中國(guó)西部煤炭能源的優(yōu)化利用駱振福(中國(guó)礦業(yè)大學(xué).徐州221008)摘要煤炭是我國(guó)的主要能源，其中4/5分布在西部。針對(duì)這一國(guó)情，本文提出了西部煤埃必須潔凈利用，采用適合西部干早缺水特點(diǎn)的高效干法選煤方法，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力煤優(yōu)質(zhì)化工程，西電東送，解決西部煤炭資源的經(jīng)濟(jì)高效合理利用，實(shí)現(xiàn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的最大化。關(guān)鍵詞西部開(kāi)發(fā)煤炭干法選煤西電東送OPTIMUM UTILIZATION OF COAL RESOURCESIN WESTERN REGION OF CHINALuo Zhenfu(China University of Mining Technology 221008)Abstract: The coal bhas been and will be in a long tem in the future the main source of power in China.More than 4/5 of the coal is deposited in the western region of China. Acording to the natural condirion ofwestern.region of lack on water, the run - of - mine coal therefrom should be dressed in the way of dry cleaningand converted into electric power which can be transmitted to the easterm region. This is the best way ofachieving a combination of upmost economic profit with uprmost social profit in the uilization of western coalresource.Keywords: Development of western region, Coal resource. Dry cleaning of run- of-mine coal, Electricpower transmission from western region to eastern region我國(guó)化石能源中，95%為煤炭，煤炭的4/5以科學(xué)技術(shù)的發(fā)展程度，目前能大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的能上分布在西部，這一-基本國(guó)情決定了以煤炭為主的源仍是化石燃料，再生能源及其它新型能源還只能能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是很難改變的。西部大開(kāi)發(fā)是-一個(gè)長(zhǎng)作為常規(guī)能源的補(bǔ)充。遠(yuǎn)的發(fā)展戰(zhàn)略，與之相適應(yīng)的是要有-個(gè)科學(xué)的中.長(zhǎng)期的西部能源和礦產(chǎn)資源規(guī)劃，以滿足東西部經(jīng)表1未來(lái)50年中國(guó)能源的組成預(yù)測(cè)(%)濟(jì)發(fā)展對(duì)它們的需求。在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中必須做.能源名稱2000年2010年2030 年050年到:在社會(huì)效益上要保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展，在經(jīng).煤73.6768.2254.0548.6濟(jì)效益上應(yīng)按市場(chǎng)需求變化調(diào)整，兩者缺- -不可。石油15.7214.9113.775.01我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)天然氣2.684.156.10目前，在世界-次能源結(jié)構(gòu)中，化石燃料(煤水能7.309.2419.4炭、石油和天然氣)占90%以上，其中最豐富的.核能0.463.3113.4716.0是煤炭，而我國(guó)的煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)均居首位，占一新能塬0.100.172.756.0次能源消費(fèi)總量的75%以上。