保護地球，不僅在今日

而在于努力改善地球圖片環境的每一天

神州深知節能低碳不應停留在表面

加速研發及應用

先進煤炭洗選節能減排工藝和技術

為實現雙碳目標

提供煤炭洗選行業人的智慧和貢獻

已成為神州的責任和使命

雙碳形勢下選煤企業的“理想型”

我國基本國情和發展階段，決定了煤炭能源轉型的重要任務之一是煤炭清潔高效利用。煤炭清潔高效利用技術涉及煤炭高效綠色洗選，煤清潔高效利用等諸多環節。因此煤炭洗選行業在碳達峰與碳中和政策下應積極做出自己的貢獻。目前在煤炭分選加工領域濕法分選技術仍占據主導地位。濕法分選特別是重介選工藝仍然是我國煤炭洗選加工的主流工藝方法，具有處理能力大，有效分選粒度范圍寬，分選精度高, 降灰顯著等優勢。但濕法分選也存在較大的局限性:1) 能耗高。工藝流程復雜，設備多，投資大，運營成本高，電耗達到5-10kwh/t, 水耗，介耗和煤泥水處理藥劑消耗大。2）水洗效果差。動力煤精煤水分增加，抵消了部分降灰效果，熱值提升不顯著。3）環保壓力。處理易泥化煤產生大量高水分煤泥。低階煤自身遇水易泥化，采用濕法分選后，煤泥水處理系統負荷增加，煤泥產品水分高，冬季儲運困難。4）水資源壓力。我國煤炭分布不均衡，70%以上分布在干旱缺水的西部地區，采用耗水量較大的濕法分選，加劇地方水資源短缺的困難。

近年來煤炭干選技術發展迅猛，通過創新和技術進步，在單元設備處理能力，分選精度， 環保效果和智能化方面取得重要進展。涌現出大型復合式干法分選機、光電(智能)干選機、新一代干法重介質流化床分選機等一系列干選設備。干選技術不用水、不用介質、無水處理藥劑消耗，系統簡單的優勢，彌補了濕法選煤的不足，響應了當下煤炭行業節能、減排、降耗等政策號召，其中復合式干選和光電類塊煤智能分選已經在國內選煤廠和煤礦井下獲得大規模應用。

干法動力煤選煤廠不用水，使用簡化的分選工藝和數量較少的設備即可達到濕法分選的效果， 噸煤電耗一般在2.5-3.5kWh范圍內，干選節能優勢明顯。因此在滿足分選指標和精煤質量要求的前提下，應該優先選擇合理的干法選煤工藝，降低能耗滿足國家標準要求值得設計者思考。

應用干選技術可有效降低選煤電耗

現代選煤廠規模龐大，水洗工藝耗電量高， 雖然采取高效節能機電設備， 但節能效果有限。一方面可采用干選工藝部分或全部替代水洗工藝 ，另一方面干選廠本身也通過干選給優化設計進一步挖潛節能潛力。干選廠能耗包括干選機，原煤和各產品儲運設備，機修，照明，化驗室等電耗，以及與上述有關的線路和變壓器的電損失。雖然總體干選工藝單位能耗低于水洗，部分建或改擴建的動力煤干選廠企業電力單耗準入值符合單耗限額2級標準，但傳統干選廠單位電耗一般為3kWh 左右，不能滿足先進值的指標要求。通過合理選擇干選設備及優化分選工藝流程設計等手段可以達到進一步降低干選單為能耗的目的。

>50mm大塊煤光電分選替代水洗

大部分動力煤選煤廠均設置有塊煤選矸系統，大塊煤的篩分揀矸系統主要靠人工分選。檢出塊精煤后破碎進入重介或跳汰水洗系統再分選。人工撿矸存在的問題：1）環境惡劣。工人勞動強度大，噪音和粉塵大，生產效率低；2）分選效率。在夾矸煤較多，矸石表面形狀及顏色與塊精煤差異不大時，較難識別，手選塊煤中含矸率高，灰分高.必須破碎再洗選。另外，手選矸石中含煤率也常超標。

近年來光電類塊煤智能干選機開始獲得大規模應用，目前人工撿矸工藝正在被機械排矸所淘汰其中以X射線類智能干選為流行。X射線智能干選機優勢包括：（1）分選粒度范圍寬，處理量大。比較適合處理50-300mm的原煤，原煤水分大小對塊煤分選沒有影響，單通道干選機處理量可達240t/h。（2）分選精度高。對易選及中等可選動力煤的分選精度介于跳汰和重介淺槽之間。（3）自動化程度高。設備運行過程中有人巡視無人值守。（4）分選費用低，噸煤電耗低于2kWh/t。（5）模塊化設計，建設周期短。典型塊煤光電分選工藝取代塊煤水洗工藝流程見圖1。部分X射線分選機耗電統計見表1。因此在塊煤分選工藝選擇中， 應優先選用 X射線分選機替代人工撿矸，取消手選作業。在老廠改造過程中，如光電分選機可全部或部分替代+50mm塊煤動篩跳汰或重介淺槽分選，節省投資和電費。

