“雙碳”背景下選煤高質量發展研究

程子曌，馬 劍

(1. 中國煤炭加工利用協會，北京市朝陽區，100013;2. 中國煤炭工業協會選煤分會，北京市朝陽區，100013)

1 選煤的重要意義

1.1 有助于碳達峰、碳中和戰略目標的實現

煤炭作為我國的主體能源資源，一直以來在促進我國經濟社會發展方面發揮了重要的能源支撐作用。隨著2020年我國碳達峰、碳中和戰略目標的確立，國家對煤炭清潔高效利用空前重視，煤炭產業發展迎來新階段、新挑戰、新機遇。

2021年9月，習近平總書記在榆林視察時發表重要講話，明確提出“煤炭作為我國主體能源，要按照綠色低碳的發展方向，對標實現碳達峰、碳中和目標任務，立足國情、控制總量、兜住底線，有序減量替代，推進煤炭消費轉型升級[1]?！?2021年11月17日，國務院常務會議決定設立2 000億元專項再貸款，專項支持煤炭安全高效綠色智能開采、煤炭清潔高效加工、煤電清潔高效利用等方向，會議還要求加大對煤炭清潔高效利用項目的支持力度。其中選煤就是“煤炭清潔高效加工”的內容之一[2]。2021年12月8日，習近平總書記在中央經濟工作會議上再次強調“立足國情，以煤為主是我們的基本國情，實現碳達峰必須立足這個實際。在抓好煤炭清潔高效利用的同時，加快煤電機組靈活性改造，發展可再生能源，推動煤炭和新能源優化組合，增加新能源消納能力[3-7]?！?022年3月22日，韓正副總理主持召開煤炭清潔高效利用工作專題座談會。會上韓正副總理強調“要堅持目標導向和問題導向，抓住重點行業和關鍵環節，推動煤炭清潔高效生產和洗選?！薄耙晟曝敹惤鹑诘戎С终?，穩定市場預期，吸引社會資本廣泛參與?！眹覍用嬉呀浢鞔_支持選煤業發展，也提出了相關配套的支持政策[11]。2022年6月28日，韓正副總理到山西太原調研，主持召開煤炭清潔高效利用專題座談會并講話。他強調，“要堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，深入貫徹落實黨中央、國務院決策部署，切實抓好煤炭保量穩價，大力推進煤炭清潔高效利用，扎實推動生態優先、綠色低碳的高質量發展”[9]。

新形勢下，選煤業承擔著提升煤質水平、助力碳達峰、碳中和戰略目標實現的歷史使命。發展選煤是推進煤炭消費轉型升級、抓好煤炭清潔高效利用、促進煤炭消費環節減污降碳的基礎，對提升煤炭產業鏈清潔高效利用水平至關重要。

1.2 有助于保證商品煤質量，提升用戶側煤炭清潔高效利用

選煤是煤炭清潔高效利用的源頭，是提升用戶側煤炭清潔高效利用水平的必要前置環節。通過選煤能提高商品煤質量、穩定煉焦煤質量，并在整個產業鏈中發揮著至關重要的作用。選煤是一項國家長期支持和鼓勵的產業，20多年來國家一直對選煤非常重視，有力推動了煤炭產業健康有序發展。

選煤業快速發展提升了煤炭企業有效應對原煤質量變化的能力，確保了煤炭產品質量符合下游市場的需要，有效提高了流通環節的商品煤品質，降低了無效運力損失，促進了相關行業的節能減排，提升了終端用煤環節的清潔高效利用水平。據統計，煤炭經選煤提質后，灰分和硫分都會降低，發電用煤灰分每降低1%，發熱量可以提高200～360 kJ/kg，每度電的標準煤耗就可減少2～5 g，直接可提高燃煤效率10%～15%，此外，經過選煤后煤炭質量穩定，減少了鍋爐調整適應頻次，提升了生產安全性；每入選1億t原煤，可排除矸石1 800萬t、黃鐵礦硫150萬t，減少二氧化硫排放49萬t；煉焦煤灰分降低1.00個百分點，焦炭灰分可降低1.33個百分點，生鐵產量可提高3.00個百分點；焦炭硫分降低0.10個百分點，生鐵產量可提高2.00個百分點。此外，選煤還有諸多間接的積極效應。一是節約運力和能耗。2021年，我國鐵路發運煤炭25.8億t[10]，平均運距超過800 km，但其中至少有25%是沒有入選的原煤，按照入選排矸率18%估算，若全部入選后發運，可節約近1.1億t煤炭運量；此外，我國還有超過15億t煤炭通過公路運輸，如果煤炭平均灰分可以降低，將對降低能源消費減少碳排放效果巨大，并可減少汽車運輸的沿途污染。二是極大提高發電效率。2021年我國電力行業用煤約25億t，如果平均灰分降低5%，可以提高鍋爐效率5%以上，換算后可節約用煤1.25億t，減少碳排放數量非?？捎^。

