱量和黏結指數等指標對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;黏結指數高的煤炭在煉焦過(guò)程中具有更好的結焦性能，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。在這些原理的指導下，結合具體問(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。”丁華說(shuō)。

據中國煤炭科工集團煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司煤炭檢測中心(國家煤炭質(zhì)量檢驗檢測中心)黨總支書(shū)記、副總經(jīng)理張博介紹，從1984年我國首次引進(jìn)機械化采樣系統到2002年開(kāi)始機械化采樣國產(chǎn)化進(jìn)程，再到2022年開(kāi)始探索采樣系統智能化、數字化、無(wú)人化;從1999年推出煤炭聯(lián)合自動(dòng)制樣設備到2012年首次提出“無(wú)人值守”煤樣自動(dòng)制樣系統，再到如今我國開(kāi)始自主研發(fā)設計生產(chǎn)煤炭機器人制樣系統……我國煤炭采樣、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)轉型升級中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。”張博說(shuō)。

煤質(zhì)指標不斷規范

煤炭種類(lèi)眾多、特性復雜。雖然我國煤炭質(zhì)量標準體系相對齊全，但由于管理粗放、標準執行不到位，在實(shí)際煤炭流通交易環(huán)節，產(chǎn)品質(zhì)量表述與一些發(fā)達國家存在差距。

一位業(yè)內人士表示，自己多年前到德國出差時(shí)，看到當地企業(yè)對某種煤炭的介紹，“用了整整一張A4紙，各項指標一目了然”。而同樣的煤種，當時(shí)在國內“一行字就介紹完了”。

現行的《中國煤炭分類(lèi)》國家標準于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)量提升與品牌建設大會(huì )上，《中國煤炭分類(lèi)》國家標準修訂研討會(huì )同期召開(kāi)，依托近年來(lái)煤質(zhì)表征技術(shù)的進(jìn)步，我國煤炭分類(lèi)標準將進(jìn)一步修訂。

除煤炭分類(lèi)標準外，近年來(lái)，煤炭行業(yè)不斷加強關(guān)鍵技術(shù)標準研制，基本建立了商品煤質(zhì)量標準體系。

國家市場(chǎng)監督管理總局標準創(chuàng )新司交通能源處處長(cháng)王軍偉表示，針對煤炭的生產(chǎn)、市場(chǎng)流通、終端利用等環(huán)節，國家市場(chǎng)監督管理總局已發(fā)布商品煤質(zhì)量標準16項，包括動(dòng)力用煤、冶金用煤、化工用煤等系列標準，形成了服務(wù)于不同工業(yè)部門(mén)的商品煤質(zhì)量標準體系。

“后續，我們將根據各個(gè)區域的煤質(zhì)特點(diǎn)，深挖價(jià)值潛力、煤質(zhì)優(yōu)勢，開(kāi)展定制化、標準化工作的品牌工作，進(jìn)而從國內推向國際。”丁華說(shuō)。

據介紹，目前煤炭領(lǐng)域直接和相關(guān)的標準化組織大概有8個(gè)，煤炭領(lǐng)域(不含開(kāi)采)相關(guān)標準有600余項。

“值得注意的是，現行的《商品煤質(zhì)量管理暫行辦法》《商品煤質(zhì)量評價(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’。這是因為，過(guò)去煤炭供應比較緊張，我們更注重生產(chǎn)過(guò)程，對商品煤概念的關(guān)注相對較少。”劉峰坦言，“企業(yè)初步生產(chǎn)出的是產(chǎn)品，提供給用戶(hù)的才是商品。只有成為商品，才能在市場(chǎng)上流動(dòng)，才能和消費者達成一致。”

劉峰表示，標準是質(zhì)量基礎設施的重要支撐，只有高標準才有高質(zhì)量。商品煤質(zhì)量一系列國家標準的實(shí)施應用，推動(dòng)了煤炭企業(yè)優(yōu)勝劣汰，保障了煤炭市場(chǎng)規范、公平競爭，為行業(yè)樹(shù)立了明確的標桿，促進(jìn)了行業(yè)規范化、精細化發(fā)展。

在環(huán)保方面作用凸顯

煤炭質(zhì)量與環(huán)境保護息息相關(guān)。

據劉峰介紹，隨著(zhù)全球對環(huán)境保護的日益重視、“雙碳”目標的提出，煤炭質(zhì)量在環(huán)保方面的作用更加凸顯。

硫分這一指標，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，對于減少大氣污染、保護生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

灰分這一指標，是影響環(huán)境保護的重要因素。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)現煤炭清潔利用的關(guān)鍵環(huán)節。

“煤炭企業(yè)應積極響應國家環(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)綠色轉型貢獻力量。”劉峰說(shuō)。