圖1  >50mm大塊煤光電分選替代水洗工藝流程舉例

表1  部分X射線塊煤分選機耗電統計

復合式干選取代水洗

50-13mm中塊煤分選對比

常用的50-13mm中塊煤分選工藝：有重介質分選機選矸和跳汰排矸以及復合式干選。重介質分選機分選效果精度高，但系統復雜。動篩跳汰機選矸具有工藝系統簡單、輔助設備少、占地面積小、加工成本低等優點。但重介分選和跳汰分選均需配備煤泥水系統，不適合易泥化或褐煤等低階煤的塊煤分選；水洗低密度的不粘煤時，由于其密度低，硬度較低，強度較小，在水洗和脫水過這種水洗過程中塊煤易破碎，一般塊煤破碎率可達5%左右。復合干法選煤與水洗分選方法相比優點有：a）該法可在2.0g/cm3密度以上分選，矸石產品灰分高熱值低；b）對80～6mm物料分選精度較高，可以達到水洗跳汰分選精度，適合80-6mm中塊煤分選排矸；c）床面振動幅度小，對塊煤破碎率低（<1%），干選降低了塊煤破碎率。

為比較重介分選和復合式分選的分選效果， 以同煤集團色連一礦+13mm塊煤分選對比為例，該礦原煤高密度物含量高，灰分高，易泥化，高密度排矸時中間密度物含量少，可選性為易選。色連一礦選煤廠現采用重介淺槽分選+25mm塊精煤， 2018年部分月份生產化驗結果如下表：

表2 重介淺槽濕法分選+25mm煤質分析

濕法分選后塊精煤全水接近28%，水分較原煤增加約4.5%，由于灰水相抵，影響了塊精煤質量。而同期干選試驗（表3）結果表明，干選后+25mm塊精煤全水在24-25%范圍內，在灰分接近的情況小，干選塊精煤水分比重介塊精煤水分低2-3%，干選精煤熱值比水洗精煤高約200-300kcal/kg。考慮到投資運營成本和電耗高的問題，重介水洗方案和干選相比沒有優勢。因此在分選可選性為易選且易泥化的50-13mm塊煤時應該優先選用干法分選設備以降低能耗。

表3 干法分選塊煤效果分析

<30mm末煤復合式干選

動力煤中+13mm原煤一般矸石含量高，灰分高、發熱量低，不洗選無法滿足市場要求。為避免末煤洗選后精煤水分增加和煤泥問題，傳統動力煤重介洗煤廠大多采用部分入洗工藝，只使用塊煤分選設備處理+13mm原煤，-13mm末煤旁路不洗。許多設計了原煤全粒級水洗工藝的重介洗煤廠也因為末煤水洗精煤熱值提高有限等原因采用末煤部分入洗工藝或全部末煤旁路不洗工藝，造成末煤分選系統閑置和很大的投資損失。

使用末煤干選技術可以避免水洗弊端，在高密度排矸時,原煤可選性為易選或中等可選的動力煤選煤廠可采用末煤干選工藝，其精煤產率和熱值可能高于濕法分選的精煤產率和熱值。以霍洛灣煤礦-40mm末煤分選工藝設計方案對比為例。260萬噸/年-40mm末煤干選廠裝機功率1819kW, 投資2501.63萬元，單位電耗為3.14kWh。作為對比，40-0mm脫粉后采用重介旋流器，裝機功率3000kW, 投資9668萬。單位電耗為5.18kWh。因此在同等干選效果的前提下，應采用干選代替重介旋流器分選，節省投資和電費。

末煤干選技術電耗低，特別適合末煤含量大，或末煤易泥化煤的分選，是動力煤分選節能降耗的一項重要補充。對部分入選的選煤廠添加末煤干選，實現干濕結合實現原煤全部入選（圖2）。

圖2  干濕結合分選工藝流程舉例

<80mm末煤復合式干選

鑒于+30mm塊煤分選和-30mm末煤分選工藝使用經驗已經成熟， 可根據原煤性質和產品質量要求，靈活選用不同粒度上限原煤干選工藝方案，對老廠改造時可采用>30mm塊煤濕法分選 + <30mm末煤干選的流程。新廠設計則可采用-80mm全粒級干選的流程，實施煤泥減量化生產，實現動力煤全粒級分選，可達到穩定煤質，提高產品的靈活性，提高廠礦經濟效益和環境效益的目的。