2 我國選煤業相關介紹

2.1 原煤入選能力、入選量和入選率穩步提高

據不完全統計，截至 2021年，我國原煤入選能力達到34億t/a，比2016年的26億t/a增加8億t/a，年均入選能力增加1.6億t/a、增長26.9%。按入選煤種劃分，2020年煉焦煤選煤廠入選能力比2016年稍有縮減，約占總入選能力的30%；動力煤選煤廠入選能力24億t/a，占總能力的70%。

2016-2021年我國原煤產量及入選量情況如表1所示。由表1可知，2016-2020年，我國原煤入選量和入選率穩步提高，其中2017年我國原煤入選率歷史性突破了70%；2020年，我國原煤入選率比2016年提高了5.8%；2021年，在多種因素影響下，煤炭入選量有所增長，但增長率不如原煤增長率，原煤入選率降至71.7%，較2020年下降3個百分點。

表1 2016-2021年我國原煤產量及入選量情況

2.2 選煤廠數量增加，單廠規模大大提高

據不完全統計，截至2021年在運行的規模及以上選煤廠已有2 400多座，比2016年增加近400座。并且煤炭行業新建了一大批具有世界先進水平選煤技術和裝備的大型和超大型選煤廠。近年來新建的煉焦煤選煤廠均為入選能力120萬t/a以上的大型選煤廠，新建動力煤選煤廠入選能力均在300萬t/a以上，單廠平均入選能力達到140萬t/a。2021年原煤入選能力超過1 000萬t/a的特大型選煤廠有84座，比2016年增加7座，總計入選能力超過13億t/a，占當年總入選能力的38.2%。

2.3 動力煤入選快速發展

2016年，我國動力煤入選量約13.6億t，2021年我國動力煤入選量約19.6億t，比2016年提高6億t，近5年新建的選煤廠大多數是動力煤選煤廠，我國動力煤入選能力從2016年的約16億t/a 提升到2021年的24億t/a。

2.4 主要選煤方法進展

我國目前主要采用的選煤方法是濕法重介選煤、跳汰選煤、浮游選煤和干法選煤，此外還存在風力搖床選煤、螺旋滾筒選煤等。2021年，我國選煤方法的比重分布約為：濕法重介選煤80%，濕法跳汰選煤8%，濕法浮游選煤6%，干法選煤和其他選煤方法6%。

我國目前最主要的選煤方法是濕法重介選煤，基本原理是利用磁鐵礦粉作為重介質制成一定密度的懸浮液，密度低于介質的精煤漂浮在上層，而密度高于懸浮液的矸石或中煤會下沉，然后分別收集歸入不同的產品倉，優點是分選精度高、分選粒度范圍廣(0.3～100.0 mm)、處理能力大、煤質適應性強、易于實現自動控制[14]。自20世紀90年代引進并吸收轉化以來，逐步替代過去主流的濕法跳汰選煤，目前重介質選煤的占比已達80%，近幾年新建的大型選煤廠全部采用濕法重介選煤，主要設備是重介淺槽分選機和重介旋流器。特別是重介質旋流器方面，由唐山國華科技國際工程有限公司研發的大型無壓給料三產品重介質旋流器具有自主知識產權，取得了多項發明專利和實用技術專利，獲得2013年煤炭工業科技進步一等獎，該技術已在國內外廣泛推廣應用，取得巨大的經濟效益和社會效益。

濕法跳汰選煤的原理是通過控制水流周期性地上下脈動，使入選原煤在脈動水流作用下按密度差別進行分層，矸石下沉至最底層，中煤在中間層，精煤在上層；分層后，矸石在一段排料口排出，中煤和精煤進第二段繼續分選，中煤在二段排料口排出，位于二段上層的精煤則由溢流口排出，從而實現精煤、中煤和矸石的分選。跳汰選煤適宜處理易選和中等可選性煤，處理能力和精度都低于濕法重介選煤，目前占比約為8%，隨著選煤廠的改造進程，未來分選精度進一步提高的跳汰選煤仍將作為一項選煤實用工藝繼續發揮作用。

