黄金十年,中国选煤技术的发展和展望[技术篇]

2017-08-17 黄恒 HOT全球矿业资讯

谁是浩特?请参考下图


1 前言


文章一共两篇

【技术篇】是对黄金十年期间,中国选煤技术的变化、发展及现状的总结;

【商务篇】是对中国选煤技术如何突破“走出去”困局的分析和建议。

笔者经验有限,希望与中国的选煤业同仁分享个人观点。欢迎牛人拍砖,更多良好的批评和建议才能真正帮助中国选煤业在煤炭寒冬突围。

期待更多的选煤技术提供商,设备制造商与HOT一起抱团出海,合作共赢!


黄金10年,中国选煤工艺、装备制造、商业模式各方面都发展迅速。选煤工程设计水平也发生了巨大变化。现在,中国已经有几家工程设计公司具备概念三维设计及管道三维设计能力,其中HOT公司具备“基于项目生命周期管理的全三维工程设计能力”。选煤设备制造水平也处于世界一流水平(双齿辊破碎机、螺旋分选机除外)。


2 市场换技术——选煤工业突飞猛进!


中国选煤技术和装备从依赖进口,到仿制,再升级到自主研发并且部分选煤设备已经成功贸易到澳大利亚、美国、南非等传统矿业强国;从跳汰工艺为主升级到高度自动化的全重介工艺经历了不到10年时间。中国煤炭的黄金10年,选煤工业是完完整整地吸收了世界范围的技术精华,并升级利用。相比同时期的非煤矿山,选煤技术的“市场换技术”战略执行的非常成功(截止到目前为止,非煤矿山的大型装备,依然严重依赖进口产品)。十年间,选煤厂直观差异如下图。


十年前选煤厂的主要情况
现在中国主要的选煤厂形态


3 中国选煤技术快速发展的客观原因


市场推动:中国煤炭产销两旺,需要大量的新设备,纯粹依赖进口已经无法满足中国选煤工业的发展。促进国外公司引进技术,在中国本地组装或制造。

卓越的选煤人:选煤业几大工程服务商的创始人具有敏锐的眼光,工程技术团队也具有超强的执行能力,能快速吸收、消化国外技术。

研发周期短:本地的市场能力又能快速的试用新设备。设备从测绘-改进-开模-样机-规模化生产的研发周期短。


4 黄金十年主要工作:引进来,走出去


——国际交流频繁,走出去艰难。

引进来:黄金十年的前五年,中国公司做的事情几乎都是引进来。国际工程公司和海外选煤设备制造商在中国各大设计院和煤矿频繁开展技术交流,寻求本地化合作。第二个五年,中国公司开始走出去。开始向印度等选煤技术落后的国家输出设备和整体选煤厂工程设计及交付。其中,有少数卓越的制造商[如:景津压滤机,HOT香蕉型振动筛,海王旋流器等],已经成功打开了澳大利亚、美国、南非等高端市场。

走出去:以“走出去”为主流的交流和国际市场开拓,是近期才形成的趋势。

形成“走出去”这个趋势的一个原因主要是黄金十年后,中国需求放缓,煤炭产业正处于结构调整时期,市场对选煤工程和设备的需求急剧下降。十年间形成选煤设备制造产能已经过度炮和,逼迫设备制造商和工程技术公司开拓国际市场。


4.1 走出去的懵懂期


走出去,对于中国选煤技术提供商们来讲,大多数仍处于懵懂期。跨国文化的沟通,不同的商业规则,如何本地化,国外法律及合同条款,贸易人才缺乏,汇率波动处理等都是绝大多数选煤技术提供商“走出去”的短板。


4.2 核心问题:人才匮乏


人才匮乏是最大的问题。

懂选煤,外语好,有国际项目执行经验。仅这三条,就可以将目前中国大部分选煤工程师或销售精英排除在外。在过去几年引进来的技术交流中,因为专业翻译不懂选煤,在技术交流的口译时闹过很多笑话。比如:在翻译dense medium bath的时候,翻译结果是“重介质澡盆”,实际是重介分选浅槽;在翻译flotation tank的时候,翻译结果是“浮游坦克”,这坦克还上天了?实际应该是浮选槽。这样的事情引进来的时候可以慢慢消化,走出去时如果还是“翻译+工程师”对外交流,将造成很多误解,也会带来降低专业度的负面影响。培养工程师的外语,是必须要做的,但在短时间内是无法实现无障碍交流的水平,尤其是这种专业性极强的技术交流,还有后期的商务谈判。


4.3 思维局限


思维局限,是另一个重要问题。在中国做市场开拓和合同签订,有没有公司外聘了咨询机构或律师?笔者的印象中,就算是合同额数亿的大型总承包项目,也没有外聘律师审阅合同细节的。如果执行国际项目,或大金额的成套供货,这样的做法,无异于给自己刨坑。无论是在澳洲这样的高度诚信市场,还是印度等价格敏感市场,没有“本地化经验导入”都会付出代价,这也是目前走出去的中国公司,走得不顺的主要原因之一。每小时300~800美金的律师费或顾问费,就可以直接导入本地化的经验,从而将合同中的隐患和风险最大化地提前消化掉。当然,前提是“找对人”!


选煤技术已经完成升级,现在中国的工程设计及大部分选煤设备的品质不输于国际一流品牌。如何才能更好地走出去?

