國家能源集團加快基于融合光譜的煤質快速檢測關鍵技術研究與數字化管控平臺建設，累計檢測煤量超5000萬噸;山東能源集團田陳煤礦按照“煤質是設計出來的”理念，根據各礦煤層自然條件，優(yōu)化不同工作面開拓布局;皖北煤電集團招賢礦業(yè)公司加強煤炭銷售和市場調研，及時掌握客戶生產情況、用煤需求和質量意見……近日，在2024年全國“質量月”活動期間，各煤炭企業(yè)煤質提升工作持續(xù)有序開展。

為全面貫徹黨的二十大和二十屆二中、三中全會精神，落實《質量強國建設綱要》部署，深入推動全民質量行動，今年9月，市場監(jiān)管總局、中央宣傳部、最高人民法院、最高人民檢察院、國家發(fā)展改革委等27個部門以“加強質量支撐 共建質量強國”為主題，聯合開展2024年全國“質量月”活動。

對于煤炭行業(yè)而言，“加強質量支撐”意義深遠。黨的二十屆三中全會提出，要健全煤炭清潔高效利用機制。“我們用什么支撐清潔高效利用機制建立?商品煤質量提升是重要方面。”中國煤炭工業(yè)協(xié)會副會長劉峰表示。

“我國每年煤炭消費量近50億噸，首先要認清煤質，才能實現煤炭的清潔高效利用。”全國煤炭標準化技術委員會秘書長、中國煤炭科工集團首席科學家、煤炭科學技術研究院有限公司煤化工分院副院長丁華說。

近年來，煤炭行業(yè)不斷挖掘煤炭的燃料、原料和材料屬性，在煤炭有關標準修訂、提升商品煤質量等方面做了一系列工作，持續(xù)提升煤炭生產、加工、物流和應用全過程煤質技術監(jiān)督水平，推動煤炭及相關產業(yè)高效協(xié)同發(fā)展，為“共建質量強國”助力。

煤質研究是門大學問

“煤炭質量研究的范圍非常廣，貫穿煤炭開發(fā)利用全過程。從開采、加工、固廢資源化利用，到清潔高效利用、低碳排放，都離不開煤質研究工作。”丁華說。

據介紹，常用的煤炭指標有灰分、全水分、分析水、硫分、發(fā)熱量、揮發(fā)分、固定碳、焦渣特征、結焦性、黏結性等。這些指標能夠反映出煤炭的物理、化學特性及其適用性。

在煤炭產業(yè)各環(huán)節(jié)，煤炭質量研究發(fā)揮著怎樣的作用?丁華從煤炭勘探、開采、洗選加工等全過程進行分析。

在勘探階段，煤質是后續(xù)礦井開發(fā)的重要基礎依據。特定的煤田，煤炭資源是什么種類?是怎樣的品位品級?需要針對相關特性開展煤炭工藝性質評價研究，查明煤田煤質及其變化規(guī)律。

在開采階段，對于任何一個礦區(qū)、井田、煤層、產品，煤質指標都會不可避免地出現波動。需要根據勘探資料評價煤質波動性，指導開采階段的配采工作。煤質直接決定了煤炭開采的經濟性，也影響了煤炭價格和銷量。

以山西的上組煤和下組煤為例。“大家都知道上組煤非常好，但是量又非常少。通過上組和下組的合理配采和配洗，可以生產出灰分、硫分符合要求的商品煤，有利于保證原煤質量的穩(wěn)定性，提升經濟效益。”丁華說。

在洗選加工階段，生產的煤炭通過運輸皮帶進入洗選系統(tǒng)后，經過不同設備和工藝，最終進入不同產品倉。這個環(huán)節(jié)是煤炭提質增效的“重頭戲”。根據煤質平衡產品結構，是洗選加工階段的重要工作。

例如，開灤集團范各莊礦業(yè)公司充分掌握不同煤層的洗選特性，通過調整洗選參數，每月增加精煤量3600多噸，提升了生產礦井洗選加工全產業(yè)鏈經濟效益。

在利用環(huán)節(jié)，揮發(fā)分、發(fā)熱量和黏結指數等指標對于確定煤炭的利用途徑具有重要意義。例如，高揮發(fā)分的煤炭，適用于氣化或液化等深加工領域;低揮發(fā)分、高發(fā)熱量的煤炭適合作為動力煤使用;黏結指數高的煤炭在煉焦過程中具有更好的結焦性能，有利于提高焦炭質量;富油煤適合作為煤炭直接液化的原料煤……

“煤質研究需要各學科交叉，包括煤巖學、煤化學、煤礦物學、燃燒學、煉焦化學、氣化工藝學等。在這些原理的指導下，結合具體問題具體分析，服務于煤炭生產加工利用各個環(huán)節(jié)。”丁華說。