浮游選煤主要是為了最大程度地回收精煤，針對的是粒徑小于0.3 mm的煤炭(煤泥)，原理是利用煤和矸石表面親水性和疏水性的差別進行分選。煤泥礦漿加入浮選藥劑后進入浮選機，隨著葉輪攪拌產生氣泡，疏水的精煤泥和浮選藥劑發生作用吸附在氣泡表面上浮，形成礦化泡沫層被收集，親水的矸石不和浮選藥劑發生作用，不被氣泡吸附并留在礦漿里被排出。浮選工藝目前大多數在煉焦煤選煤廠使用，也有小部分動力煤選煤廠設置了浮選工藝，目前我國有2.0億～2.5億t/a的入選能力，占比約6%，隨著動力煤選煤廠的大規模建設，占比還在逐步縮減中。

干法選煤適用于干旱高寒地區遇水易泥化煤炭的分選，由于選煤過程不用水，既可減輕用水壓力，又不會造成選后煤炭水分增加而降低發熱量，但是相比濕法重介分選精度還需進一步提高，過去發展比較緩慢。自2010年以來，我國西北地區煤炭產量激增，由于區域水源較少，且煤種多為易泥化的低階煤，濕法分選效果不佳，因此干法選煤得到較大發展。目前我國大致有2億t/a的入選能力，占比約為6%。

到了團部，向陽花把頭巾取下來，捏在手中，朝全身抽打，她的上下左右前后立即騰起一圈塵霧。閃開塵霧，把頭巾依然折成三角掛在肩上，兩角在胸前打個結。田志芳照樣做了，倆人挽著手臂一塊邁進團部會議室。一露面，一片掌聲，一片叫喊?！爸痉?，你來了?！碧镏痉伎吹綕M房子人，站著坐著擠成堆。幾個一塊來的同鄉一窩蜂擠到她身邊，拉手搭肩的，又說又笑又哭。

3 我國原煤和商品煤質量分析

“十三五”以來，煤炭行業進入了調整階段，一方面為退出落后產能，東中部地區累計退出煤礦5 464座，退出煤礦產能9.4億t/a，在運行煤礦產能削減至41億t/a[12]；另一方面產業集中度進一步提高，大型煤炭企業通過置換產能建設了一批大型、特大型礦井。原煤和商品煤質量也隨著煤炭行業的發展而波動變化。

3.1 原煤質量區域分界明顯

(1)低階煤成為主要原煤煤種?！笆濉逼陂g煤炭產業整體向西北部發展，東南部地區由于開采時間早、開發強度大，資源已經嚴重枯竭，陜北、蒙西、寧東、新疆大型煤炭基地快速建設，產量激增，這些新開發的資源主要為長焰煤等低階煤，目前我國煤炭品種由過去各煤種均衡發展轉變為以低階煤為主。

(2)原煤質量區域變化不同，總體灰分曲折變化。東中部地區煤礦經過長時間、大強度開發，部分礦區資源枯竭嚴重，不少礦井開發深度已經超過1 200 m。除開發難度加大、安全隱患嚴重外，煤質普遍下降，原煤灰分、硫分明顯地逐年上升，毛煤灰分多在40%以上，甚至更高。而西部地區近年來新建礦井煤炭質量較好，除部分礦井外，原煤基本呈現低灰的特點。隨著西部地區煤炭產量占比的逐漸加大，同時受東中西區域煤質變化的影響，我國原煤灰分呈現了先快速上升后逐步降低的態勢。

(3)原煤含矸率區域逆向變化?！笆濉逼陂g，東部、中部礦井產量縮減、原煤含矸率增大；西部地區新開發的大型、特大型礦井均是厚煤層開采，部分地區煤層厚度達到10 m以上，原煤產量大、含矸率較低，隨著全國原煤產量中西部地區產量占比加大，全國原煤含矸率總體呈現下降態勢，根據調研分析原煤平均含矸率目前在12%左右。

(4)原煤平均硫分大幅下降?！笆濉逼陂g，東部、中部老礦區逐步退出，在運行的礦井原煤硫分逐年小幅增加，在2019-2020年關停了一批南方高硫煤礦井以后，東中部原煤平均硫分反而下降；西部地區新建礦井原煤硫分較低，隨著其煤炭產量占全國煤炭總產量的比重快速增加，我國原煤平均硫分大幅下降[13]。