在回答“如何更好地走出去”之前,我们需要仔细分析中国选煤技术的发展和变化,以及不足之处。

【备注:下文部分文字摘选自选煤同仁的学术论文及技术交流内容】


5 中国选煤技术的发展


5.1 中国选煤现状概览


中国选煤技术无论是设计,还是设备大型化制造,亦或是托管运营模式;都已经属于世界一流水平。中国的煤炭工业,大多数时候是沿袭的“澳洲路线”。就是说澳大利亚的选煤技术整体发展水平比中国快3~5年。目前来看,选煤设备制造这个方面已经不存在差异。差异在于工程设计水平和国际项目执行经验。而且,力拓主导了“智慧矿山”项目,大笔投资把很多矿山项目大数据和云计算技术升级到了科幻水平(比如:重达数百吨的无人驾驶矿卡),选煤厂也是其中之一。


5.2 工程设计现状


除了少数几家工程公司能够应用简单的三维设计以外,其余中国的设计院和工程公司都停留在二维设计阶段。

目前,能够做纯三维工程设计的只有HOT公司


HOT公司部分选煤厂三维设计图(模块化设计)

原因:转变三维设计方法,对于设计单位来讲,需要投入大量的人力和资金,还有3~5年的准备周期,毕竟仅仅是设备建模就是巨大的工作量。如果没有市场需求,很多公司缺乏动力来启动这个事情。当然,有一些工程公司和设计院接触过海外项目,了解三维设计是海外市场的敲门砖,于是零零散散的做了一些投入,一般能够达到管道设计时采用三维设计的水平。对于工程师来讲,更换设计方法,会在一开始赶到不适应,工作效率下降,会比较抵触这种改变[与ERP一样,实施效果不好的主要原因类似]。因此,中国的选煤技术提供商们如果希望走出国门,设计方法是必须要转变的。


5.3 设备制造现状


大型化?可靠化?精细化?No, No, No。我们聊点别的。选煤设备制造业真正的现实情况是什么。

多数设备制造商仍处于“仿制阶段”;加工制造没有流程化,QA/QC没有……不过,核心的问题有两个:一个是没有重视知识产权的重要性,一个是没有理论和研发积累。


这会带来什么后果?

首先,知识产权的重要性无须重复,一旦进入国际市场,就将面临国外制造商的知识产权诉讼。因为大家还没有走出去,所以不在意。请多关注一下华为、小米等公司做国际市场初期遭遇的麻烦。所以,一定要重视知识产权这个事情,要多申请整机和核心部件的国际专利,尤其是销售目标市场所在国家。这样,才能更好的保护品牌和技术。

在发达国家,如果涉及侵权的产品,最终用户一般是不会采购的,因为会承担法律上的连带责任。所以,没有足够的知识产权,其实高端的国际市场已经关门了。

[案例] 2014年,笔者及HOT公司主要工程师作为业主方工程师负责澳大利亚卡利登煤业库克炼焦煤选煤厂改造的评标的主任评委工作(Caledon Resources LLC, COOK CHPP Upgraded Project)。在设备招标的评标过程中,澳大利亚伟尔沃曼公司(Weir Warman)和澳大利亚申克公司就分别祭出了“知识产权”这个终极武器。两家公司在中国的竞争对手在中国境内的法院判决书以及涉及到的知识产权问题清单和细节一并递交到了评标会,有理有据。

结果:澳大利亚业主方和所有评委全部采纳了这些文件。将涉及侵权的两家中国制造商直接废标。


另外一个问题是没有理论基础和研发积累。

与中国的采购模式不同,发达国家的工业设备采购一般由工程师和最终使用者主导,商务层面的沟通都必须基于工程师的认可才能继续进行。

这就给处于“仿制”阶段的中国制造商提出了一个巨大的难题。

当走出去遇到国外工程师时,会是怎么样的情形?

首先,人家会交流你的技术模型,这个模型会包含从最初的原理,到细节的技术分析(比如:应力分析),计算依据等。如果没有这些原始资料,一般会被认定为“侵权”,问题又回到知识产权保护上了。中国制造商们要尽快完善自主研发体系,积累足够的原始数据,这本身也是帮助自己不断改进设备制造和提升使用效果的方法。如果继续只盯眼前利益,走出去是永远走不进发达市场的。

[案例] 中国某国有制造商,先中东地区递交了一份快速定量火车装车系统的投标文件。技术文件和报价都获得认可。最后环节,评标会要求递交原型数据和相关分析来佐证装车系统的精确性和稳定性。中国公司无法提供,遗憾错失拓展一流市场的机会。


5.4 工厂管理模式落后


关于中国制造与欧美日本的差异,这里不讨论。煤矿机械装备领域,中国的现状是工业4.0级别的制造工厂和小作坊共存。市场业态也比较混乱,没有完全区分出高端和中低端产品,很多时候大家一起竞标,现在行情又是低价中标,小作坊的产品价格优势是有的,选煤厂选用后擦屁股的事情一堆。

郑煤机、天地科技、景津、HOT南昌工厂等代表着最好煤机领域最领先的制造加工水平。但是,大多数煤机制造商(不仅是选煤设备制造商)都参与小作坊或小规模作业的情况;其中不乏一些外资或合资公司的制造工厂,现场布置混乱,没有流线型作业,忽视工人职业健康和生产安全等情况仍然很普遍。照片的差异最直接,下面是景津的工厂和某大型工程公司的设备工厂对比。


景津在山东德州的压滤机工厂
某大型选煤工程公司自己的设备加工厂

这会带来什么问题?当然,如果只是做中国市场,暂时也不会有什么问题,毕竟大家都半斤八两。市场是会往着进步的方向发展的,也许三年后,这样的工厂管理模式在中国就会被质疑加工水平、质量管理、人员职业健康的问题了。这些问题,已经是国外客户来中国考察时出来产品本身以外会关注的内容。不重视这个问题,供应商资格都拿不下来,更不要谈销售合同。

[案例] 2010年,英美资源(Anglo American)为寻求更多的设备供应渠道,来中国考察。受到了当时国内两大工程总承包公司的热情邀请。英美资源在考察前认为,作为EPC提供商,又有自己的设备加工厂,这样的供应商是最理想的选择。可是,考察的过程就是一个不断失望的过程。考察对象一,某美资品牌(实际是中国公司),现场管理混乱,原材料和最终产品堆放一起。关键是,加工工艺粗糙,很多焊接也没有做探伤。产品出厂前几乎没有完善的监测和发运前调试环节。最要命的是,现场有一台中国制造的筛机,打折美国另一个品牌,工人正在刷漆,刷的内容是“Made in USA”……这样的行为,直接给来访客户留下了不专业而且不诚信的印象。直接后果是,不仅失去了英美矿业这一个客户,也失去进入国际一流市场的机会。

