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选煤危与机:动力煤入选难题待解

东滩选煤厂隶属兖矿集团下属的东滩煤矿,位于山东济宁邹城市。去年年初,东滩选煤厂进行了一次选煤改造。原配套的跳汰选煤线,被替换为重介质选煤设备并浮选设施,以提升选煤精度并扩大选煤能力,适应扩产后的东滩煤矿,实现煤炭百分百入选的目标。

东滩选煤厂的改造,亦是兖矿全集团煤炭百分百入选规划的一部分。自2013年7月兖矿新一届管理层到岗后,选煤即被视为兖矿工作的一个重点,选煤厂的改造和扩建,即在全集团内部自上而下推行起来。

选煤厂的改造及扩建,亦是近几年来煤炭洗选业发展的整体趋势。煤市低迷,新建煤矿寥寥,新建洗煤厂亦随之趋减。但随下游客户对煤炭质量要求愈发严格,煤炭企业不得不改造和扩建原有的选煤厂,以适应市场需求。

近年来环保政策日趋严苛,亦使得煤炭洗选业发展频添利好。作为煤炭清洁化利用的前端环节,煤炭入选对后端减污意义重大。亦因此,国家层面一直不遗余力在推动煤炭百分百入选。

作为随炼焦煤发展而诞生的煤炭洗选业,其在炼焦煤领域早已实现全煤炭入选。但在关键的动力煤领域,由于煤炭价格未能完全体现产品质量,在市场的作用下,劣质煤往往淘汰优质煤,成为下游客户的首选。

而在国内呈现主流态势的,由跳汰工艺改重介质的潮流中,其未能贴合实际,与客户需求相结合,最终增加成本的问题,在时下煤炭企业普遍亏损的背景下,益发耀眼。

时下煤炭行业普遍低迷,煤炭洗选业是为数不多的仍保持平稳发展的细分行业之一。在几大动力的集合推进下,煤炭洗选业正向着煤炭百分百入选的目标稳步迈进。但在到达目标之前,一些未尽合理之处,仍值得产业界关注。

兖矿样本

2013年7月新一届兖矿管理层到任后,即推动集团内部实行煤炭百分百入选。通过重介质选煤加浮选设施,替代原分选精度较低的跳汰工艺,兖矿获得更多的精煤产率,最终提高了整体效益。

兖矿新管理层上任两个多月后,2013年9月27日,兖矿成立了集团首届选煤大会。会议上通过了成立选煤中心,及对现有选煤厂进行改造扩建,达到原煤百分百入选。

彼时兖矿集团经营状况正处于历史低点,选煤改扩建工程投资少、建设周期短,见效快,因而成为兖矿集团率先推动的改革措施之一。原先兖矿所属选煤厂依托煤矿建设,多建于数十年前,工艺以传统的跳汰工艺为主,分选精度较差。此次选煤厂改扩建,除个别选煤厂外,其余均采用重介质选煤工艺配套浮选设置,替代原先的跳汰工艺。

原煤经选煤后,生产出灰分低、热值高的洗精煤,及灰分较低的洗混煤,剩余一定量的煤矸石及煤泥,并配套煤矸石或煤泥电厂。采用分选精度较高重介质选煤工艺,可以提升洗精煤产率,进而提升效益。而浮选设备,可从煤泥中尽可能回收精煤。

兖矿选煤中心常务副主任宫庆刚介绍,仅跳汰改重介质一项,即可提高精煤产率5-10个百分点,带来经济效益相当可观。

以东滩选煤厂为例,原400万吨选煤厂为东滩煤矿建矿时配套建立。去年年初开始改扩建工程后,除用400万吨重介质选煤设备替代原跳汰工艺外,还新上350万吨重介质选煤设备,并在后端配套浮选设施。

东滩选煤厂的主要产品为炼焦精煤1号(灰分低于8%)及炼焦精煤2号(灰分8-9%),剩余为洗混煤、矸石、煤泥等。随工艺改变,精煤产率提高,东滩选煤厂的效益亦大幅增长。据了解,东滩选煤厂改扩建投资8088万,根据测算,一年时间即可收回成本。

自2013年9月至2014年6月,兖矿下属7个选煤厂全部完成改扩建工程,总投资3.5亿,由于精煤产率提高,一年增加利润7亿元。

此外,兖矿还成立了选煤中心,对选煤业务进行整体管理。考虑到改革现实,选煤中心对本部从属煤矿选煤厂仅进行业务指导,但对兖矿在中西部新获得矿井的选煤厂,则进行委托管理,相较前者,后者可采用更少的人力,达到相同或更优的运行效果。