由于能源的轉(zhuǎn)變是中國(guó)煤化工有儲(chǔ)量來(lái)看，近1萬(wàn)億1,一個(gè)相當(dāng)漫長(zhǎng)的過(guò)程，在能源市場(chǎng)上，-種新能源MYHCNMH(所占份額要由1%上升到50%，大約需上百年的時(shí)uutn 兒不7估算，仍可使用近千年;間。如太陽(yáng)能雖然已在世界范圍內(nèi)取得成效，但要.而石油和天然氣的儲(chǔ)量是有限的，僅能使用30~作為大規(guī)模工業(yè)化的能源還為時(shí)過(guò)早。按當(dāng)前能源40年。所以，盡管隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，煤36中國(guó)礦業(yè)2001年第10卷第1期.炭的比重會(huì)逐漸下降，但因其資源的豐富和價(jià)格的流，變資源優(yōu)勢(shì)為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，帶動(dòng)西部經(jīng)濟(jì)的增相對(duì)穩(wěn)定，仍將是動(dòng)力生產(chǎn)的首選燃料，在近50長(zhǎng)?！拔麟姈|送”是實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)年內(nèi)其主導(dǎo)地位不會(huì)改變(預(yù)測(cè)見(jiàn)表1)。調(diào)整的重要戰(zhàn)略。2我國(guó)西 部煤炭的賦存情況[2]3.2西煤發(fā)電東送我國(guó)西部地區(qū)煤炭資源十分豐富，如地處晉.我們認(rèn)為“西電”應(yīng)包含水電和煤電兩個(gè)方陜、蒙三省(區(qū))交界處的準(zhǔn)格爾煤田，探明儲(chǔ)量面，最終將形成西南以水電為主，西北以煤電為主為256億t,其中宜露天開(kāi)采的儲(chǔ)量約為66億t。神的東送大格局。府東勝煤田，探明儲(chǔ)量為354.22億t。準(zhǔn)格爾煤田水電作為一種清潔無(wú)污染的再生能源應(yīng)該得到含煤地層屬華北碳系，煤質(zhì)為中灰、低硫、特低磷發(fā)展，西部特別是西南水電資源豐富，還有黃河上的長(zhǎng)焰煤，神府東勝煤田系中生代鄂爾多斯大煤田游，有著發(fā)展水電的良好條件。但必須統(tǒng)籌規(guī)劃，的一部分，屬特低灰、特低硫.特低磷的長(zhǎng)焰煤和因?yàn)閷?duì)調(diào)節(jié)性能好的大型水電來(lái)說(shuō)，建設(shè)期長(zhǎng)，投不粘煤。而新疆就有上萬(wàn)億噸優(yōu)質(zhì)煤等待開(kāi)發(fā)。神資大，還涉及水電建設(shè)移民問(wèn)題，不過(guò)由于目前電華煤田，煤質(zhì)優(yōu)良，但開(kāi)采過(guò)程中混有不少頂?shù)装辶┬杳芫徍?，給水電留下發(fā)展空間。巖石及夾矸。該地區(qū)缺水，且其內(nèi)水非常高，其煤西部地區(qū)電力結(jié)構(gòu)不合理。-是電源結(jié)構(gòu)過(guò)分質(zhì)特點(diǎn)是易氧化、泥化、灰融點(diǎn)低。但是我國(guó)西部.依賴水電，現(xiàn)有水電調(diào)節(jié)性能較差，少有多年調(diào)節(jié)地區(qū)，也有不少高硫煤資源，其硫分在2% ~4%，電站，豐水期大量棄水調(diào)峰，枯水期缺乏發(fā)電量。個(gè)別礦甚至高達(dá)6%~7%，今后隨著深部煤層的開(kāi)西部地區(qū)裝機(jī)容量中水電占45.6%，其中四川電發(fā)，煤炭硫分還有上升趨勢(shì)。內(nèi)蒙區(qū)海勃灣和烏達(dá)網(wǎng)達(dá)到60%，云南占65%，青海占82%，西藏占.礦務(wù)局煤炭硫分多在2%-4%，陜西銅川，韓城，80%。二是小火電機(jī)組較多。1998 年西部地區(qū)5蒲白等局硫分多在2% ~4%，山西軒崗、潞安、晉萬(wàn)kW及以下機(jī)組約占總裝機(jī)數(shù)的72%，裝機(jī)容域、汾西、陽(yáng)泉、大同及東山等局礦硫分多為2%量占37.9%，高于全國(guó)平均水平(3]。~4%。山西省目前開(kāi)采的占石碳紀(jì)太原組煤炭資源對(duì)東部地區(qū)未來(lái)電力需求的增量補(bǔ)充，因受環(huán)已臨近枯竭，二疊紀(jì)開(kāi)采的比例逐年增大。由于二境保護(hù)的制約，再進(jìn)行大量的火電站建設(shè)是不允許疊紀(jì)煤炭的硫分、灰分均高于石碳紀(jì)，致使煤炭質(zhì)的，為配合“西氣東輸”工程，可適當(dāng)發(fā)展燃?xì)怆娏靠偹绞侵鹉晗陆第厔?shì)。針對(duì)西部煤炭資源的特站用于調(diào)峰。根據(jù)西部煤炭資源的儲(chǔ)量及其在我國(guó)點(diǎn)，充分利用好優(yōu)質(zhì)煤炭資源，同時(shí)對(duì)部分高硫煤能源中所占比重，山西、陜西、蒙西(簡(jiǎn)稱“三進(jìn)行深度脫硫降灰，是發(fā)展的必由之路。