让露天煤矿“采选排一体化”成为可能
近日，经过一年多来的带煤生产运行，国能北电胜利能源有限公司胜利一号露天煤矿坑下移动式智能干法分选关键技术研究项目顺利完成国能北电胜利有限公司组织的项目验收。标志着露天煤矿“采选排一体化”技术首次在国内成功应用。
“在大型露天煤矿解决薄煤层及多层夹矸煤层的智能化深度分选，采用露天煤矿‘采选排一体化’模块化建设，对于低碳绿色矿山建设在国际国内均具有借鉴意义。”国能北电胜利能源有限公司副总经理杨文义表示。
让煤矿科学绿色释放产能
内蒙古自治区锡林浩特市北郊5公里处，坐落着神华北电胜利一号露天煤矿，其呈东北—西南条带状分布，延绵45公里。
作为国家13个大型煤炭基地蒙东基地胜利矿区规划煤矿之一，神华北电胜利一号露天煤矿对实现国家西部大开发经济发展战略和生态保护方面发挥着重要作用。
蒙东基地是东北地区煤炭供应主产区。2020年8月，全国煤炭交易会指出，要做好东三省增供稳价工作。与此同时，“双碳”目标战略提出，煤炭行业的绿色发展势在必行。
为科学释放产能，落实国家环保产业政策，2020年，神华北电胜利能源公司委托中煤科工集团北京华宇工程有限公司对胜利一号露天煤矿进行深入调研分析。
调研显示，我国主要煤炭资源赋存在中西部缺水干旱地区，同时易泥化煤种不适用于湿法分选。可行性研究报告提出，在胜利一号露天煤矿采用干法分选技术，对原煤进行排矸提质，实现从采煤、选煤，到排矸的一体化设计，从而提高原煤入洗率。
经过1年多的可行性研究，2021年11月，神华北电胜利能源公司将坑下移动式智能干法选煤系统相关课题列入煤矿智能化协同创新中心2021年度科技项目，由北京华宇公司牵头实施。
技术难点国内尚无先例
摆在北京华宇公司面前的，是一道前所未有的难题——在高寒地区针对褐煤煤种大规模使用干法选煤技术。这在国内尚无先例。
据介绍，胜利一号露天煤矿主要开采煤层自上而下为5上煤、5煤、6煤。5上煤煤矸石含量大，灰分较高，发热量较低，和6号煤掺混难度较大，如果直接升坑，经济效益不佳。
露天矿地质构造复杂，煤层赋存条件差万别，对于薄煤层及多层夹矸煤层的深度选采存在技术难度。因此，研发团队决定针对5上煤在坑下采用移动式智能干法分选系统。在地面上主要针对5煤、部分煤质较差的6煤采用智能风力分选。
难题也随之而来。将智能干法分选设备搬至露天矿工作面，国内没有真正实施的科研案例。
如何在极寒条件下使智能干选机稳定运行，是本课题的研究难点之一。据介绍，目前我国选煤厂已投入运行的智能干选机多布置在厂房有采暖的环境中，智能干选机设备本身工作的环境温度为-10℃到50℃。而锡林浩特市气象条件为-38℃至31.1℃。
此外，对于干法分选，智能化现状远落后于湿法分选。“干法选煤之前多用于原煤的排矸提质，因智能化研发所需资金投入大，国内相关投入少，导致目前干法选煤整体智能化水平偏低。”中煤科工集团北京华宇工程有限公司副总经理李志勇说。
创新是解决问题的重要途径
“创新是一定要付出代价，我们这代人必须有所担当，是一种责任。”项目研发负责人李伟说，“在煤炭行业，同样有很多问题都只能用创新去解决，但是真正的创新是没有人带路的。”
首次将智能干选机科学合理布置在露天矿采坑下；首次在露天矿坑下采用“吊车+集装箱”移动方式解决智能干选设备移动问题；首创规模达到千万吨级的风选厂；首次建立锡林浩特区域胜利煤田的煤质射线辐射特征数据集；为适应高寒地区高水分褐煤露天干选，首次针对分选及辅助装备采用温度控制和预热启动系统；首次开发出高带速、大处理能力的智能干选机，实现针对高灰分、高水分褐煤的有效分选……
多个“首次”背后，是北京华宇公司研发团队的创新与坚持。
在项目研发过程中，中煤科工集团选煤工程三所以李伟牵头组建的设计团队每日工作到凌晨是“常有的事”，查阅文献、开碰头会，针对跨学科难题，协调各专业共同攻关。从今年1月完成研发合同到交付研发图纸，历时仅30天。
在项目建设过程中，以项目经理李勇为代表的项目部成员在疫情防控期间克服工期紧张的不利局面，积极协调施工队，顺利完成了该项目的建设。“在缺水的露天煤矿坑下，折返一次需要用时接近1小时，如何高效保障施工作业人员安全的同时，及时完成示范工程的建设的的确确对于我来说是一次考验。”项目经理李勇说。
如今，一套千万吨级的褐煤智能干法选煤示范工程在胜利一号露天煤矿矗立，为高寒地区褐煤分选提供了一条切实有效的提质途径，并通过智能化标准建设，每年可减少用电量8.83万度。坑下可移动式“采选排”的分选方式成功实施，对露天矿坑下智能分选排矸起到示范作用。