“我们现在在与外部合作,除为集团内部提供选煤管理外,也在开拓外部市场,为外面煤矿提供专业化管理服务。”宫庆刚说。

新发展期

过去半个多世纪的发展,中国煤炭洗选比例已接近60%,随环保压力日趋增大,煤炭清洁化利用成为产业主流,煤炭洗选业正进入一个新的发展时期。

国内选煤产业最早产生于上世纪50年代,其初始主要为适应炼焦需求。炼焦煤对灰分要求较高,灰分必须在10%以下。由于这部分客户的特殊要求,选煤产业随之发展起来。这一时期,动力煤普遍是原煤进入电厂锅炉燃烧,少了洗选。

进入80年代,随着环保意识逐渐增强,下游电厂对煤炭要求逐渐提高。而国家高层对洗选煤也愈发重视。1995年,国家制定了《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要》,这是首次从国家层面为洁净煤制定的规划。

2000年后,国务院办公厅发布的《国务院关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》中,提出要“推进洁净煤技术产业化发展,大力发展洗煤、配煤和型煤技术,提高煤炭洗选加工程度。”

煤炭洗选业的关键政策颁布于2007年,根据该年颁布的《燃煤二氧化硫污染排放污染防治技术政策》规定:新建硫份大于1.5%的煤矿必须配有煤炭洗选设施。但事实上,随着国内煤炭采掘的发展,以原大同口泉沟为代表的低灰、低硫优质煤已开采殆尽,新开发煤炭资源趋向高灰、高硫,该政策实际要求新建煤矿必须配套选煤厂。

此后煤炭洗选业进入较快的发展期。截至目前,国内煤炭入选比例已超过56%。根据国务院2013年颁布的《大气污染防治行动计划》,要求至2013年,煤炭入选比例达到70%以上。

大地工程开发集团副总裁邓晓阳介绍说,近年来新建煤矿减少,新建选煤厂也随之减少。选煤厂主流为在原选煤厂基础上,进行改扩建工程。

随煤市低迷,煤炭供过于求。下游电厂对煤炭质量要求也在提高。且根据去年9月颁布的《商品煤质量管理暂行办法》,京津冀及周边地区、长三角、珠三角限制销售和使用灰分16%及以上、硫份1%及以上的散煤。

“过去可以销售的劣质煤,现在市场上已经卖不出去了。”邓晓阳说,可以预见的是,未来的对煤炭环保要求还会愈发严格,煤炭洗选业还将会持续稳定发展。

另一方面,由于煤炭行业以国有企业为主,随国家政策愈发强调煤炭洗选的重要作用,加大煤炭入选比例,已成为煤炭产业的一种趋势。

在邓晓阳看来,时下煤炭行业不景气,连带影响新建选煤厂投资减少,但随着选煤厂改扩建业务的增长,选煤产业还可以保持稳定增长。“我相信,5年时间,煤炭行业有希望达到百分百入选。”

技改功过

这一轮选煤厂技术改造,以跳汰工艺转向重介质选煤工艺为主,在提高煤炭分选精度同时,其产品质量与客户需求的不匹配亦逐渐显现出来,在煤市低迷时期,其额外增加的成本逐渐引起业内重视。

过去的数十年间,长期以跳汰工艺占据选煤主流。重介质选煤工艺是随着其技术的成熟逐渐发展起来的。相对于跳汰工艺,重介质选煤工艺分选精度更高,当下流行的模式为,跳汰改重介质,后端配套浮选设施,在煤泥中再回收一部分精煤。

以投资成本计算,同等规模的重介质选煤设备,相较跳汰工艺相差不大,约高出10-20%。重介质选煤设施,由于需要消耗一定量的磁精粉,需要相当规模的运行费用。而浮选设施,在投资成本之外,也消耗一定量的化学药剂。

根据中煤科工集团唐山研究院高级工程师杨康的介绍,采用重介质选煤设施,吨煤选煤成本相较跳汰工艺至少要增加5元钱。

以兖矿东滩选煤厂为例,由于洗精煤9成以上为炼焦煤,灰分必须达标,且采用重介质选煤设备后,精煤产率提高,尽管选煤成本增加,但效益亦随之增加。宫庆刚介绍称,“吨煤增加利润12元。”

但对于动力煤来说,由于灰分要求相较炼焦用煤宽松许多。早前国内均为原煤进入锅炉燃烧,煤炭黄金十年,供不应求,东部沿海部分电厂改造锅炉,以适应来自国外印尼等地的劣质煤炭。

邓晓阳介绍说,在选煤业这些年的发展中,尤其是民营煤矿,片面追求先进设备,新建煤矿多采用重介质选煤设备。此外,在最近几年的选煤厂技改潮中,重介质选煤替换跳汰工艺已成为潮流。“原先选煤80%以上采用跳汰工艺,现在估计重介质选煤能占到60%以上。”邓晓阳说。

