准能黑岱沟选煤厂煤质管控措施及效益分析

吕 胜，合希图

(国家能源集团 准能公司选煤厂，内蒙古 鄂尔多斯 010300)

0 引 言

近年来，煤炭行业去产能、调结构、实现转型的生产模式逐步形成，国家能源集团由此提出高质量发展的理念，提升煤炭质量的重要性日益凸显，也即商品煤质量的稳定性是近年来衡量煤炭生产企业管理的重要指标。

准能公司黑岱沟选煤厂属于矿井型动力煤选煤厂，年产量达3 400万t，生产煤源来自于我国自行设计与施工的准能公司黑岱沟露天煤矿。煤矿的可采原煤储量高达14.98 亿t，综合开采并采用跳汰洗选生产工艺，产品具有低硫、低灰、低磷、高挥发分、高灰熔融性、热稳定性高的特性，是优质动力和气化及化工用煤。黑岱沟选煤厂有1个跳汰洗选系统和2个重介浅槽洗选系统，其中跳汰系统的总设计生产能力为1 200万t/a；重介浅槽系统的设计能力分别为800万t和1 000万t。其入选原煤的煤质变化大，原煤经两次破碎、分级后150 mm～-13 mm级入洗，-13 mm级不入洗，煤泥用加压过滤机回收，掺入末煤入仓，产品配煤销售。由于产品仓储较混乱、仓内煤质波动大、仓位数值量错层、仓内离析现象严重、检测结果滞后以及不能实时掌握配煤结果，导致黑岱沟露天矿坑下煤质波动较大，给主洗设备的分选工作带来较大困难，特别对跳汰机洗选效果的影响十分明显，三产品错配物较高，精煤的数量效率不足85%，对商品煤装车影响较大，系统的装车合格率低于80%。

针对上述情况，黑岱沟选煤厂已高度认识煤质管理的重要性并树立稳固的质量观念。我国每年消耗35亿t商品煤中有60%用于发电厂和热电厂[1]，煤炭作为电力用户最主要的原料，目前对其质量管控越来越严格[2-4]，须通过洗选过程才能达到煤炭提质降灰之目的[5-8]。已有选煤厂对煤质管理方面进行探究，主要关注入厂煤为单一来源煤种或通过多种质量稳定煤种配煤而成稳定煤源的产品质量管理[9-13]，而针对入厂煤为露天矿坑下毛煤的选煤厂质量管理研究相对较少[14-17]。煤质管控的重点在于产品质量检测的及时性与准确性[18-20]，目前在线检测设备性能也在逐步提升[21-29]。以下通过介绍准能公司黑岱沟选煤厂推行“按质配仓”理念的实践经验，以期为入厂煤质频繁变化且波动较大的选煤厂(尤其需设置较大毛煤仓和产品仓的洗选加工厂)提供参考依据。

1 质量管控的具体措施

1.1 推行毛煤预测机制

黑岱沟露天矿为抛掷爆破采剥工艺，煤层厚度约29 m，分三台阶开采，各阶煤质变化大。按照选煤厂的要求，露天矿实行三台阶分采分运、分别入厂的模式进行原煤准备工作，但同层煤的质量变化难以控制，选煤厂依据钻孔样的地质构造图实行煤质提前预报模式，预判1周内入洗原煤的质量情况，同时实行每周1次的电铲作业点的采样预测方式，确保合理进行生产组织。

1.2 建立质量管理体系

黑岱沟选煤厂已制定煤质管理的相关制度文件并配备专业的煤质管理人员，统一作业标准及规范作业流程，确保煤质管理过程控制的规范性。借助煤质专题会、班组建设例会、月度经营分析会等会议不断向广大职工宣贯煤质管理的重要性，将煤质管理意识灌输到班组一线职工，形成立体式、全方位、全员参与的煤质管理体系。

1.3 树立“按质配仓”理念

原设计的“按品种配煤”方案的弊端是进入同一毛煤仓的煤质相差较大，导致筛选末煤质量波动频繁且毫无规律，而跳汰三产品质量的稳定与否主要取决于入料是否稳定，基于同样的原因进入同一产品仓的洗选产品质量也难以稳定。装车外运主要采用配煤方式，仓内煤种的参考值以班样化验结果为依据，因此，经常出现装车实际热值与理论值偏差较大的情形。由上可见，外运煤质量稳定与否主要取决于同一产品仓的煤质稳定与否。

为此，黑岱沟选煤厂提出了“按质配仓”理念，即将坑下毛煤按灰分范围再分为以下6种，分别为优1煤(Ad≤23%)、优2煤(23%50%)，依据其浮沉组成资料决定是否入厂。组织生产时，依据钻孔样的地质资料和坑下断面单采样的结果，合理确定毛煤的入仓号，通常9个毛煤仓内可存放5个～6个品种的毛煤。根据各品种的实际产量，动态调整仓内存储煤种，时刻保证同一仓内毛煤质量的稳定。生产组织按照“单放仓”的原则，保证经原煤准备后主洗设备入料粒度及质量的稳定均匀，同时筛分末煤的质量波动也控制在一定范围之内(Ad<4%)。

图1 毛煤仓“按质配仓”示意Fig .1 Schematic diagram of raw coal warehouse according to coal quality