第二个考察对象,没有上述美资品牌的问题。但是,现场工人的安全意识差,在操作设备和搬运时,一根横梁从客户头上快速划过……结果,就可想而知了。


5.5 工程建设及管理模式差异


中国的总承包商一直很自豪,因为做的EPC,然后以此轻视很多国外同行只敢做EPCM。

啥?什么是EPC?什么是EPCM?……请问度娘吧。

每次听到这个,想笑又不好笑,毕竟说这些话的人都是行业资深工程师,多数也是笔者的师兄。这里,简单的和大家讲讲国外的选煤工程项目为什么大多数是EPCM(印度除外)。

工程造价差异:中国的钢材、水泥、人工都很便宜。这几项的成本放到澳大利亚、美国甚至南非都不便宜。在中国一个500万吨的动力煤选煤厂,工艺简单一点,外围也简单一点,造价大约1.5亿元人民币。放到澳大利亚,估计只够设计费。也许还有同仁会问,那么,主洗系统的核心设备价格差异不大嘛,因为中国用得很多也是进口设备。这个嘛,如果大家深入了解一下澳标、美标与国标的差异,就会明白,就算是同品牌的设备,在中国用的成本,就是比在澳洲便宜。

因此,在澳洲和美国、甚至印度,一个选煤厂项目动辄过亿美元。而且技术要求都非常苛刻,工程公司一般是不愿意承担这样的风险的。所以,大家赚点设计和项目管理费就好。其他事情,还是交给其他供应商自己协调吧。

也许看到这里,又有中国工程公司不服了,过亿美元不算大,国内也做过一个选煤厂就接近20亿人民币造价的项目。拜托,这是在中国!出去试试?别的不说,就说最简单的招标文件吧,中国的总承包招标文件200页到头了吧?国外的主招标书都是1000页左右的;中标后,每一台设备,每一个细节,每一个设计专业的标准要求等都有单独的文件(视情况,一般子文件也是每个100页起)。先问问自己能不能搞定这些文件吧;都不用提项目执行的事情。

HOT完整执行了英美黄金(Anglo Gold Ashanti)投资在刚果(金)的金矿选矿项目,整个项目的执行过程,除了国内同行理解的内容外;还做了大量的“资料及文档管理工作”,一个项目执行下来,主要团队的英语都练的刚刚滴,不亚于读了一个英语博士的学习量,现象一下吧。


对设计价值认可的差异:这其实才是国外工程公司不乐意做EPC的最主要原因。国内现在的选煤厂设计还能有钱赚么?是不是可研和初步设计报价已经处于血拼?就连施工图也是低价?是不是经常听到吨煤0.6元设计费全包的合同(还有更低的)?吨煤0.6元?一个300万吨的中型选煤厂,才180万人民币设计费。那么多工程师半年左右的工作量啊。我去,大家夜以继日埋头画图,不画图时也在煤矿现场啃着带煤灰的埋头,就为了0.6元/吨煤的设计费?

设计是工程项目的核心,好的设计,才能真正创造有价值的项目。市场环境越来越糟,对工程师的压榨就越多。

知道澳大利亚是什么情况么?可研报告就是200万~500万美元。全套工程设计鲜有少于1000万美元的。价值差异在哪里?为什么要做灰头土脸的EPC?说得难听点,不就是包工头吗?

国外工程公司就算做EPC,也不是单纯的EPC,而是BOT或BOM。相当于是地产开发商的角色了。他们绝不会为了获得了一个当包工头的机会,而降低设计工作的附加值。


5.6 金融模式——从零起步


国内选煤技术或项目建设完全没有金融支持的业务模式。因此,中国暂时还没有真正意义上的BOT/BOM,也没有成熟的融资租赁为主要业务模式的选煤项目。


5.7 发展方向


1.智能化[工业4.0]:利用大数据和云计算为选煤厂插上智慧的翅膀,是下一个阶段的重点发展方向。

2.基于全生命周期的设计方法:工程设计要基于选煤厂的生命周期运营管理的三维设计,是中国大多数工程技术公司需要提升的。

3.金融介入:市场环境差,发展清洁用煤符合国家政策,又是大势所趋;煤炭企业缺钱做选煤项目或选煤技改;后面,金融工具的介入是发展方向。这方面,HOT已经完成金融工具的合作基础,能够为优质的煤炭企业提供以“融资租赁”为主要金融服务的资金支持,以此帮助煤炭企业更快、更好的实施选煤厂项目。


6 选煤工程设计的变化和现状


2002~2012年,中国的基本建设管理体制和工程项目设计审核程序发生了根本性的变化。这些变化,促进了中国的工程技术公司和国有设计院的设计文件编制质量、技术水平均有了明显进步,编制内容也发生了很大的变化,主要表现在以下5个方面。


6.1 煤质分析方面的变化


6.1.1煤炭的用途拓展延伸

现在,煤炭已经不仅仅是传统意义上的动力燃料和炼焦原料,也是作为替代石化产品的现代煤化工、煤基合成油等高附加值产业的宝贵原料。煤炭清洁利用、煤化油、煤液化、煤气化化等产业获得了良好的发展契机,如:超临界、超超临界煤粉锅炉,大型循环流化床锅炉,煤基合成气制甲醇、甲醇制化工产品(二甲醚、醋酸及其下游产品)、甲醇制醇醚燃料、甲醇制烯烃、多联产,直接液化、间接液化,低温干馏对褐煤干燥提质等。

煤炭的用途获得了极大的丰富和产业延伸。不同的煤炭利用方式,不同的转化工艺对煤质又有着不同的要求。这就要求选煤工程设计工程师要努力拓展知识广度。

6.1.2 对煤质分析的要求更加严格

煤质特征及工艺性能分析是重中之重,因为这是确定煤炭洗选后的产品方向及产品结构的基础条件之一。

对煤质分析的要求更严格、更细化:

6.1.3 煤质分析的项目和内容更加全面。

除常规的工业分析、元素分析而外,还应包括煤炭工艺性能指标分析、显微煤岩结构分析、煤化程度、变质程度分析等。设计文件最好能反映地质报告原始数据。设计文件中列出的煤质特性资料多数时候内容不全,也缺乏针对性,主要存在这些问题:

(1)作动力煤时(电煤),缺少对锅炉腐蚀有关的氯含量、氟含量指标,与锅炉排渣有关的灰熔点、结渣性、结污性等指标。

(2)作煤化工原料时,往缺少与移动(固定)床气化炉气化效率有关的机械抗碎强度、热稳定性、对CO2转化率等指标。

[案例] 潞安矿区某矿的贫煤,机械抗碎强度极低,运输过程易粉碎。太原某厂是该矿的块煤产品用户,用作造气。因运输过程中块煤粉碎,引起合同纠纷。说明该矿的贫煤不适合块煤造气。

(3)当煤炭用作液化时,往往缺少煤的显微煤岩组成、反映煤化程度、变质程度的镜质组反射率指标、碳氢比、氧元素含量、氢元素含量、可磨性、煤灰软化、流动温度等与煤炭液化、煤制合成气工艺密切相关的重要指标;

(4)当煤炭用作生产合成气的原料,而且气化工艺采用水煤浆气流床工艺时,缺少对煤的成浆性分析。

[案例] 陕北榆神矿区某矿的不粘煤是供山东某煤炭集团榆林100万吨/年煤炭间接液化项目的原料煤基地,该项目煤制合成气采用德士古水煤浆气流床工艺;缺少对煤的成浆性分析。该矿的不粘煤成浆性差,实验室试验煤浆浓度仅为59.5%,而间接液化项目《可研》设计煤浆浓度仅为65.0%,这给气化工艺带来诸多不利影响(煤耗、氧耗增加,为扩大空分装置增加数亿元投资)。

6.1.4 对煤质分析要求更加精细、准确。

煤质特征及工艺性能指标的表述不够准确,没有严格按照各类煤质指标划分等级的相关国家标准或行业标准来表述。需要注意的是,这些标准实行动态管理,随着时间的推移和技术进步,各类煤质指标划分等级的标准也在不断的修改、完善。我们必须掌握新版《标准》。

6.1.5 煤炭种类、硫分含量是确定煤炭产品方向时,二个不可忽视的重要因素。这是需要特别指出的。

国家实行煤炭资源分类使用和优化配置的原则(发改工业[2006]1350号文)。煤炭种类和硫分含量,涉及国家有关资源合理利用的原则问题。根据国家环保总局、国家经贸委、科技部2002年1月30日联合发布的文件(环发[2002]26号)第3.1条规定“各地不得新建煤层含硫分大于3%的矿井”;在《煤、泥炭地质勘探规范》(DZ/T0215-2002)附录E建议的煤炭资源量估算指标中,最大硫分为3%;国家发展和改革委员会2007年80号公告《煤炭产业政策》第十三条中也指出,“国家对特殊和稀缺煤种实行保护性开发,限制高硫、高灰煤炭资源开发”。

因而国土资源部在项目核准会签中十分重视这两个问题。例如:(1)淮南矿区顾桥矿井的气煤不作炼焦煤而用于发电的问题;(2)重庆松藻矿区的高硫煤(St.d>4.0%)资源,开发利用是否合理的问题。在国家发改委对这两个项目核准会签中均遇到国土资源部质疑。另请专家,重新进行了论证。所以,当设计遇到特殊和稀缺煤种挪作他用或高硫煤资源需要开发时,对开发、利用的必要性、合理性应进行论证。设计文件往往缺乏这种必要的论证,特别是云、贵、川地区的高硫煤矿区的开发。

[案例] 贵州织金矿区肥田矿井各煤层硫分总体偏高是本井田主要煤质特征之一,其中7号、23号二层煤平均硫分分别高达4.22%和4.10%,均属高硫煤。

然而,《可研》对该井田赋存的高硫煤资源进行开采、利用的理由、必要性缺乏必要的论证和阐述。

贵州省煤炭储量比较丰富,但高硫煤资源较多。例如,肥田井田硫分>3%和<3%的煤炭储量几乎各占一半。使高硫煤资源得到充分合理地利用是个不能回避的现实问题。

仅从以下三个方面对开采高硫煤的理由提供一些思路,供《可研》编制单位考虑:

(1)开采方面。井田内硫分>3%的高硫煤和硫分<3%的煤炭资源是交错共生的。例如,上组三层煤中,6、6-1号煤层平均硫分<3%,而7号煤层平均硫分>3%。在开采过程中,如果迈过7号高硫煤层不采,继续开采下部煤层,则7号煤层也会遭到垮落破坏。即便在平均硫分<3%的同一煤层中,也存在硫分>3%的块段,例如,6号煤层平均硫分虽然为2.59%,但硫分波动范围却在1.88%~3.21%之间。在开采过程中,也不可能迈过高硫煤块段不开采。总之,井下开采工艺难以实现只开采低硫煤,不开采高硫煤。实际情况是在开采低硫煤的同时,若不开采高硫煤,则高硫煤资源将遭到破坏,无法完整保留下来。这是对宝贵的一次性化石能源资源的极大浪费。

(2)煤质方面。鉴于本井田高硫煤的硫分组成以无机硫黄铁矿为主(占近80%),有机硫的含量低,这就为洗选脱硫提供了极为有利的条件。精查地质报告资料表明,高硫煤洗选后理论脱硫率高达近70%。其中7号煤硫分可从4.22%降至1.32%;23号煤可从4.10%降至1.44%。对于本矿井的高硫煤而言,通过洗选加工,煤中大部分硫分是可以脱除的。采用洗选脱硫 +电厂锅炉烟道尾气脱硫相结合的处理方式,完全能够有效控制SO2对环境的污染,达到国家环保要求,为本矿井高硫煤资源得到合理利用提供了可行的条件。