西")，及新疆和貴州的煤資源豐高甚至成了地區(qū)經(jīng)3西煤發(fā)電東送濟(jì)的支柱，應(yīng)由原來(lái)單純輸煤轉(zhuǎn)為輸煤輸電并舉，3.1 西部能源的發(fā)展方向是“西電東送”直至東部火電廠服役期滿退出后，在西部大力發(fā)展從我國(guó)能源布局看，東部的能源資源將會(huì)日趨坑口電站,完全實(shí)現(xiàn)西煤發(fā)電東送?？萁?，西部地區(qū)的能源資源不但儲(chǔ)量豐富而且種類西電東送要求有一個(gè)強(qiáng)大的互聯(lián)電網(wǎng)。根據(jù)電多樣，所以，對(duì)今后西部能源開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，不僅應(yīng)采力部門(mén)的規(guī)劃,到2015年左右,我國(guó)電網(wǎng)從地理上將用多種形式開(kāi)發(fā)利用，而且大家還形成這樣的共.基本形成北、中、南三個(gè)跨區(qū)互聯(lián),以取得巨大的送電識(shí):“西電東送"。-方面，對(duì)西部人稀地廣之域，效益和聯(lián)網(wǎng)效益。西電東送只有達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì),水火住戶零散，建電網(wǎng)不合算，不可能因個(gè)別用戶而將調(diào)節(jié)互補(bǔ),才能使西部的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。電網(wǎng)延伸上百公里，但卻有比較豐富的風(fēng)能和太陽(yáng)3.3 西煤發(fā)電東送的效益能資源，西藏還有豐富的地?zé)豳Y源，象內(nèi)蒙古、新“三西”是我國(guó)的主要能源基地，煤炭?jī)?chǔ)量十分疆、青藏高原等,這些地方可適當(dāng)發(fā)展?jié)崈舻娘L(fēng)電豐富，以往單純輸煤，但由于運(yùn)輸能力不足，煤炭和太陽(yáng)能綜合利用，以解決分散住戶的用電問(wèn)題。外運(yùn)受到制約，如果西煤發(fā)電東送，不僅可以緩解另一方面，西南水電資源充足，西北化石能源儲(chǔ)量鐵路運(yùn)輸緊張的狀況，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且很大，尤其是煤炭資源非常豐富。這些能源資源不具有但土的開(kāi)培地川小西陽(yáng)城電廠至江蘇淮陰.僅能滿足本地區(qū)的需要，而且還有大量的高余能中國(guó)煤化工設(shè)1840km, 靜態(tài)投資源，為“西電東送”提供了可能。將西部富余能源MHCNMHG再進(jìn)行投資。若以國(guó)送到經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部地區(qū),符合我國(guó)的能源發(fā)展戰(zhàn)標(biāo)京九鐵路估算，每公里投資1千萬(wàn)元，1840km 應(yīng)略，西部也能借助能源資源的開(kāi)發(fā)加強(qiáng)與東部的交投資184億元，而煤炭運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用需另計(jì)算。中國(guó)西部煤炭能潭的優(yōu)化利用3從1989年到1999年，蒙西累計(jì)送京津唐的電特點(diǎn)的高效于法選煤技術(shù)，如空氣重介質(zhì)流化床選量達(dá)390億kwh。最大輸電負(fù)荷達(dá)到93.8萬(wàn)kw，煤理論及方法， 已十分迫切。最大年送電量67億kwh.近兩年山西送電京津唐的在空氣重介質(zhì)流化床干法選煤研究方面，俄羅負(fù)荷達(dá)到150萬(wàn)kw左右，年送電量100億kw時(shí)。斯、美國(guó)、加拿大、日本等都在作研究，但都沒(méi)有山西王曲電廠送電山東正在進(jìn)行前期工作，最近榆.實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)自1984年開(kāi)展該項(xiàng)研次發(fā)電東送上海的可行性方案也通過(guò)專家論證。究，先后經(jīng)歷模型試驗(yàn)，中試，工業(yè)性試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn).由于煤炭是- -種低品位能源，其利用效率目前了50-6mm 粗粒煤分選的工業(yè)化，處理能力為還很低，而且又比較臟，在開(kāi)采、加工、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)50t/h，目前處于國(guó)際領(lǐng)先水平。