3.2 商品煤質量變化分析

通過不斷應用選煤新技術新工藝，我國商品煤質量穩定向好，根據市場需求，我國煉焦商品煤質量保持穩定，動力商品煤的質量也穩步提高并趨于穩定。

(1)動力商品煤平均灰分和發熱量階段性變化。2015-2021年動力煤發熱量情況見表1。由表1可知，第一階段是2015-2017年，我國動力商品煤平均灰分下降，發熱量小幅增長，發熱量由2015年的19.31 MJ/kg提高到2017年19.78 MJ/kg。一是受我國煤炭市場影響，煤炭銷售逐步困難，產量逐步減少，一部分中東部地區老礦區礦井關停后，剩余礦井商品煤質量較好；二是西北部地區陜西、新疆、內蒙古的新開發礦井煤炭質量很好，同時都配套有選煤廠，通過選煤可以保證煤炭發熱量穩定并小幅提升；三是商品煤質量管理暫行辦法實施后，對長距離運輸的商品煤質量和灰分有了強制要求。第二階段是2018-2021年，動力商品煤發熱量由2017年的19.78 MJ/kg降至到2019年19.64 MJ/kg，后穩定于19.65 MJ/kg。主要原因是市場需求影響，下游用戶多數只是局限于滿足商品煤質量管理暫行辦法的要求，只有少部分優質的高熱值煤炭需求，在市場等因素影響下，企業為了最大效益控制了發熱量。

表2 2015-2021年動力煤發熱量情況

(3)煉焦商品煤硫分小幅增長。由于煉焦煤礦井大部分建井時間較早，隨著開采深度增加，原煤中的硫分也逐年增加，特別是有機硫比重增加明顯，難以通過選煤脫除，因此煉焦商品煤硫分逐年小幅增長。

4 “雙碳”背景下選煤業發展亟需解決的問題

當前選煤業的發展與滿足國家對煤炭清潔高效利用和完成“雙碳”目標的要求還存在較大差距，在選煤發揮重要作用的進程中還存在以下亟需解決的問題。

(1)動力煤入選率還需進一步提高，選煤廠運營存在不規范、不配套現象。我國動力煤入選率達到65%，還有超過1/3的原煤沒有入選，入選的原煤里也有相當一部分因為性質和市場影響，只是按照粒度經過篩選，煤質質量沒有進一步改善。主要產煤省(區)如內蒙古、山西、陜西和新疆等存在大量選煤方法落后、環節不配套、產品質量差的中小型選煤廠，需進一步規范管理。

(2)目前原煤、商品煤統計存在數據失真現象。我國煤炭產量和消費量統計基準存在問題，目前是沿用按照出井實物量統計，數據是以原煤產量為基準。但因為煤種、煤質條件的不同，各企業生產的原煤品質差別非常大，如蒙西地區的原煤發熱量僅14.64 MJ/kg，而陜西神木原煤發熱量達到23.02 MJ/kg以上，統計時都按照原煤來計量，而不是折標計算，必然導致統計數據失真，也不能為國家制定“雙碳”相關政策提供真實數據支撐。

(3)地方煤礦和中間商配煤銷售監管困難，《商品煤質量管理暫行辦法》急需修訂。近年來，煤炭生產企業和用戶由于煤質問題產生的爭端時有發生，根據調研分析，國有大型煤炭企業煤炭產量約占我國煤炭產量65%，煤礦基本配套有選煤廠，產品80%是長協煤，產品質量比較穩定。而很多地方煤礦沒有配套建設選煤廠或選煤廠建成后沒有投入運行，如果沒有長協機制約束，煤炭質量則較難控制，目前我國對于商品煤的管理主要依據《商品煤質量管理暫行辦法》，是2014年由國家發改委、環境保護部、商務部、海關總署、國家工商行政管理總局、國家質量監督檢驗檢疫總局六部委發布，2015年正式實施的，對商品煤的灰分(Ad)、硫分(St,d)和微量元素(汞、砷、磷、氯、氟等)做了規定，只對在我國境內遠距離運輸(運距超過600 km)的商品煤做出了要求：褐煤發熱量(Qnet,ar)≥16.5 MJ/kg，其他煤種發熱量(Qnet,ar)≥18 MJ/kg[14]。調研發現目前依然存在中間商采購大型優質煤摻配質量較差的煤進行銷售的情況。

(4)用戶使用高質量煤炭意愿不強，碳排放因素需要納入考量。我國電廠、鍋爐、窯爐、水泥、化肥等主要用煤場景的用煤標準基本是20世紀90年代制定的，對效率和環保的要求不高，用戶沒有意愿使用高質量商品煤。例如我國發電企業目前傾向于大量采購18.81 MJ/kg左右的動力煤，為保障煤炭質量不低于18.81 MJ/kg，發電企業會和煤炭企業簽訂一定價格區間的合同，如18.81～20.06 MJ/kg的煤炭除通過發熱量計價外，每高0.42 MJ/kg額外補償一些費用，但是超出范圍不再加價，煤炭企業為了保障自身利益也只能提供滿足合同要求的煤炭。因此，新形勢下碳排放問題也需要納入考核機制，應在成本煤價中體現出來。