(3)本矿井无烟煤除硫分高外,其余煤质特性:如高~特高热值、特低磷、低砷、中等煤灰软化温度、高热稳定性、高抗碎强度等特性均符合优质动力电煤以及优质造气用煤的要求。从保护国家资源考虑,本矿井高硫无烟煤资源应该进行开采,并通过综合加工利用途径加以充分利用。


6.2 煤炭产品方向、产品结构定位要基于市场需求


煤炭产品方向、产品结构定位要基于市场需求。市场销售的适应性等有了更高的要求,比计划经济时期和市场经济初期有了质的变化。因而在可研报告评审时,对煤炭产品目标市场的分析要求更为准确,用户要求更为落实,一般要求附有与目标用户草签的供煤协议作为支撑文件。

目标市场分析、落实之所以重要,是因为它是确定煤炭产品方向和产品结构定位的依据之一。

6.2.1 确定煤炭产品方向和产品结构定位的依据

煤炭产品方向和产品结构定位的依据主要有二条:一是煤质特性;二是市场需求。产品目标市场不落实,产品方向定的不准确,建成后将会造成被动与损失。

[案例] 济北矿区某选煤厂主要入洗本矿生产的3号煤层原煤。3号煤层的内在灰分较低,与兖州矿区煤的内灰相近。但是,轻密度级物料的产率却比兖州煤要低得多。现将兖州矿区的3#煤与济北矿区某两个煤矿的3#煤,对比如下:

                              兖州(3#)            济北塘口(3#)            济北许厂(3#)

浮煤累计灰分%           8.54                            8.52                                8.57

浮煤累计产率%          87.32                           70.43                             71.88

由此可见,济北矿区的原煤在生产低灰产品的条件下,精煤产率大大低于兖州矿区(约低16个百分点),其经济效益可能远不如兖州矿区好。加之华东地区气煤储量极为丰富,而当地炼焦煤市场对气煤用作配焦煤的需求量又十分有限。济北矿区生产低灰炼焦配煤产品,无法与邻近的兖州矿区优质气煤竞争,故选后产品的灰分不宜定得过低。根据济北矿区某选煤厂3#煤的浮沉资料分析得出,当生产灰分≤12%的优质动力煤时,其产率增加幅度最大。比生产灰分为9%的炼焦配煤产品时,每年提高产量约18万吨,增加利润约2000万元以上。所以,建议对济北矿区某选煤厂产品定位,宜以生产灰分≤12%的优质动力煤为主。

[案例] 陕西省黄陵矿区某矿的弱粘煤,虽然具有低内水、低灰、低硫、高发热量等优良煤质特性,但是,并不是高炉喷吹的理想用煤。因挥发分较高(Vdaf=33.75%属中高挥发分)、磷分较高(P t.d=0.067%属中磷)、煤灰成分中可作为高温条件下喷吹煤粒骨架的Al2O3含量低(仅为21.67%),作为高炉喷吹煤并不理想。

国内高炉喷吹煤市场需求量有限,年需高炉喷吹煤20.00Mt/a左右。而本矿煤炭因煤质方面的原因,作为高炉喷吹煤并不理想,与周边省份的矿区如晋城、阳泉矿区的无烟煤、潞安矿区的贫煤相比,质量差距较大,作为高炉喷吹煤其市场竞争力不强,销路难以打开。另外,弱粘煤作为炼焦配煤市场用量更不大。故黄陵二号煤矿将高炉喷吹煤和配焦煤作为主要产品方向,原煤基本全部洗选,生产低灰精煤产品的加工原则,是不尽合理的。

据了解,该选煤厂试运行期间,因高炉喷吹煤和炼焦配煤市场推不开,末精煤产品销路不畅,致使其末煤重介分选系统和干扰床煤泥分选系统长时间闲置不用,造成了浪费。

本案例充分证明了煤质条件和市场需求对确定正确的产品方向,制定合理的产品结构有着举足轻重的影响,具有典型意义。


6.3 《可研报告》中市场分析普遍存在的共性问题


(1)市场分析涵盖国际和国内,内容空泛,与可研项目本身挂钩不紧密。

(2)对目标市场用户的分析不够具体;缺少最终用户煤炭需求意向的文字协议。

对目标市场的具体分析和向用户供煤的文字协议均是国家发改委核准项目的重要条件之一,是不可或缺的,切忌空对空。(最简单的道理:如果没有用户,开矿就没有必要,国家不提倡用新开矿井的产品去挤兑现有市场,这是浪费资源。)


7 选煤工艺技术发展带来的变化


“引进来”过程中,中国的重介分选工艺研发的突破,帮助中国的选煤工艺技术快速发展。各种类型的重介分选工艺和钢结构模块化工艺布置的普及,帮助选煤工程设计发生了巨大变化,有了质的飞跃。建成后的项目环保、美观、耐看;突破了对选煤厂的传统的脏乱差的认识。但在设计过程中,仍有不少不足点需要改进,比如。


7.1 可选性试验资料不齐全,缺乏代表性。


依据缺乏代表性的筛分浮沉资料制定选煤工艺,是对设计的误导,后果是严重的。

所以新颁《煤炭洗选工程设计规范》5.1.6条(黑体字强制性条文)明确要求“可行性研究和初步设计必须对筛分、浮沉试验资料的代表性进行评述。当筛分、浮沉试验资料的代表性不足时,应按规定进行调整,使其接近生产实际”。这是新规范与旧规范最主要改变之一。这就要求必须结合本井田的条件和矿井采用的开采工艺,对上述借用资料进行合理的调整,以增加资料的代表性。