該技術(shù)是化學(xué)工換和利用過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了很大的危害，嚴(yán)程與礦物加工工程交叉學(xué)科領(lǐng)域，還需強(qiáng)化基礎(chǔ)及重制約了我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，煤應(yīng)用基礎(chǔ)研究，為適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要，提高效炭作為我國(guó)的主要能源，不管作為燃料或原料，其率，降低成本，有待開(kāi)發(fā)大型空氣重介質(zhì)流化床干高效低污染利用已成為必須解決的環(huán)境問(wèn)題。對(duì)煤法選煤系統(tǒng)及設(shè)備。炭污染來(lái)說(shuō)，發(fā)電有利于集中治理。4.2 煤粉電廠燃前深度脫硫降灰4西部煤炭能源的潔凈利用美國(guó)供應(yīng)發(fā)電廠的煤炭灰分為8%以下，而我要實(shí)現(xiàn)西煤發(fā)電東送，煤炭燃前的分選凈化十國(guó)電廠平均用煤灰分28%左右，而且硫含量嚴(yán)重分關(guān)鍵，煤炭經(jīng)過(guò)分選，可除去大部分灰分，得到超標(biāo)，優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤的灰分也高達(dá)15%，造成燃燒低灰高熱值煤粉。低灰高熱值煤粉具有高效低污染效率低和污染嚴(yán)重。如采用先進(jìn)的選煤方法將煤炭的燃燒特性，具體表現(xiàn)為(4:減少燃料消耗、降低在燃前凈化，即將灰分降至8%以下，硫分降至煙氣中的飛灰濃度，提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)和安全0.5%以下，則燃煤的污染將達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求。性、減少SO2排放量、減少有毒痕量元素的排放、從理論上講，煤磨得越細(xì)，礦物質(zhì)解離越充減少燃煤粉磨電耗。針對(duì)西部地區(qū)水資源+分短缺分，也就越容易實(shí)現(xiàn)深度脫硫降灰。事實(shí)上在煤粉這一情況，宜采用高效干法選煤技術(shù)對(duì)煤炭潔凈。電廠鍋爐噴吹用煤都要磨細(xì)到小于200目占70% .4.1空氣重介 質(zhì)流化床干法選煤技術(shù)以上，這就為實(shí)現(xiàn)煤粉電廠燃前深度脫硫降灰提供煤炭作為我國(guó)主要能源在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)不了非常有利的條件。但是，若采用濕法分選進(jìn)行脫會(huì)有大的改變，而我國(guó)的煤炭入選比例只有25%，硫降灰， 則需要將精煤進(jìn)行脫水和干燥，還需要龐動(dòng)力煤僅為11%，在我國(guó)的煤炭消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，動(dòng).大的煤泥水處理系統(tǒng)，其投資和運(yùn)行費(fèi)用非常高;力煤占80%以上，這就造成十分嚴(yán)重的燃煤引起而若采用微粉煤干法深度脫硫降灰技術(shù)，有機(jī)的結(jié)的環(huán)境污染(如煙塵，二氧化硫和酸雨)。據(jù)統(tǒng)計(jì),合煤粉電廠制粉系統(tǒng)進(jìn)行燃前深度脫硫降灰，則可1997年全國(guó)SO2排放量約為2346萬(wàn)t,煙塵排放省略脫水、干燥和龐大的煤泥水處理系統(tǒng)，投資和量為1873萬(wàn)t,酸雨影響面積占國(guó)土30%，這其運(yùn)行費(fèi)用非常低，其優(yōu)點(diǎn)是非常明顯的。摩擦電選中燃煤造成的SO2和煙塵排放量分別占90%和技術(shù)就是適合于微粉煤干法深度脫硫降灰的非常有80%，因此必須大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，保護(hù)環(huán)境,前途的技術(shù)，分選時(shí)利用氣流輸送微粉煤，經(jīng)過(guò)摩綜合利用煤炭資源，作為潔凈煤技術(shù)源頭的燃前潔擦器時(shí)，煤中有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)質(zhì)與摩擦器碰撞摩擦分凈選煤技術(shù)則應(yīng)優(yōu)先發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每人選1別帶上正、負(fù)電荷,荷電顆粒群被氣流送人高壓靜億t原煤，就可脫除絕大部分黃鐵礦硫，減少SO2電場(chǎng)，正、負(fù)荷電粒子分別向相反方向運(yùn)動(dòng)，從而的排放量100~150萬(wàn)t,而且可減少無(wú)效鐵路運(yùn)實(shí)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)與無(wú)機(jī)質(zhì)(特別是黃鐵礦硫)的深度分.