典型-80mm全粒級干選的流程見圖3。

圖3  典型-80mm混煤干選工藝流程

選前脫粉工藝流程

-80mm混煤分選時，有效分選粒度下限為3mm，入料粒度為-30mm時，有效分選粒度下限為1mm。-80mm混煤分選時對干選機分選效果檢測數據表明，-6mm分選效果差， -3mm基本沒有分選效果。-3mm煤粉粒度細， 會顯著增加除塵系統負荷， 占用干選機分選床面， 降低干選機單位面積處理能力， 浪費電能。因此對粉煤含量較大的原煤應采用選前脫粉的工藝。采用原煤脫粉工藝帶來的好處：1）提高分選效果。2020年榆樹井選煤廠生產運營數據表明， 在原煤熱值相近的情況下干選效果好于鄰近的一號井選煤廠， 其中一個主要原因是榆樹井原煤粒度較粗, 入料粒度為80-0mm，而一號井原煤粒度較細，入料粒度為50-0mm。如榆樹井原煤-6mm含量為33.74%，一號井原煤-6mm含量為48.86%。為減少原煤中煤粉含量提高分選效果， 應盡可能降低干選機入料中-3mm煤粉。2021年一號井選煤廠脫粉改造后分選效果初步檢測發現， 在同等原煤熱值的前提下，精煤熱值提高約70-100kcal/kg。2）提高設備處理能力。按照脫粉 20%計算， 分選機床面單位面積處理能力可提高25%， 改造后如每天生產16小時，全廠處理能力達到700萬噸， 如每天生產20小時， 全廠年處理能力達到900萬噸。3）節能降耗。榆樹井改造前總裝機功率為3100kw, 大裝機處理能力為850噸/小時， 單位電耗為3.1kWh/噸；改造后總裝機功率為3594kw, 全系統大裝機處理能力為1136噸/小時， 單位電耗為2.69kWh/噸，噸煤電耗節電13.3%。一號井選煤廠改造前總裝機功率為4786kw, 單位電耗為3.58kWh/噸；改造后總裝機功率為5912kw, 單位電耗為3.32kWh/噸， 噸煤電耗節電7.3%。榆樹井選煤廠干選工藝流程見圖4。

圖4 選前深度脫粉-80mm混煤干選工藝流程

表4為近年投入使用的一些復合式干選項目，平均電耗低于3kwh/t, 取得較好的選煤節能效果。

表4  入料粒度<80mm的煤炭干選廠電耗統計

300-0mm寬粒級入料干選

露天礦臟雜煤塊煤含量大，矸石含量大，灰分較高的特點，為合理利用煤炭資源和減少環境污染，必須對臟雜煤必須進行洗選加工。我國露天煤礦大多集中在內蒙和新疆等干旱高寒地區，水洗所需的水資源稀缺，水洗煤泥產品冬天也易凍結，影響產品儲運。干法分選技術更適合臟雜煤的分選，符合露天礦資源節約與綜合利用以及節能減排的國家政策，有利于實現露天煤礦生態化建設。X射線塊煤干選機和復合式干選機配合可以實現300-0mm寬粒級干選。X 射線智能分選對+50mm大塊煤分選精度高，可替代人工手選。但智能分選對-50mm塊煤分選精度差。復合式干選不能處理+100mm大塊煤,但對-50mm末煤分選精度高于智能分選， 同時投資低， 設備模塊化， 建設速度快。使用X射線智能分選機和ZM分選機分別處理+50mm和-50mm塊煤， 可充分發揮各自分選工藝的特長，盡可能降低煤炭洗選能耗，實現動力煤全粒級干法分選。典型露天礦寬粒級干選工藝流程見圖5，實際應用項目耗電見表5。

圖5  露天礦300-0mm寬粒級干選工藝流程

表5  露天礦臟雜煤寬粒級干選案例

在相當長時間內煤炭的主體能源地位不會變化，順應雙碳戰略下低碳節能發展趨勢，動力煤選煤行業加強煤炭綠色分選，通過合理采用低能耗的干選工藝，淘汰落后的洗選加工方式，可達到降低選煤能耗，提高商品煤煤質，實現清潔高效可持續開發利用的目的。多項干選項目工程實踐證明，首先，干選替代水洗，可以克服水洗的弊端，變易泥化煤不能入選為可能入選， 降低選煤噸煤電耗。其次，干選工藝中，X射線智能分選噸煤電耗低于復合式干選。采用不同干選給組合以較低的電耗實現臟雜煤300-0mm寬粒級干選。臟雜煤干選典型工程應用案例表明，干法選煤設施的建設對于回收煤炭資源、降低環境污染，增加企業的經濟效益都具有積極的意義。在混煤分選過程中， 如煤粉含量過大，可采用選前3mm脫粉工藝進一步降低單位電耗。

編者按：本文節選自王子軍,夏云凱發表在《煤炭加工與綜合利用》期刊上論文，原標題為“煤炭干選工藝在雙碳節能減排政策下的作用”。本平臺選用時內容有刪減，配圖根據內容斟酌選取。在此，對文章作者表示感謝。