近日，由國家能源集團攜手中國電子科技集團旗下?？低暵?lián)合創(chuàng )新研發(fā)的“融合光譜煤質(zhì)快速檢測技術(shù)”正式發(fā)布。這標志著(zhù)我國在煤質(zhì)檢測研發(fā)應用領(lǐng)域取得重大原創(chuàng )性突破，并首次在煤炭生產(chǎn)、電力、運輸、化工等全產(chǎn)業(yè)鏈成功示范應用。
這項集煤質(zhì)快檢核心裝置、AI模型與數質(zhì)量管控平臺于一體的原創(chuàng )性技術(shù)，實(shí)現了人工智能、光譜學(xué)及化學(xué)等多學(xué)科交叉融合，可在線(xiàn)檢測6毫米煤樣，僅需2分鐘即可獲取涵蓋熱值、全硫、灰分、全水等指標的檢測結果，全程實(shí)現自動(dòng)無(wú)人干預。其構建起高效、透明的在線(xiàn)檢測模式，讓長(cháng)期制約煤炭產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈綠色安全發(fā)展的“卡脖子”問(wèn)題迎刃而解。
深耕“非常必要”領(lǐng)域
一列煤從上游裝車(chē)站臺裝車(chē)發(fā)出，到下游用煤?jiǎn)挝恍盾?chē)驗收，依賴(lài)傳統化學(xué)煤質(zhì)檢測至少要經(jīng)歷2次檢測，全過(guò)程平均需要8到24小時(shí)。長(cháng)久以來(lái)，低效率、高成本的傳統煤質(zhì)化驗手段，嚴重制約了煤炭清潔高效利用。
2021年6月，在國家能源集團與?？低曢_(kāi)展的交流座談會(huì )上，聯(lián)合攻關(guān)光譜法煤質(zhì)快檢的技術(shù)設想被提出。2022年6月，雙方?jīng)Q定正式啟動(dòng)以光譜技術(shù)進(jìn)行煤質(zhì)檢測的可行性研究，以合抱之力攻克煤炭產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈中的“痛點(diǎn)”“難點(diǎn)”。
此前，國內外進(jìn)行過(guò)大量的煤質(zhì)快檢技術(shù)研發(fā)，逐步形成中子活化、雙能伽馬射線(xiàn)等多種技術(shù)路線(xiàn)，但由于煤炭成分過(guò)于復雜，難以達到高精度、多指標、速度快的檢測要求。經(jīng)過(guò)多次鉆研試驗，研發(fā)團隊另辟蹊徑，將對煤炭有機成分有較好響應的近紅外光譜技術(shù)和對煤炭無(wú)機成分有較好響應的X射線(xiàn)熒光技術(shù)相結合，疊加人工智能技術(shù)，讓“兩道光”協(xié)同作用，發(fā)揮出“1+1>2”的效果，大大提升了對熱值、水分、灰分、硫分等煤炭成分探測的準確性，具有高精度、高安全性、檢測指標全面等優(yōu)勢。
2022年12月，基于0.2mm煤樣的融合光譜煤質(zhì)快檢離線(xiàn)裝置開(kāi)發(fā)完成并進(jìn)入現場(chǎng)試驗階段。2023年6月底，研發(fā)團隊再接再厲，開(kāi)發(fā)出一套涵蓋采樣、煤樣預處理、檢測的在線(xiàn)檢測系統，實(shí)現6毫米煤樣在檢測皮帶上穩定檢測，可在生產(chǎn)線(xiàn)上實(shí)時(shí)檢測煤質(zhì)成分，一項重要技術(shù)創(chuàng )新含苞欲放。
強化技術(shù)賦能
2024年1月，6毫米在線(xiàn)樣機分別在國家能源集團勝利能源煤礦儲運中心、黃驊港三期卸車(chē)采樣間等9家試點(diǎn)項目現場(chǎng)完成安裝并進(jìn)行試運行。經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的試運行，研發(fā)人員發(fā)現檢測精度與人工檢測數據比對仍存在一定偏差。經(jīng)過(guò)縝密分析后判斷，這是由于數據模型適應性不強，對陌生煤種無(wú)法精準識別，要實(shí)現“開(kāi)方診療”，就需要大量的高質(zhì)量光譜煤質(zhì)數據集，方可達到對我國現有煤種的全覆蓋。