目前,调整资料的方法,中国暂时无统一规范。只能按照《煤炭洗选工程设计规范》5.1.6条规定的原则进行调整。《设计规范》对资料调整的规定是“1 参照邻近煤矿、选煤厂的实际生产情况调整。2 根据煤田地质报告、采煤方法、运输提升方式等因素调整”。 调整资料时,需要特别注意以下几个方面:

(1) 对生产原煤灰分进行合理预测;

(2) 对小窑原煤筛分资料的粒度组成进行合理调整,鉴于动力煤分选多采用块煤排矸或分粒级分选。所以,对于动力煤分选而言,原煤筛分资料的粒度组成的准确性及代表性尤为重要。

如果没有做好可选性分析或合理预测,选煤厂在建成后的实际生产中会遇到很多问题,甚至现场无法处理。在所有问题中,以灰分预测不准确,煤泥水处理能力考虑不足带来的煤泥水系统问题最为突出。

[案例] 四川某煤炭集团在华蓥山地区某选煤厂,由德国某公司设计并总承包建设。设计时由于原煤可选性资料不足,主持设计的选煤工程师也没有做过西南地区的选煤厂项目,直接借鉴北方选煤厂设计经验进行设计和设备选型。

选煤厂建成后,煤泥水系统经常由于处理能力严重不足带来了很多生产和环保的问题。

造成煤泥水系统处理能力严重不足的一个主要原因是,中国西南地区的煤比北方的煤更易泥化,次生煤泥量也更高。另一个原因是,开采方式的变化,在选煤厂设计之初,与选煤厂配套的煤矿采用的是高档普采,在选煤厂设计及建设过程中,煤矿开采方式升级为薄煤层长臂开采(综合机械化开采)。升级为综采后,顶底板的夹矸率明显提高。由于煤炭企业管理体系造成采煤、选煤两套班子沟通不多,总承包合同价格已定等原因,总承包单位没有立即调整设计方案。因此,该选煤厂建成后,煤泥水系统就频繁因为能力不足出问题。

该选煤厂项目成了该煤炭集团的心病,从此以后,该集团再也没有实施过选煤厂总承包项目,并且集团高层对现代选煤技术持有偏见。


7.2 选煤厂同时入选二层煤时,不能正确处理


如果选煤厂入选的原煤来自多个矿井或同一矿井的多个煤层(实际上大多数设计是属于这种情况),这时就需要考虑多层原煤是应该采取混合入选还是分组入选的问题。

《煤炭洗选工程设计规范》5.1.5条要求“当各煤层在分选密度相同的条件下,其可选性、基元灰分相差较大、净煤硫分相差较大或煤种不同时,宜分别分选”。这时,井下采取分采、分运,地面分储、分别入选的方式最为合理;

如果煤质条件允许实行混合入选方式,也还必须解决如何保证实现各层煤混合入选比例的问题。这时,最佳方案仍是井下采取分采、分运,地面分储按比例配煤入洗。

但是,井下实现分采、分运、分别提升困难较大,一般矿井不具备这种条件。退而求其次,可以考虑在地面设置原煤均质化混煤场,保证入选原煤性质在一段时间内(时间长短取决于混煤场容量,一般为2~3天)保持相对均匀。国外、国内均有选煤厂采用这种方法。

[案例] 准格尔矿区某煤矿首采区的4、6上二层煤灰分、密度组成相差较大是本井田煤质方面一个主要特点。《可研》推荐取长补短配煤入洗的方式。鉴于井下未实行分采分运,二层煤开采的数量和质量具有随机性,地面生产系统也没有采取任何混煤措施,因而《可研》确定的4、6上二层煤的混煤比例(1:5)得不到保证,配煤入洗的方式亦无从落实。实际上使4、6上二层煤变成了随机混合入选。最终将造成分选过程难以控制,选后产品质量不稳定的严重后果。


7.3 确定选煤工艺方面存在的问题


分选工艺方案的比较只作定性的技术分析,没有充分考虑与分选工艺相关的各种因素,缺少量化数据,论据不够充分,结论难以服人。

新颁《煤炭洗选工程设计规范》5.1.7条(黑体字强制性条文)明确规定“选煤方法应根据原煤性质(如粒度组成、密度组成、可选性、可浮性、硫分构成及其赋存特性、矸石岩性)、产品要求、分选效率、销售收入、生产成本、基建投资等相关因素,经过技术经济比较后确定”。上述条文比老《规范》有了质的变化,这是新规范与旧规范最主要的区别和进步点之一。其核心要求是应根据具有代表性的可选性资料,统筹考虑与分选工艺相关的各种因素,通过技术经济量化比较,综合论证,来确定分选工艺。选煤方法的确定,除应体现最大产率原则外,还要体现经济效益最大化原则。

[案例] 东北鹤岗矿区,某外国公司设计建设的某炼焦煤选煤厂(1.50Mt/a)就是采用选前脱泥两段有压入料二产品重介旋流器+粗煤泥入螺旋分选机分选工艺。结果,比本矿区采用选前不脱泥无压入料三产品重介质旋流器+煤泥重介旋流器分选工艺的选煤厂的精煤产率低了约5%。一年损失几千万元的收入。可谓对细粒煤(含粗煤泥)分选工艺选择不当的典型警示范例。

[案例] 陕北榆横矿区某选煤厂(4.00Mt/a),入洗煤类为长焰煤。本矿煤质方面的的最大特点是多数煤层的顶底板及夹矸岩性均为泥岩,遇水易崩解、易泥化。选煤工艺采用原煤全部入洗工艺,即选前脱泥,50~1.5mm采用有压入料两产品重介旋流器分选,1.5~0.15mm粗煤泥采用螺旋分选机分选,-0.15mm细泥采用压滤机直接回收。

自试生产调试以来,主要入洗本矿井开采的4-2煤层原煤,该层煤平均含有厚200mm泥岩夹矸。存在的主要问题是即便在入洗煤量不大(平均实际入洗煤量不足设计额定能力的1/5)的情况下,洗水很快变黑、变稠,煤泥水系统能力严重不足,煤泥处理不了,导致循环水池液位不断上涨、溢出,开车仅几个小时,便无法生产。究其原因,主要有以下二点:

(1)设计采用有压入料重介旋流器分选方式,产生次生煤泥量大。入料经离心泵叶片强烈撞击,高速搅动,原煤中所含泥岩矸石,大量被泥化。据现场实测,进入浓缩机的 -0.15mm细泥量占原煤的18%,比原设计预测值5.23%高出近3.5倍。结果造成煤泥水系统能力严重不足。

(2)泥岩矸石遇水泥化后,不易沉降,压滤效果变差,按常规选型的浓缩机、压滤机面积明显不够,细泥得不到及时回收,大量积聚在洗水中,导致循环水很快变黑、变稠,循环水池液位不断上涨、溢出。

后来不得不“亡羊补牢”,增建一座压滤车间,在原设计3台压滤机(300m2/台)的基础上,再增加6台压滤机(400m2/台),压滤面积增加两倍多,增加投资近1500万元。

这些都是反面案例,主要原因是因为选煤方法选择不当。另外,案例也说明矸石岩性对煤方法选择有很大的影响。

对这种含有大量易泥化的泥岩矸石的原煤,“预排矸”是广泛采用并成熟应用的工艺。国内主要由两种预排矸工艺,重介浅槽,动筛跳汰机。

备注:这里不做工艺适应性的讨论,每一种原煤都有不同的适应工艺,并不是“一招鲜,吃遍天”。没有最好的选煤工艺,只有最适用的选煤工艺!

预排矸工艺能将大块泥岩矸石尽早地从系统中排除,这样对后续主选工艺和煤泥水系统十分有利。重介浅槽的有效分选粒度在技术说明书中一般写的是13mm~200mm,有一些制造商在宣传中甚至说最低分选下限是6mm,其实这些是误导。从实际运行经验看,只有在入选粒度≥25mm时,重介浅槽才有较好的分选效果。

在澳大利亚和南非,预排矸的主流工艺是“选择性破碎机”。

提及选择性破碎机,中国选煤同仁多数会嗤之以鼻,认为是中国淘汰了10年的技术,怎么可能会在澳大利亚这样的矿业技术发达国家使用。其实,不然。

澳大利亚和南非用到的选择性破碎机,原理和中国10年前淘汰的技术确实一样,但是设备使用效果及适应性却完全不一样。选择性破碎机在澳大利亚和南非的选煤预排矸工艺环节,使用非常成功,而且设备故障率低,维护保养成本比动筛跳汰机和重介浅槽都更低,操作也简易。

主要原因是澳大利亚原煤和中国原煤的煤质差异,国内目前只有晋城无烟煤集团的矿井和宁夏部分矿井适用选择性破碎机作为预排矸工艺,其他地区的煤质都不太适合。另外,就是设备的加工制造细节。当被问起为什么设备售价差异这么大时,笔者经常做的简单比喻是,夏利和奔驰都可以上路,您说有什么区别?这里不做细节讨论。


7.4 采用动筛跳汰机分选工艺时存在的问题


目前采用动筛跳汰机预排矸分选工艺的比较多,但对采用该工艺的合理条件往往缺乏深入分析。例如,不问动筛跳汰机入料中矸石所占的比例是否合理,在矸石含量很少的情况下,就盲目采用动筛跳汰机预排矸;另外,不少设计院在动筛跳汰机前加设缓冲仓,导致入料中的限下率增加,使动筛跳汰机不能正常工作。

[案例] 陕西神府矿区(南区)某矿选煤厂(6.00Mt/a),《可研》采用动筛跳汰机预排矸。而该矿原煤矸石含量总体就少,块矸含量更少,+50mm块原煤中的矸石含量只占不足9%。采用动筛跳汰机预排矸不尽合理。因为含矸量太少的原煤采用动筛跳汰机排矸,不利于动筛跳汰机处理能力的充分发挥。将导致相应增加动筛跳汰机选型台数。

[案例] 山西潞安矿区某选煤厂采用动筛跳汰机预排矸工艺,但在动筛跳汰机前加设缓冲仓,增加了入料中的限下率,使动筛跳汰机不能正常工作。


7.5 两个以上介质系统设计中存在的问题


大型重介选煤厂若布置两个以上独立的生产系统时,有的设计因为厂房空间紧张,将两个生产系统中的介质系统的某些环节(如稀介桶、磁选机)合并为一台设备去处理,看似减少了设备台数,却是很不合理的。为了提高介质密度、分流量控制的精度,保持每个生产系统所属介质系统的独立性是十分必要的。


7.6 重介质分选介耗偏高的问题


介耗是重介分选的重要技术经济指标,是选煤厂生产成本影响的主要因素。降低介耗是重介分选工艺设计的重点之一。《煤炭洗选工程设计规范》第5.3.9条为强制性条文,规定“分选每吨煤的磁铁矿粉技术耗量应符合下列规定:块煤:<0.8kg;混煤、末煤:<2.0kg”。但不少设计在投产后往往效果不佳,介耗偏大,多数大于2kg,甚至3~5kg,在泥化程度严重的贵州还有超过8kg的介耗。

影响介耗指标的因素是多方面的,必须全面考虑,采取综合技术措施,方能收到好的效果。这些技术措施包括:

(1)合理选足脱介筛的面积和筛孔缝隙(合格段0.5mm,稀介段和弧形筛0.75~1.0mm,若筛下物料最终去浮选则不宜大于0.5mm),杜绝脱介筛跑介;

(2)除设弧形筛预脱介外,脱介筛必须设合格介质段,尽量减少去稀介段的介质数量,以减少介质净化所造成的损耗;

(3)尽量避免采用双层脱介筛。不少设计在重介分选系统中,采用双层脱介筛,将产品脱介与分级两个作业的功能合并在一台双层筛内完成。虽然有环节简化、方便布置等优点,但也存在下层筛脱介效率不高,将增加介耗的弊端;