但事实上,重介质选煤工艺较高分选精度,对于动力煤相对宽松的灰分要求,并不能完全实施。重介质选煤工艺可以讲原煤灰分,甚至降低到8%以下,但对于时下的动力煤来说,最新的商品煤标准,也仅为不超过16%,现实中动力煤灰分一般都在16-20%左右,甚至超过20%。

现实中建成的重介质装置,面对下游客户的产品要求,最终分选出来的产品灰分,一是不能完全发挥重介质分选精度较高的特点。二是这部分要求的产品,现有跳汰工艺完全可以满足需求。

现在是,投资成本较高、运行成本高的重介质选煤设备,干的是跳汰工艺低成本完全可以干好的事情。”杨康说,他已经遇到少量案例,考虑到成本因素,选煤厂再次由重介质选煤设施,改回跳汰工艺。

邓晓阳认为,选煤工艺,关键要与煤质、客户需求想匹配。随煤市低迷,煤炭企业运营状况持续恶化,原先盲目上马重介质选煤设备的选煤厂,未来还存在变化可能。“未来应该还会有重介质改回跳汰情况出现。”

入选难题

由于炼焦用煤对灰分的必须要求,炼焦煤的洗选已经非常成熟。煤炭洗选的难点在于动力煤的洗选,其关键在于,受制于经济性,较高质量的动力精煤,难以获得下游电厂客户的认可。

目前炼焦用煤已经实现全部入选。煤炭洗选下一步发展主要在于动力煤领域,根据业内专家估算,动力煤领域,煤炭入选比例还未超过50%。

在过去煤炭黄金十年,煤炭供不应求。一是不仅仅洗精煤,包括劣质煤,电厂都予以接受。对煤炭企业来说,一是煤炭经过洗选,成本增加。二是洗精煤价格更高,电厂有时出于经济性考虑,宁愿采用劣质煤。

按照选煤厂的设计,煤矿原煤出矿后,直接进皮带输入选煤厂进行洗选。但据邓晓阳透露,动力煤选煤厂在前期设计,就会给原煤留出另一条通道,因此实际上建设的选煤产能,未必有相应的煤炭经过洗选。

在中国煤炭加工利用协会副会长张绍强看来,下游电厂采用灰分更低的洗精煤,对环保有贡献,去除灰分杂质,由于燃烧煤炭总量减少(精煤热值高),且去除了无机硫,燃烧后排除的烟气污染物更少,硫化物也会降低,进而减轻后端环保设施运行负担,降低运行费用。同时采用洗精煤为燃料,可以保证电站锅炉的稳定持续运行,减少维修时间,提高运行时间。“这里面可以好好算一笔账。”张绍强说,“不过中国情况又特殊,燃煤电厂上网小时得不到保障,实现不了满发。”

但随着煤炭寒冬的到来,时移势迁,电厂逐渐掌握话语权。邓晓阳透露,现在普遍情况是洗精煤卖不上洗精煤的价格。“目前洗精煤与劣质煤的差价,弥补不了洗选所增加的成本。”邓晓阳说,“现在煤炭产能过剩,差煤根本卖不出去。”

在邓晓阳看来,洗精煤目前行情未能体现高质高价,在目前的煤炭行情之下,煤炭洗选的发展,某种程度是增加了煤炭企业的负担。“如果说煤炭企业洗选划算,那也是因为洗选后降低了灰分,减少了运输成本。”

张绍强认为,在当下环境下,要想推动下游电厂选择洗精煤,只能靠更严格的国家环保政策来进行倒逼,仅仅依靠市场作用是不够的。“商品煤管理办法提出要煤质的要求,但是谁来监督执行是一个问题。”

但对电厂来说,稳定运行是第一位的。尽管采用洗精煤有利于达标排放,但电厂改造锅炉以完全适应洗精煤仍存在顾虑。“改完锅炉,洗精煤的供应能保证吗?”一位电厂人士称,就环保而言,电厂肯定会以后端环保设施为主,前端尽可能选择洗精煤。

另一方面,随国内煤化工产业的发展,化工用煤也成为煤炭洗选的下一个重点。这其中随褐煤开发利用,褐煤入选逐渐成为煤炭洗选技术开发的难点。

“国内的褐煤特点是高灰、同时含有含有大量的水分,入水即泥化,无法采用传统的洗选工艺。”邓晓阳说,这一部分目前业内流行的称法为褐煤干燥提质,“现在还没有比较成熟的工艺,但这肯定是煤炭洗选技术开发的一个方向。”

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