據中國煤炭科工集團煤炭科學技術研究院有限公司煤炭檢測中心(國家煤炭質量檢驗檢測中心)黨總支書記、副總經理張博介紹，從1984年我國首次引進機械化采樣系統(tǒng)到2002年開始機械化采樣國產化進程，再到2022年開始探索采樣系統(tǒng)智能化、數字化、無人化;從1999年推出煤炭聯合自動制樣設備到2012年首次提出“無人值守”煤樣自動制樣系統(tǒng)，再到如今我國開始自主研發(fā)設計生產煤炭機器人制樣系統(tǒng)……我國煤炭采樣、制樣技術及裝備不斷完善。

“煤炭質量研究在煤炭行業(yè)轉型升級中發(fā)揮著關鍵作用。”張博說。

煤質指標不斷規(guī)范

煤炭種類眾多、特性復雜。雖然我國煤炭質量標準體系相對齊全，但由于管理粗放、標準執(zhí)行不到位，在實際煤炭流通交易環(huán)節(jié)，產品質量表述與一些發(fā)達國家存在差距。

一位業(yè)內人士表示，自己多年前到德國出差時，看到當地企業(yè)對某種煤炭的介紹，“用了整整一張A4紙，各項指標一目了然”。而同樣的煤種，當時在國內“一行字就介紹完了”。

現行的《中國煤炭分類》國家標準于1989年10月1日正式實施，并于2009年進行修訂，2010年正式實施。

在近日召開的2024商品煤質量提升與品牌建設大會上，《中國煤炭分類》國家標準修訂研討會同期召開，依托近年來煤質表征技術的進步，我國煤炭分類標準將進一步修訂。

除煤炭分類標準外，近年來，煤炭行業(yè)不斷加強關鍵技術標準研制，基本建立了商品煤質量標準體系。

國家市場監(jiān)督管理總局標準創(chuàng)新司交通能源處處長王軍偉表示，針對煤炭的生產、市場流通、終端利用等環(huán)節(jié)，國家市場監(jiān)督管理總局已發(fā)布商品煤質量標準16項，包括動力用煤、冶金用煤、化工用煤等系列標準，形成了服務于不同工業(yè)部門的商品煤質量標準體系。

“后續(xù)，我們將根據各個區(qū)域的煤質特點，深挖價值潛力、煤質優(yōu)勢，開展定制化、標準化工作的品牌工作，進而從國內推向國際。”丁華說。

據介紹，目前煤炭領域直接和相關的標準化組織大概有8個，煤炭領域(不含開采)相關標準有600余項。

“值得注意的是，現行的《商品煤質量管理暫行辦法》《商品煤質量評價與控制技術指南》等，都使用了‘商品煤’這三個字，而不是‘煤炭產品’。這是因為，過去煤炭供應比較緊張，我們更注重生產過程，對商品煤概念的關注相對較少。”劉峰坦言，“企業(yè)初步生產出的是產品，提供給用戶的才是商品。只有成為商品，才能在市場上流動，才能和消費者達成一致。”

劉峰表示，標準是質量基礎設施的重要支撐，只有高標準才有高質量。商品煤質量一系列國家標準的實施應用，推動了煤炭企業(yè)優(yōu)勝劣汰，保障了煤炭市場規(guī)范、公平競爭，為行業(yè)樹立了明確的標桿，促進了行業(yè)規(guī)范化、精細化發(fā)展。

在環(huán)保方面作用凸顯

煤炭質量與環(huán)境保護息息相關。

據劉峰介紹，隨著全球對環(huán)境保護的日益重視、“雙碳”目標的提出，煤炭質量在環(huán)保方面的作用更加凸顯。

硫分這一指標，直接關系到煤炭燃燒過程中產生的二氧化硫等有害氣體排放。降低煤炭中的硫分含量，對于減少大氣污染、保護生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

灰分這一指標，是影響環(huán)境保護的重要因素。高灰分煤炭在燃燒過程中會產生大量灰渣，不僅占用了寶貴的土地資源，還可能對地下水造成污染。通過洗選等工藝降低煤炭灰分含量，是實現煤炭清潔利用的關鍵環(huán)節(jié)。

“煤炭企業(yè)應積極響應國家環(huán)保政策，努力提高煤炭產品質量，為推動煤炭行業(yè)綠色轉型貢獻力量。”劉峰說。

黨的十八大以來，我國高度重視生態(tài)文明建設與能源結構轉型，相繼出臺了一系列政策文件，煤炭清潔高效利用已提升為國家能源發(fā)展戰(zhàn)略的核心內容。

“我們需要基于煤炭行業(yè)發(fā)展現狀和政策要求，設定商品煤質量提升要求，推動煤炭行業(yè)轉型升級，提升煤炭產品附加值和市場競爭力。”劉峰說，“煤炭清潔高效利用的新特征，對商品煤質量提升提出了新要求。”

一是提高煤炭利用效率。在以煤為主的能源結構下，提高煤炭燃燒效率和熱能效率，能夠減少煤炭資源的浪費和損失，有助于減少碳排放，促進產業(yè)結構優(yōu)化和經濟可持續(xù)發(fā)展。