(4)物料入脱介筛前加设均料设施(如弧形筛、均料槽)使物料均布筛面,以提高脱介效率;

(5) 提高脱介筛喷水的压头并保证足够的喷水量(小水量、高压头),以便减少筛上物料带走的介质量;

(6) 选用高梯度磁选机回收介质,其磁选效率高达99.9 %左右,可有效地减少介耗;

(7) 严格控制磁选机的入料量(100 m3/h.m),保证合理的入料浓度(15%~25%,最佳值20%),保证磁选机入料中磁性物含量不超过允许值(18.5t/h.m)。以便使磁选机的工况和磁选效率保持在最佳状态,这对降低介耗十分重要。入料矿浆(即稀介质)浓度不仅取决于脱介筛喷水量的大小,还与选前是否设预先脱泥环节有着直置接关系。因此工艺流程的制定与计算应与磁选机选型结合起来考虑;

(8) 合理选择补加介质方式。为了保证及时补加介质,中矸磁选机的处理能力应留有一定的富裕或专设一台磁选机作为净化补加新介质用。


7.7 工艺设备选型常见问题


工艺设备选型失误,不良后果只能在选煤厂建成投产后才逐渐暴露出来。因为,工程一旦建成,厂房的空间和面积已经固定,再来弥补改正设备选型方面的失误,难度非常大。暂不论经济方面的损失,仅实施设备变更的技术工作就十分困难。如果接受既成事实,又会给选煤厂的生产管理造成难以克服的被动和麻烦,甚至留下永久的遗憾。无论多好的设计,工艺多么先进、完善;最终还是要靠设备的长期稳定,并正常运行才能体现出来。近年来设计投产的重介选煤厂,在工艺流程方面出问题的并不多,暴露出来的大多数问题都是因为设备选型失误造成的。

目前为止,设备选型问题,在国内几乎每个选煤厂的设计中存在;问题大小差异而已。

这类设备选型的失误的“习惯”,如果在做国际项目,还是这个态度,代价会非常惨重,足以让设计单位或工程总承包公司破产。

[案例] 南非著名的矿业工程技术提供商BATEMAN,因为某项目的失误,不仅赔光了几千万美元的EPCM费用(工程设计+项目管理合同),并遭到业主索赔。直接导致从股票市场退市,最后一蹶不振,落到被竞争对手低价收购的结果。

所以,设计工程师一定要高度重视工艺设备选型在选煤厂设计中的重要性。


7.8 设备选型方面的失误,主要表现在以下两方面


(1)对设备的性能、特长把握不准;为了片面追求规格型号统一,选型不是偏大就是偏小,比《规范》提供的参考指标偏离较多,有的偏离多达数倍。

[案例] 山东巨野矿区某选煤厂主洗系统实行工程总承包。脱介筛选型采用水平直线振动筛,虽然可行,但因水平直线振动筛用于脱介,其单位面积处理能力较小(3~4t/m2),故一般筛子面积选型规格较大,而大面积水平直线振动筛结构刚性差,易断横梁。对于-50mm混煤产品脱介而言,采用单位面积处理能力相对较大(5~6t/m2)、结构刚性较强的香蕉筛更为适宜[如:HOT香蕉型振动筛]。

精煤脱介筛面积为4×22 m2,其单位面积处理能力已达6t/m2,超过《规范》指标近一倍,说明选型面积小了近一倍。而中、矸脱介筛为保持与精煤脱介筛规格型号一致,选型面积又过于大,其单位面积处理能力才不到2t/m2,大大低于《规范》指标。中、矸脱介筛选型面积过大,还会带来脱介筛喷水过量的弊端,导致磁选机入料浓度偏低,影响磁选效率。设备选型不必刻意追求规格型号的统一,造成不必要的投资浪费,对于工程总承包项目而言,更是如此。

[案例] 有的设计对块煤重介分选产品脱介筛选型采用香蕉筛不尽合理。

[案例] 陕西榆横矿区某选煤厂重介旋流器入料泵的选型失误给工程总承包造成的经济损失的深刻教训必须认真吸取。

[案例] 不少工艺流程设计,采用粗细煤泥分别脱水回收的原则是合理的。但对粒度小于0.15mm的细煤泥采用加压过滤机进行脱水回收,却存在滤饼水分大,脱水效率低,处理能力成倍减少的问题,设计宜慎重对待。

(2)片面追求引进设备,宜优先考虑国内技术过关的设备。

[案例] 不是给景津集团打广告,现在压滤机选型如果继续采用外资品牌,那一定是土豪行为。


7.9工艺布置方面存在的问题


1)不少设计院在地面生产系统工艺平面布置时,不设储煤场和原煤缓冲仓,主井井口提升设备直接与选煤厂生产系统相连。这首先不符合新颁《煤炭洗选工程设计规范》第3.2.1条、3.2.3条的规定,同时还存在一系列弊端:

         (1)直接相连,使选煤厂生产系统设备小时能力必须与主井提升设备相同,而且为了保证主井提升的安全,选煤厂生产系统需设备用系统,这必将造成投资的极大浪费。

         (2)选煤厂生产系统中任何一台设备出故障,因煤流系统有闭锁关系,都将导致主井提升设备(胶带机)停车。如果主井提升设备为绞车,必将给矿井生产带来极大危害。

2)目前选煤厂主厂房设计往往号称采用模块化布置。但实际上多数主厂房设计并不是真正的模块化结构,更谈不上模块化工艺布置。


8 未完待续

下一篇文章,将给出笔者的分析。基于上述现状和改变,中国选煤技术如何突围?如何成功“走出去”?敬请关注HOT微信公众号。

DD珠宝 HOT矿业

联系
客服

在线客服服务时间:9:00-6:00

您想沟通客服列表

客服
热线

028-83311885
7*24小时客服服务热线

X

X

欢迎来到浩沃特!
请问有什么需要帮助的吗?