煤炭的开采与加工：洁净煤技术-北极星火力发电网

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采煤向来是一项最艰苦的工作，当前正在花较大的力量来改善工作条件。根据煤炭资源的埋藏深度不同，一般可分为矿井开采(埋藏较深)和露天开采(埋藏较浅)两种方式。可露天开采的资源量在总资源量中的比重大小，是衡量开采条件优劣的重要指标，我国可露天开采的储量仅占7.5%，美国为32%，澳大利亚为35%；矿井开采条件的好坏与煤矿中含瓦斯的多少成反比，我国煤矿中含瓦斯比例高，高瓦斯和有瓦斯突出的矿井占40%以上。我国采煤以矿井开采为主，如山西、山东、徐州及东北地区大多数采用这一开采方式，也有露天开采，如内蒙古霍林河煤矿就是我国最大的露天矿区。

煤炭的加工

中国以煤为主的一次能源格局在相当长时期内难以改变。以煤为主的主要问题是能源利用效率低、环境污染严重。煤炭利用前的煤炭加工就是通过煤炭洗选、动力配煤、型煤、水浆煤等加工技术，使煤炭高效、洁净地转化为电能、液体燃料、气体燃料，从而解决能源利用效率低、环境污染严重等问题。煤炭加工是洁净煤技术的重要组成部分，包括煤炭洗选、动力配煤、型煤、水煤浆、气化、液化等。

1、煤炭洗选技术

煤炭洗选又称选煤，是利用煤和杂质(矸石)的物理、化学性质的差异，通过物理、化学或微生物分选方法使煤和杂质有效分离，并将煤加工成质量均匀、用途不同的煤炭产品。按选煤方法的不同，可分为物理选煤、物理化学选煤及微生物选煤等。煤炭洗选有以下作用：

(1)提高煤炭质量，减少燃煤污染物排放。煤炭洗选可脱除煤中50%～80%的灰分、30%～40%的全硫(或60%～80%的无机硫)，燃用洗选煤可有效减少烟尘、SO2和NOX的排放，按全国原煤平均质量计算，每洗1亿吨动力煤一般可减排60万～70万吨SO2，去除矸石1600万吨。

(2)提高煤炭利用效率，节约能源。煤炭质量提高，将显著提高煤炭利用效率。一些研究表明：炼焦煤的灰分每降低1%，炼铁的焦炭耗量可降低2.66%，炼铁高炉的利用系数可提高3.99%；生产合成氨时使用洗选的无烟煤可节煤20%；发电用煤灰分每降低1%，发热量增加200焦/克～360焦/克(1卡约为4.2焦耳)，每度电的标准煤耗下降2克～5克；工业锅炉和窑炉使用洗选煤，热效率可提高3%～8%。

(3)优化产品结构，提高产品竞争力。发展煤炭洗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。我国的煤炭消费用户多，对煤炭质量和品种的要求不断提高。有些城市要求煤炭硫分小于0.5%，灰分小于10%，而全国生产的原煤中可达到该质量要求的比例非常低，若不发展选煤便无法满足市场要求。

(4)减少运力浪费。由于中国的产煤区多远离用煤多的经济发达地区，煤炭的运量大、运距长，平均煤炭运距约为600公里，中国铁路运力一直非常紧张。煤炭经过洗选，可去除大量杂质，节省运力。

2、动力配煤技术

动力配煤技术是以煤化学、煤的燃烧动力学和煤质测试等学科和技术为基础，将不同类别、不同质量的单种煤，通过筛选、破碎、按不同比例混合和配入添加剂等过程，提供可满足不同燃煤设备要求的煤炭产品的一种成本较低、易工业化实施的技术。通过动力配煤，可充分发挥单种煤的煤质优点，克服单种煤的煤质缺点，生产出与单种动力用煤的化学组成、物理性质和燃烧特性完全不同的“新煤种”，达到提高效率、节约煤炭资源和减少污染物排放的目的。

动力配煤技术的作用和意义：

(1)在满足燃煤设备对媒质要求的前提下，采用动力配煤技术可最大限度地利用低值煤，或充分利用当地现有煤炭资源；

(2)保证燃煤特性与用煤设备的设计参数相匹配，提高设备热效率，节约煤炭；

(3)通过“均质化”来保证燃煤质量的稳定，保证用煤设备正常、高效运行；

(4)按不同地区对大气环境、水质的要求，将不同品质的煤相互配合，可以调节煤中硫分及氮、氯、砷、氟等有害元素含量，减少SO2、NOX及有害元素的排放，最大限度地满足环境保护要求。