輸。離。美國(guó)試驗(yàn)研究表明，電壓為25000V的靜電分在選煤領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外普遍采用濕法分選方法,選機(jī)分選<37pm的粉煤，人料灰分為24.5%，磁而我國(guó)的煤炭資源有2/3以上分布在西部等缺水地鐵礦含量為1.69%時(shí)，可取得灰分為1.7%，磁鐵區(qū)，隨著國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)的實(shí)施，煤炭資源的分選礦含量為0.08%，產(chǎn)率為40.8%的超低灰、低硫加工也迎來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，在當(dāng)今注重環(huán)境保桂性網(wǎng)礦業(yè)十些的過(guò)驗(yàn)研究取得了良好的效護(hù)，潔凈利用能源的時(shí)代，西部地區(qū)煤炭潔凈利用中國(guó)煤化工可得到灰分<2%的精就顯得尤為突出，因此煤炭的高效脫硫降灰就十分YHCNMHG必要。傳統(tǒng)的選煤理論及方法已無(wú)法滿足煤炭分選應(yīng)用摩擦電選技術(shù)緊密結(jié)合電廠供煤系統(tǒng)的特的潔凈，研究適合我國(guó)國(guó)情，特別是西部地區(qū)煤炭點(diǎn)進(jìn)行燃前深度脫硫降灰，以減少燃煤的大氣排放38中國(guó)礦業(yè)2001年第10卷第1期.污染具有明顯優(yōu)勢(shì)。目前,煤粉電廠的供粉工藝流程金、省重點(diǎn)等項(xiàng)目的研究，并建立了中試系統(tǒng)，通是:原煤→千燥-→粉磨-→輸送+燃燒。而采用適應(yīng)于過(guò)了省級(jí)技術(shù)鑒定，目前正在進(jìn)行放大試驗(yàn)研究。微粉煤脫硫降灰的干法摩擦電選技術(shù),進(jìn)行燃前脫硫隨著國(guó)家對(duì)煤煙型污染的嚴(yán)格控制,研究開(kāi)發(fā)擁降灰,新的供粉工藝流程將為:原煤-→干燥→粉磨→有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的摩擦電選技術(shù)是十分重要的。特摩擦電選-→輸送→燃燒,其根本意義在于摩擦電選技別是將微粉煤干法深度脫硫降灰、最終發(fā)電輸送相結(jié)術(shù)不同于常規(guī)分選技術(shù),采用氣流輸送,可干法分選合這種新工藝、新技術(shù)新模式,對(duì)于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力煤優(yōu)質(zhì)微粉煤,而在微粉煤級(jí)別中大部分礦物質(zhì)已得到解化工程,提高燃煤效率,實(shí)現(xiàn)煤炭潔凈燃燒,減少環(huán)境離,因此,從理論上講更容易實(shí)現(xiàn)深度脫硫降灰,實(shí)際污染,具有重大意義，國(guó)內(nèi)國(guó)際迫切需要這些技術(shù),尤試驗(yàn)也已證明這一-點(diǎn),與常規(guī)選煤相比,省略了產(chǎn)品其是適應(yīng)西部大開(kāi)發(fā)的需要,市場(chǎng)前景很好。脫水、干燥和煤泥水處理系統(tǒng)。而摩擦電選技術(shù)所需5結(jié)論將原煤干燥、粉磨和氣力輸送等環(huán)節(jié),在電廠原制粉(1) 西部能源開(kāi)發(fā)，應(yīng)將煤炭轉(zhuǎn)化為電能再輸系統(tǒng)中正好已有與此相應(yīng)環(huán)節(jié),這樣增加摩擦電選系出，變資源優(yōu)勢(shì)為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。統(tǒng),所需投資及運(yùn)行費(fèi)用非常低。(2)西部煤炭資源必須走潔凈利用的途徑，煤工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、澳大利亞、加拿大等國(guó)炭燃前的高效干法分選既經(jīng)濟(jì)又合理。都在進(jìn)行摩擦電選技術(shù)的研究，特別是進(jìn)行提高處(3)空氣重介質(zhì)流化床干法選煤技術(shù)及摩擦電理能力的研究，但將該項(xiàng)技術(shù)直接用于電廠燃前脫選技術(shù)骨性“者兒特點(diǎn)，為西部煤中國(guó)煤化工硫降灰的試驗(yàn)尚未見(jiàn)報(bào)道。國(guó)內(nèi)只有中國(guó)礦業(yè)大學(xué)炭資源從事摩擦電選技術(shù)研究，在該項(xiàng)技術(shù)的近10年研YHCNMHG究過(guò)程中，已完成國(guó)家自然科學(xué)基金、煤炭科學(xué)基(收稿日期: 2000年10月23日)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展初探39