煤炭前处理及净化技术：水煤浆的应用与优势

（1）洗选处理

除去或减少原煤中所含的灰分、矸石、硫等杂质。1991年我国原煤洗选仅18.1%，洗选效率为85%；而发达国家原煤已全部洗选，洗选效率达95%以上。

煤炭洗选是利用煤和杂质（矸石）的物理、化学性质的差异，通过物理、化学或微生物分选的方法使煤和杂质有效分离，并加工成质量均匀、用途不同的煤炭产品的一种加工技术。按选煤方法的不同，可分为物理选煤、物理化学选煤、化学选煤及微生物选煤等。

物理选煤是根据煤炭和杂质物理性质（如粒度、密度、硬度、磁性及电性等）上的差异进行分选，主要的物理分选方法有：①重力选煤，包括淘汰选煤、重介质选煤、斜槽选煤、摇床选煤、风力选煤等。②电磁选煤，利用煤和杂质的电磁性能差异进行分选，这种方法在选煤实际生产中没有应用。

煤炭洗选设备

物理化学选煤—浮游选煤（简称浮选），是依据矿物表面物理化学性质的差别进行分选。目前使用的浮选设备很多，主要包括机械搅拌式浮选和无机械搅拌式浮选两种。

煤炭自动洗选系统

化学选煤是借助化学反应使煤中有用成分富集，除去杂质和有害成分的工艺过程。目前在实验室常用化学的方法脱硫。根据常用的化学药剂种类和反应原理的不同，可分为碱处理、氧化法和溶剂萃取等。

微生物选煤是用某些自养性和异养性微生物，直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸硫，达到脱硫的目的。

物理选煤和物理化学选煤技术是实际选煤生产中常用的技术，一般可有效脱除煤中无机硫（黄铁矿硫），化学选煤和微生物选煤还可脱除煤中的有机硫。目前工业化生产中常用的选煤方法为淘汰、重介、浮选等选煤方法，此外干法选煤近几年发展也很快。

一般来说，选煤厂由以下主要工艺组成：

①原煤准备：包括原煤的接受、储存、破碎和筛分。

洗选小块

②原煤的分选：目前国内的主要分选工艺包括跳汰—浮选联合流程，重介—浮选联合流程，跳汰—重介—浮选联合流程，块煤重介—末煤重介旋流器分选流程；此外，还有单跳汰和单重介流程。

③产品脱水：包括块煤和末煤的脱水、浮选精煤脱水、煤泥脱水。

洗选精煤

④产品干燥：利用热能对煤进行干燥，一般在比较严寒的地区采用。

⑤煤泥水的处理。

煤炭洗选的作用：

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，入洗1亿吨动力煤一般可减排60万～70万吨SO2，去除矸石16兆吨。

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，炼焦煤的灰分降低1%，炼铁的焦炭耗量降低2.66%，炼铁高炉的利用系数可提高3.99%；合成氨生产使用洗选的无烟煤可节煤20%；发电用煤灰分每增加1%，发热量下降200～360焦耳/克，每度电的标准煤耗增加2～5克；工业锅炉和窑炉燃用洗选煤，热效率可提高3%～8%。(www.xing528.com)

③优化产品结构，提高产品竞争能力。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。我国煤炭消费的用户多，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%，若不发展选煤便无法满足市场要求。

④减少运力浪费。由于我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600千米，煤炭经过洗选，可去除大量杂质，每入洗100万吨原煤，可节省运力9600万吨/千米。

洗选方式一般有跳汰工艺、重介工艺、风力选煤等。

当然，随着科技的进步及时代的发展，处于攻关或业已投入生产的某些特殊洗选工艺也将得到进一步的发展并替代传统工艺。

（2）型煤加工

用机械方法将粉煤和低品位煤制成有一定形状和粒度的煤制品。高硫煤成型时可加入适量的固硫剂，大大减少SO2排放。

大型洗选厂

型煤是以粉煤为主要原料，按具体用途所要求的配比、机械强度和形状大小，经机械加工压制成型的，具有一定强度和尺寸及形状各异的煤成品。常见的有煤球、煤砖、煤棒、蜂窝煤等。型煤分工业用和民用两大类。工业型煤有化工用型煤，用于化肥造气、蒸汽机车用型煤、冶金用型煤（又称为型焦）。民用型煤，又称为生活用煤，用于炊事和取暖，以蜂窝煤为主。

蜂窝煤

型煤生产工艺有无黏结剂成型、有黏结剂成型、热压成型3种。成型机械有冲压式成型机、对辊成型机、螺旋挤压机和蜂窝煤机等种。型煤包括很多的种类，型煤可以把煤粉、煤面、煤泥，分别压成球形或者其他形状，也可以把煤粉和煤泥混合压成球形和其他形状，用于锅炉的燃烧和造气。

（3）水煤浆

型煤加工设备

水煤浆热值相当于燃料油的1/2，可代替燃料油用于锅炉、电站、工业炉和窑炉，用于代替煤炭燃用，具有燃烧效益高、负荷调整便利、减少环境污染、改善劳动条件和节省用煤等优点。桂林钢厂以水煤浆代煤粉燃烧，折合标准煤约为90千克/吨材，节煤33%，烟尘排放由732毫克/立方米降至240毫克/立方米，致癌的NOx含量由280.8毫克/立方米降至44毫克/立方米，使环境和劳动条件得到明显改善。此外，由于燃烧水煤浆工艺性能好，使钢材的烧损率由1.8%下降至1.5%，企业获得较好的经济效益。所以水煤浆技术不仅可用于代油，用于代煤也有节能和环保效益。

水煤浆

我国煤炭资源分布集中在“三西”，即山西、陕西及内蒙西部。目前有63%的煤炭要从“三西”调出，我国长期存在北煤南运、西煤东调的格局。煤炭的管道运输投资少、建设周期短、营运费低、全密闭输送，不污染环境。水煤浆经管道输送到终端即可供用户燃用，而且可长期密闭储存，避免了传统煤炭存储造成的污染。

我国矿物能源以煤为主，到2010年，一次能源消费结构中煤占60%左右。大力发展洁煤技术，高效清洁地利用我国煤炭资源，对于促进能源与环境协调发展，满足国民经济快速稳定发展需要，具有极其重要的战略意义。

煤气化作为洁净煤技术的重要组成部分，具有龙头地位。它将廉价的煤炭转化成为清洁煤气，既可用于生产化工产品，如合成氨、甲醇、二甲醚等，还可用于煤的直接与间接液化、联合循环发电（IGCC）和以煤气化为基础的多联产等领域。

迄今为止，世界上已经商业化的IGCC大型电站，均采用气流床技术，最具有代表性的是以干煤粉为原料的Shell气化技术和以水煤浆为原料的Texaco气化技术。Shell气化技术即将被引进中国、建于洞庭，显现其碳转化率高、冷煤气效率高的优势。相比之下，水煤浆气化技术在中国引进得早，实践时间长，研究开发工作也做得更深入。

经过10多年的实践探索，中国在水煤浆气化技术方面，积累了丰富的操作、运行、管理与制造经验，气化技术日趋成熟与完善。经过长期科技攻关，在水煤浆气化领域，形成完整的气化理论体系，研究开发出拥有自主知识产权，达到国际领先水平的水煤浆气化技术。