1.4 强化在线质量检测

准能黑岱沟选煤厂以往的部分煤质检测工作由手工完成，检测结果相对滞后，对生产煤样而言，无法起到即时指导生产的作用，入产品仓的煤种难以实现合理配仓的目的。引入可靠的在线检测装置，打通提升产品检测速度的有效途径，目前国内市场上煤质在线检测设备的品种繁多、原理各异。经充分调研后选取无辐射的在线灰分仪，安装在商品煤采样器的弃料胶带上，于2014年年底开始调试，历经5年多时间的运行，经历了静态测试、动态测试、现场测试3个阶段，标定出1条适合于矿区煤样的特征曲线，并成功应运于生产实践。

快灰仪目前的主要作用是用于指导商品煤的装车，最大的特点在于仪器的趋势性稳定。由于设备本身特性的限制，标定的曲线在中心段误差较小、两侧误差大，所以配煤时，不管开始的配煤偏差多大，随着配煤员进行煤质的调整，快检值逐步趋向于目标值，同时快灰仪的测定结果也越来越准确。特别在最近两年，快灰仪投入于2个选煤厂的装车系统后，装车合格率明显提升，合格率平均达到90%以上。

图2 灰分仪检测结果与化验值对比Fig.2 Comparison of ash analyzer test results and test values

2020年，黑岱沟选煤厂已在生产系统全面引入快灰仪，保证各产品煤质量检测的即时性，各煤种在灰分误差范围内可依据“按质配仓”理念，实现精准配仓。

1.5 细化煤质考核指标

2014年9月国家6部委出台《商品煤质量管理暂行办法》后，国家对商品煤生产销售提出要求的更高。准能公司为满足各用户煤质需求，逐步加强生产过程管控，黑岱沟选煤厂在重视日常技术检查的同时，还定期对主要分选设备的洗选效率、产品带介率、矸石带煤率、循环水底溢流浓度、日常介耗、药耗等工艺参数进行检测，确保各主要洗选设备工艺参数符合煤质生产技术要求，并制定了详细的考核指标。每月定期召开专题分析会，对各系统的阶段煤炭产品数、质量完成情况和存在问题进行通报并制定整改措施。严格落实当月煤质生产情况，对所发生的各类生产及质量事故进行调查和严格考核，落实责任人并积极采取补救措施，将质量损失降至最低，形成日通报、月考核的管理模式。

1.6 提升煤质检测技术

煤质检测工作是煤质管理过程中非常重要的一环，黑岱沟选煤厂不断推进煤质检测技术的升级和检测环境的净化工作，以确保检测结果的公正性和准确性。煤质化验室从2009年1月取得CNAS认可证书，在每个评审周期内，车间积极参加权威机构举办的能力验证工作，均取得全项满意的结果。车间每年对关键管理人员进行外部培训以适应管理体系的提升，计量设备的检验均由有资质的专业计量研究院完成，确保所有设备的完好性和准确性。

煤质化验室不断完善基础设施以保证检测环境的合理性，已新购智能存查样柜并实现存查样品的智能存放；新建高低压气路供给系统，实现就地调压功能；安装通风柜，实现所有检测室的通风换气功能；化验室坚持实行走出去、引进来的管理理念，不断进行对标学习，与国内先进的煤炭检测技术中心开展技术交流，积极开展专业培训和技能比武，长期邀请专业老师传授实验室管理经验与规范;及时跟踪到港煤质信息，与出厂化验信息进行对比分析，寻找系统误差，采取措施以缩小误差。

2020年1～8月份，从黑岱沟选煤厂出厂煤与到港煤的检测结果对比情况分析可知，收到基低位发热量的平均误差小于0.42 MJ/kg的比例达91%，表明实验室的检测水平得到明显的提高。

2 效益分析

黑岱沟选煤厂实行“按质配仓”和安装快灰仪后，最显著的变化即为外运煤炭的合格率明显提高、实际装车热值与目标热值的差逐渐减少，详见表1。

表1 外运煤炭装车目标值与实际值对比Table1 Comparison of target value and actual detection value of commercial coal

“按质配仓”工作在黑岱沟选煤厂实施后，与用户的煤质纠纷明显减少。从2019年年初至2020年11月底仅发生1起煤质纠纷，后经双方共同调取备查样并经第三方仲裁后,确认为对方原因。与往年相比，因煤质纠纷的减少从而节约费用约210万元。由于用户认同准能公司商品煤检测结果的准确性，经双方协商后决定从2020年初开始所有的直达用户结算均以准能公司选煤厂煤质化验室的检测结果作为结算依据。此项举措一经实施，初步估算1年即可为公司节约资金约700余万元。另外，快灰仪安装后可为后续的智能化选煤厂建设提供数据支撑，尤其为下一步的精准配仓工作奠定基础。

3 结 语

黑岱沟选煤厂实行“按质配仓”理念后，通过对入厂毛煤的质量进行预测，使得各毛煤仓的煤质严格控制在±4%的范围内，生产时按照定比例放仓的原则，保证了主洗设备入料煤煤质的稳定性，从而确保各洗选产品的质量稳定。遵循同样的原则，各缓冲仓、产品仓的煤质也稳定在4%的范围内。同时，完善煤质考核体系、细化技术检查工作以及提升煤质管理水平，使得外运商品煤的合格率保持在90%以上，巩固和提升了煤炭产品在市场的信誉并为企业创造良好的效益。