關(guān)鍵時(shí)刻，國家能源集團組織相關(guān)35家子分公司、上千人參加攻關(guān)會(huì )戰，利用集團四大產(chǎn)煤區、黃驊港、電廠(chǎng)、煤化工等應用場(chǎng)景。經(jīng)過(guò)歷時(shí)約9個(gè)月的技術(shù)攻堅，廣泛收集歷史煤質(zhì)數據，以10萬(wàn)多組高質(zhì)量光譜煤質(zhì)數據實(shí)現了99%以上煤種范圍覆蓋，檢測煤種覆蓋全集團內外合計超過(guò)398種煤種。
在高質(zhì)量光譜煤質(zhì)數據集的基礎上，煤質(zhì)快檢技術(shù)檢測精度在短時(shí)間快速提升，復雜煤種的通過(guò)率從60%左右迅速提升到100%。2024年在國家能源集團全產(chǎn)業(yè)鏈9家單位示范應用以來(lái)，對10000余批樣品、4億余噸商品煤進(jìn)行了檢測，歷經(jīng)高低溫、粉塵、震動(dòng)以及高濕度、電磁干擾等各種嚴苛環(huán)境條件，均穩定運行。檢測精度達到傳統化學(xué)方法水平，累計平均偏差趨于零，煤炭數量和質(zhì)量具備“在線(xiàn)測量”基礎。
引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)持續升級
經(jīng)過(guò)三年的持續努力，煤質(zhì)快檢催生的新質(zhì)生產(chǎn)力已初顯成效。在勝利能源，以煤質(zhì)快檢、定量倉、汽車(chē)衡等實(shí)時(shí)采集數據，實(shí)現了對華能、大唐等客戶(hù)的試點(diǎn)結算全覆蓋，截至10月底，已實(shí)現超900萬(wàn)噸的快速結算，累計偏差僅13大卡。在寧夏煤業(yè)，煤制油項目應用煤質(zhì)快檢設備檢測數據指導配煤以來(lái)，在化工配煤過(guò)程中實(shí)時(shí)輸出煤流的成分數據，提供精準摻配燒方案，配煤灰分合格率接近百分之百，長(cháng)期保持原料煤灰分穩定，氣化爐平均運行周期可延長(cháng)30天以上，預計每年減少5臺爐大修，檢修工作量降低10%左右，每年降低生產(chǎn)及檢維修成本約2000萬(wàn)元。
為將創(chuàng )新“成果”轉化為發(fā)展“結果”，國家能源集團融合區塊鏈、煤質(zhì)快檢、大數據等新型技術(shù)，依托區塊鏈技術(shù)實(shí)時(shí)采集接入煤電化運全產(chǎn)業(yè)鏈條，從煤礦、外購煤站臺、港口、電力、化工等297家單位、累計1134臺的軌道衡、汽車(chē)衡、煤質(zhì)快檢等設備源頭實(shí)時(shí)采集數量和質(zhì)量數據，形成了全環(huán)節、全流程完整的數據監控鏈條，打造“全景、真實(shí)、準確、快速、透明”的煤炭數質(zhì)量管控平臺。該平臺未來(lái)可升級為國家級煤炭數質(zhì)量大數據共享管控平臺，實(shí)現全國煤質(zhì)數據全景感知，化解供需兩端數據矛盾，建立起快速結算新型模式，具備降低千億級資金沉淀成本的應用空間。
同時(shí)，國家能源集團深度融合煤炭、電力及化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)、運輸、耗用、銷(xiāo)售等大數據，擴大煤質(zhì)快檢技術(shù)應用空間，為能源資源優(yōu)化配置、煤炭智慧洗選提質(zhì)，煤電清潔高效燃燒，煤化工高端化和多元化轉化，煤基污染物協(xié)同控制，碳足跡及碳追蹤監控等產(chǎn)業(yè)生態(tài)提供大數據支撐，持續催生新產(chǎn)業(yè)、新模式、新動(dòng)能。
乘風(fēng)破浪潮頭立，揚帆起航正當時(shí)。國家能源集團正加速煤質(zhì)快檢技術(shù)的譜系化、產(chǎn)品系列化、應用規?；?、管控體系化發(fā)展，加快推動(dòng)煤質(zhì)快檢技術(shù)創(chuàng )新“成果”轉化為能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展“結果”，引領(lǐng)煤炭統一大市場(chǎng)建設和清潔高效利用，更好服務(wù)國家能源安全新戰略。
來(lái)源：經(jīng)濟參考報記者 張紋
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