黨的十八大以來(lái)，我國高度重視生態(tài)文明建設與能源結構轉型，相繼出臺了一系列政策文件，煤炭清潔高效利用已提升為國家能源發(fā)展戰略的核心內容。

“我們需要基于煤炭行業(yè)發(fā)展現狀和政策要求，設定商品煤質(zhì)量提升要求，推動(dòng)煤炭行業(yè)轉型升級，提升煤炭產(chǎn)品附加值和市場(chǎng)競爭力。”劉峰說(shuō)，“煤炭清潔高效利用的新特征，對商品煤質(zhì)量提升提出了新要求。”

一是提高煤炭利用效率。在以煤為主的能源結構下，提高煤炭燃燒效率和熱能效率，能夠減少煤炭資源的浪費和損失，有助于減少碳排放，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化和經(jīng)濟可持續發(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(chǎng)設計、建設、運營(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，減少對煤炭資源的依賴(lài)，實(shí)現多元化發(fā)展。

四是推動(dòng)煤炭利用低碳化轉型。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(xiàn)，減少碳排放。

“現在各個(gè)行業(yè)都在開(kāi)展碳足跡管理數據普查。在煤炭生產(chǎn)領(lǐng)域，我們對這一概念仍停留在觀(guān)望階段。我們亟需跟上形勢，加強碳排放監測與管理，加強煤炭產(chǎn)品碳足跡的識別與量化研究。”劉峰說(shuō)。

以科技創(chuàng )新加速提質(zhì)

如何提升商品煤質(zhì)量?

國家能源局原副局長(cháng)吳吟認為，煤質(zhì)提升需練好內功，順應能源轉型大勢——電氣化、低碳化、數字化。煤質(zhì)提升是一個(gè)系統工程，涉及設計、建設、開(kāi)采、運輸、洗選、儲存、裝運、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，持續依靠科技創(chuàng )新，挖掘數字技術(shù)潛力。”吳吟說(shuō)。

“提升商品煤質(zhì)量，必須加強科技創(chuàng )新能力建設。”劉峰同樣指出，“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)結構優(yōu)化和轉型升級，將發(fā)展方式從規模速度型轉向質(zhì)量效率型。”

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。

為解決傳統人工檢測方法流程長(cháng)、數據遲、風(fēng)險大、結算周期長(cháng)、投入大、運行成本高等問(wèn)題，國家能源集團聯(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)快速檢測關(guān)鍵技術(shù)研究與數字化管控平臺建設，目前已在該集團9家單位試驗近2年，檢測煤量超5000萬(wàn)噸，實(shí)現煤質(zhì)檢測數據“實(shí)時(shí)、透明、共享”。

國家能源集團電科院南環(huán)院黨委書(shū)記、執行董事張杰介紹，該技術(shù)可以檢測6毫米煤樣的熱值、全硫、灰分、全水等指標，檢測時(shí)間不超過(guò)2分鐘，一列車(chē)檢測煤樣量是傳統方法的10萬(wàn)倍，大大提升了樣品代表性和檢測效率。

為解決傳統煤灰檢測存在的不足，淮北礦業(yè)集團聯(lián)合煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，開(kāi)展對煤灰在線(xiàn)測試灰分識別系統的技術(shù)研究。

“我們十分重視科技創(chuàng )新對煤質(zhì)管控的作用。”淮北礦業(yè)集團煤炭運銷(xiāo)分公司副總經(jīng)理孟慶勇說(shuō)，“通過(guò)對在線(xiàn)系統的元素識別、環(huán)境干擾因素等研究，我們開(kāi)發(fā)了高精度在線(xiàn)灰分識別系統，解決了現有在線(xiàn)測灰技術(shù)精度較差等的問(wèn)題。”

為提升精煤出廠(chǎng)質(zhì)量，山西焦煤集團加快推進(jìn)選煤廠(chǎng)智能化建設，以數智賦能提高洗選效率、精煤產(chǎn)率。在山西焦煤集團沙曲選煤廠(chǎng)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余臺生產(chǎn)設備高速運轉，從原煤輸送、重介主洗到浮選等各個(gè)環(huán)節生產(chǎn)過(guò)程、參數指標，在屏幕上一覽無(wú)余。集控工可根據生產(chǎn)實(shí)際，隨時(shí)調整洗選參數，煤質(zhì)穩定率在90%以上。

今年7月，潞安化工集團與懷柔實(shí)驗室山西研究院簽訂戰略合作協(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，探索適合我國國情的煤化工低能耗發(fā)展道路;加強煉焦煤配煤的技術(shù)研發(fā)與應用，通過(guò)科學(xué)精準的配煤方案，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。