二是控制污染物排放。煤炭污染物主要來源于煤炭的洗選、提質、燃燒等過程。要從煤炭加工廠設計、建設、運營等全過程控制污染排放。

三是提升煤炭產品附加值。通過煤制油、煤制氣、煤制烯烴等深加工項目，提升煤炭附加值和利用率，形成高端產業(yè)鏈;聚焦煤炭開采、清潔利用等關鍵技術領域開展攻關研究，推動煤炭產業(yè)技術升級和產品附加值提升;向清潔能源、新材料等領域延伸開發(fā)碳纖維、石墨烯等新材料，減少對煤炭資源的依賴，實現多元化發(fā)展。

四是推動煤炭利用低碳化轉型。實施生物質摻燒、綠氫摻燒、碳捕集利用與封存、開展碳足跡核算和碳交易活動等多種改造方式，拓寬煤電低碳發(fā)電技術路線，減少碳排放。

“現在各個行業(yè)都在開展碳足跡管理數據普查。在煤炭生產領域，我們對這一概念仍停留在觀望階段。我們亟需跟上形勢，加強碳排放監(jiān)測與管理，加強煤炭產品碳足跡的識別與量化研究。”劉峰說。

以科技創(chuàng)新加速提質

如何提升商品煤質量?

國家能源局原副局長吳吟認為，煤質提升需練好內功，順應能源轉型大勢——電氣化、低碳化、數字化。煤質提升是一個系統(tǒng)工程，涉及設計、建設、開采、運輸、洗選、儲存、裝運、售后服務等全過程。

“在這個過程中，煤質提升需健全層層明確的質量管理體系，持續(xù)依靠科技創(chuàng)新，挖掘數字技術潛力。”吳吟說。

“提升商品煤質量，必須加強科技創(chuàng)新能力建設。”劉峰同樣指出，“科技不僅是質量的核心，也是質量提升的根本保障。通過加大科技創(chuàng)新力度，不斷提高產品技術含量，促進產業(yè)行業(yè)結構優(yōu)化和轉型升級，將發(fā)展方式從規(guī)模速度型轉向質量效率型。”

在煤炭行業(yè)，通過技術突破帶來商品煤質量提升的變化正在發(fā)生，越來越多的煤炭企業(yè)感受到科技提質的力量。

為解決傳統(tǒng)人工檢測方法流程長、數據遲、風險大、結算周期長、投入大、運行成本高等問題，國家能源集團聯合相關單位開展世界首創(chuàng)的基于融合光譜的煤質快速檢測關鍵技術研究與數字化管控平臺建設，目前已在該集團9家單位試驗近2年，檢測煤量超5000萬噸，實現煤質檢測數據“實時、透明、共享”。

國家能源集團電科院南環(huán)院黨委書記、執(zhí)行董事張杰介紹，該技術可以檢測6毫米煤樣的熱值、全硫、灰分、全水等指標，檢測時間不超過2分鐘，一列車檢測煤樣量是傳統(tǒng)方法的10萬倍，大大提升了樣品代表性和檢測效率。

為解決傳統(tǒng)煤灰檢測存在的不足，淮北礦業(yè)集團聯合煤炭科學技術研究院有限公司，開展對煤灰在線測試灰分識別系統(tǒng)的技術研究。

“我們十分重視科技創(chuàng)新對煤質管控的作用。”淮北礦業(yè)集團煤炭運銷分公司副總經理孟慶勇說，“通過對在線系統(tǒng)的元素識別、環(huán)境干擾因素等研究，我們開發(fā)了高精度在線灰分識別系統(tǒng)，解決了現有在線測灰技術精度較差等的問題。”

為提升精煤出廠質量，山西焦煤集團加快推進選煤廠智能化建設，以數智賦能提高洗選效率、精煤產率。在山西焦煤集團沙曲選煤廠集控室，由44塊顯示屏組成的高清集控大屏幕，1∶1還原了生產車間。400余臺生產設備高速運轉，從原煤輸送、重介主洗到浮選等各個環(huán)節(jié)生產過程、參數指標，在屏幕上一覽無余。集控工可根據生產實際，隨時調整洗選參數，煤質穩(wěn)定率在90%以上。

今年7月，潞安化工集團與懷柔實驗室山西研究院簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，在高效催化劑制備、高灰熔點煤氣化、煤制高端化學品、固廢資源化利用、化工裝備制造等方面開展技術研發(fā)合作、科技創(chuàng)新設施共享，踐行產學研合作。

劉峰表示，未來，煤炭行業(yè)要不斷加強煤化工技術的研發(fā)與創(chuàng)新，優(yōu)化工藝流程，探索適合我國國情的煤化工低能耗發(fā)展道路;加強煉焦煤配煤的技術研發(fā)與應用，通過科學精準的配煤方案，提高焦炭質量，降低煉焦過程中的能耗與排放;探索煤炭與新能源、新技術融合發(fā)展路徑，共同推動煤炭行業(yè)技術進步、管理創(chuàng)新、質量提升和市場拓展。