3、型煤技术

型煤是把一种或数种煤粉与一定比例的粘结剂或固硫剂混合，在一定压力下加工形成的、具有一定形状和一定物理化学性能的煤炭产品。工业层燃锅炉、工业窑炉燃用型煤与燃用原煤相比，前者能显著提高热效率，减少燃煤污染。

型煤按用途可分为民用型煤和工业型煤。蜂窝煤是民用型煤的主要品种；工业型煤的主要形状有椭圆形、笼形、中凹形、枕形、马赛克形、圆柱形、砖形等。

工业型煤生产从20世纪60年代开始，主要是气化型煤和动力型煤。

(1)气化型煤。20世纪60年代为解决化肥造气用无烟块煤的缺乏问题，中国相继开发了石灰碳化煤球、纸浆黏土煤球、腐植酸盐煤球、黏土煤球等成型技术，其中石灰碳化煤球产量最大，现有生产线600多条，在中小型化肥厂仍广泛使用，产量约为2000万吨/年。

(2)动力型煤。动力型煤是作为燃料用的型煤(包括工业动力型煤和民用型煤)，主要是指工业动力型煤。工业动力型煤主要用做工业锅炉、工业窑炉、机车等的燃料。在燃料中加入一定生物质混合后生产的煤为生物质型煤。

4、水煤浆技术

水煤浆技术是20世纪70年代世界范围内的石油危机中产生的一种以煤代油的煤炭利用新方式。其主要技术特点是将煤炭、水、部分添加剂加入磨机中，经磨碎后成为一种类似石油一样的可以流动的煤基流体燃料。

水煤浆的质量浓度一般为65%～70%，黏度为(1±0.2)Pa.s(常温下，1/100秒剪切率)，其中煤炭最大颗粒的粒径小于0.3毫米，平均粒径小于50微米，发热量为4600-4800千卡/千克，浆体稳定期大于3个月不发生硬沉淀。

水煤浆具有较好的流动性和稳定性，可以像石油产品一样储存、运输，并且具有不易燃、不污染的优良特性，是目前比较经济和实际的清洁煤代油燃料。由于水煤浆是采用洗精煤制备，其灰分、硫分较低(一般要求干基灰分小于10%、硫分小于0.5%)，在燃烧过程中，水分的存在可降低燃烧火焰中心温度、抑制氮氧化物的产生量。另外，水煤浆自煤炭进入磨机后即可以采用管道、罐车输送，不会造成煤炭运输和储存污染，具有较好的环保效果。

水煤浆作为一种代油燃料，可以代替重油和原油用于锅炉和各种窑炉燃烧。其主要优点在于：

(1)燃烧效果好。水煤浆黏度低于重油，易于调节，最低负荷可调至40%。替代重油在锅炉中燃烧时，燃烧效率可达96%～99%，锅炉效率在90%左右，达到燃油等同水平，燃烧调节方便，运行稳定可靠。

(2)环保效果明显。由于水煤浆燃烧温度在1200℃～1300℃,比燃油和粉煤温度低100℃～150℃，水煤浆本身的硫分和灰分低等原因，燃用水煤浆后SO2和NOX的排放浓度较低；另外在水煤浆制备过程中可以加入脱硫剂，达到脱硫效果，脱硫率可达40%；环境效果好，无噪声；排渣活性好，燃烧后的灰渣可以综合利用，作为水泥掺合料，没有二次污染。

(3)工艺上有许多优越性。在制浆过程中应用湿式球磨机，磨浆温度低(50℃～60℃)，安全可靠；精煤水煤浆含灰分低，锅炉受热面磨损低于燃煤，维修费用低；不需炉前备煤系统和备煤场，排灰灰场占地仅为燃煤的1/4。

(4)改烧水煤浆投资低于改烧粉煤。水煤浆代油可充分利用原有设备，生产流程简化，投资省。与改烧粉煤相比，改烧水煤浆的费用仅为改烧粉煤的1/3～1/2，改造时间仅为改烧粉煤的1/3，燃油锅炉改烧水煤浆后经济效益显著。

近两年中国国内石油价格随着国际石油价格的上涨而上涨，用油企业不堪重负，纷纷将眼光转向其他代油燃料。由于水煤浆性质像油，价格稳定，又有一定的环保作用，成为原烧油企业首选的代油燃料。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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