(5)煤炭生產和選煤產生的矸石目前還缺乏低碳低成本的消納方法。目前我國煤礦矸石排放和堆積量巨大，僅2021年就產生了約7.6億t煤矸石，其中約2億t未經充分利用；隨著下一步煤炭產量和入選量的增加，煤矸石產量還將進一步增加。新形勢下如何大量低成本地處理消納煤矸石已經成為煤炭企業迫切需要解決的問題。矸石井下采選充一體化技術能從根本上處理矸石問題，在部分企業已經有所應用，未來還需政策上進一步推動。

5 推動選煤高質量發展的相關建議

(1)進一步推動動力煤入選，實現商品煤全部入選。按2021年情況，目前還有11.7億t原煤沒有經過選煤直接使用，下一步需要抓緊補套相關選煤廠和選煤設備，因地制宜建設礦井相應能力的選煤廠，有條件的地區可建設區域型選煤廠覆蓋多個煤礦。力爭在2025年末實現除褐煤以外商品煤全部入選，無原煤直接銷售。

(2)修訂國家標準，改變原煤、商品煤統計數據失真狀況。建議重新修訂《煤炭企業能源消費統計規范》(GB/T 28398-2012)，開展商品煤計量，建議采用國際上能源計量慣例，使煤炭生產和消費統計數據統一起來，適應“雙碳”新形勢要求，精準計算和反應我國的能源利用效率和碳排放總量[15]。

(3)完善用煤質量標準，建立科學合理的品質級差價格體系。在推動選煤發展的同時，應該及時修訂電廠、鍋爐、窯爐、水泥、化肥等主要用煤標準，推動用戶使用高質量商品煤，進一步推進煤炭發熱量計價辦法，研究科學合理的品質級差價格體系研究。

(4)著力提升動力商品煤質量。目前對于動力商品煤質量，按照暫行辦法規定除褐煤以外其他煤種發熱量(Qnet,ar)≥18 MJ/kg，根據調研情況，擬適度提升為發熱量(Qnet,ar)≥18.8 MJ/kg。對于褐煤來說，目前一部分用于坑口電廠就地轉化，一部分為蒙東地區煤炭保供東北地區，因為處于高寒地區，建議大規模推行干法選煤，以達到提升發熱量的作用，使褐煤發熱量(Qnet,ar)≥16.9 MJ/kg。

此外，有一部分選煤廠的副產物，如中煤、煤泥等發熱量低于18.8 MJ/kg的，需限制長距離運輸，建議按發熱量限制運輸距離：發熱量(Qnet,ar)≤6.3 MJ/kg，運距不超過100 km；發熱量(Qnet,ar)≤10.5 MJ/kg，運距不超過200 km；發熱量(Qnet,ar)≤14.7 MJ/kg，運距不超過300 km；發熱量(Qnet,ar)<18.8 MJ/kg，運距不超過400 km。

(5)通過稅費引導，推助企業采用采選充一體化技術，實現采煤生產過程產生的矸石全部處理。目前制約矸石井下采選充一體化技術發展的主要問題在于成本，需要利用稅費政策來鼓勵和引導企業發展，從煤炭資源稅、環保稅、增值稅和所得稅方面予以扶持。比如，環保稅對于充填開采置換的煤炭產量，或者是廢棄巷道充填的工業固廢轉換煤炭產量，減免環保稅；增值稅和所得稅對通過充填開采方式置換出的煤炭按優惠稅率征收。

(6)推動建立煤炭生產和保供部際聯絡機制，落實監管責任，建立有效的市場監管機制，切實推動《商品煤質量管理暫行辦法》落地執行。加強部門協同聯動，大力推動煤炭清潔高效利用，扎實推進能源保供中各項重點工作，發揮好煤炭這一主體能源在保障能源安全和穩定供應中的“壓艙石”和“穩定器”作用。依法依規合理釋放煤炭先進產能，堅持以保障民生為底線，做好各部門銜接，科學有序實施“壓非保民”，促進各環節平穩有序運行。建立有效的市場監管機制，切實推動《商品煤質量管理暫行辦法》落地執行。

(7)充分發揮行業協會作用。充分發揮行業協會聯系政府和企業的橋梁紐帶作用，開展重大問題研究，組織制訂行業標準，積極推進科技進步和自主創新，協調煤炭企業與用煤行業的關系，加強國際合作，積極推動國際技術交流。