国家能源集团：源头创新攻克煤质检测“卡脖子”难题

悟净

2024-11-07 06:53

　　近日，由国家能源集团携手中国电子科技集团旗下海康威视联合创新研发的“融合光谱煤质快速检测技术”正式发布。这标志着我国在煤质检测研发应用领域取得重大原创性突破，并首次在煤炭生产、电力、运输、化工等全产业链成功示范应用。

　　这项集煤质快检核心装置、AI模型与数质量管控平台于一体的原创性技术，实现了人工智能、光谱学及化学等多学科交叉融合，可在线检测6毫米煤样，仅需2分钟即可获取涵盖热值、全硫、灰分、全水等指标的检测结果，全程实现自动无人干预。其构建起高效、透明的在线检测模式，让长期制约煤炭产业链供应链绿色安全发展的“卡脖子”问题迎刃而解。

　　深耕“非常必要”领域

　　一列煤从上游装车站台装车发出，到下游用煤单位卸车验收，依赖传统化学煤质检测至少要经历2次检测，全过程平均需要8到24小时。长久以来，低效率、高成本的传统煤质化验手段，严重制约了煤炭清洁高效利用。

　　2021年6月，在国家能源集团与海康威视开展的交流座谈会上，联合攻关光谱法煤质快检的技术设想被提出。2022年6月，双方决定正式启动以光谱技术进行煤质检测的可行性研究，以合抱之力攻克煤炭产业链供应链中的“痛点”“难点”。

　　此前，国内外进行过大量的煤质快检技术研发，逐步形成中子活化、双能伽马射线等多种技术路线，但由于煤炭成分过于复杂，难以达到高精度、多指标、速度快的检测要求。经过多次钻研试验，研发团队另辟蹊径，将对煤炭有机成分有较好响应的近红外光谱技术和对煤炭无机成分有较好响应的X射线荧光技术相结合，叠加人工智能技术，让“两道光”协同作用，发挥出“1+1>2”的效果，大大提升了对热值、水分、灰分、硫分等煤炭成分探测的准确性，具有高精度、高安全性、检测指标全面等优势。

　　2022年12月，基于0.2mm煤样的融合光谱煤质快检离线装置开发完成并进入现场试验阶段。2023年6月底，研发团队再接再厉，开发出一套涵盖采样、煤样预处理、检测的在线检测系统，实现6毫米煤样在检测皮带上稳定检测，可在生产线上实时检测煤质成分，一项重要技术创新含苞欲放。

　　强化技术赋能

　　2024年1月，6毫米在线样机分别在国家能源集团胜利能源煤矿储运中心、黄骅港三期卸车采样间等9家试点项目现场完成安装并进行试运行。经过一段时期的试运行，研发人员发现检测精度与人工检测数据比对仍存在一定偏差。经过缜密分析后判断，这是由于数据模型适应性不强，对陌生煤种无法精准识别，要实现“开方诊疗”，就需要大量的高质量光谱煤质数据集，方可达到对我国现有煤种的全覆盖。

　　关键时刻，国家能源集团组织相关35家子分公司、上千人参加攻关会战，利用集团四大产煤区、黄骅港、电厂、煤化工等应用场景。经过历时约9个月的技术攻坚，广泛收集历史煤质数据，以10万多组高质量光谱煤质数据实现了99%以上煤种范围覆盖，检测煤种覆盖全集团内外合计超过398种煤种。

　　在高质量光谱煤质数据集的基础上，煤质快检技术检测精度在短时间快速提升，复杂煤种的通过率从60%左右迅速提升到100%。2024年在国家能源集团全产业链9家单位示范应用以来，对10000余批样品、4亿余吨商品煤进行了检测，历经高低温、粉尘、震动以及高湿度、电磁干扰等各种严苛环境条件，均稳定运行。检测精度达到传统化学方法水平，累计平均偏差趋于零，煤炭数量和质量具备“在线测量”基础。

　　引领产业持续升级

　　经过三年的持续努力，煤质快检催生的新质生产力已初显成效。在胜利能源，以煤质快检、定量仓、汽车衡等实时采集数据，实现了对华能、大唐等客户的试点结算全覆盖，截至10月底，已实现超900万吨的快速结算，累计偏差仅13大卡。在宁夏煤业，煤制油项目应用煤质快检设备检测数据指导配煤以来，在化工配煤过程中实时输出煤流的成分数据，提供精准掺配烧方案，配煤灰分合格率接近百分之百，长期保持原料煤灰分稳定，气化炉平均运行周期可延长30天以上，预计每年减少5台炉大修，检修工作量降低10%左右，每年降低生产及检维修成本约2000万元。

　　为将创新“成果”转化为发展“结果”，国家能源集团融合区块链、煤质快检、大数据等新型技术，依托区块链技术实时采集接入煤电化运全产业链条，从煤矿、外购煤站台、港口、电力、化工等297家单位、累计1134台的轨道衡、汽车衡、煤质快检等设备源头实时采集数量和质量数据，形成了全环节、全流程完整的数据监控链条，打造“全景、真实、准确、快速、透明”的煤炭数质量管控平台。该平台未来可升级为国家级煤炭数质量大数据共享管控平台，实现全国煤质数据全景感知，化解供需两端数据矛盾，建立起快速结算新型模式，具备降低千亿级资金沉淀成本的应用空间。

　　同时，国家能源集团深度融合煤炭、电力及化工产业生产、运输、耗用、销售等大数据，扩大煤质快检技术应用空间，为能源资源优化配置、煤炭智慧洗选提质，煤电清洁高效燃烧，煤化工高端化和多元化转化，煤基污染物协同控制，碳足迹及碳追踪监控等产业生态提供大数据支撑，持续催生新产业、新模式、新动能。

　　乘风破浪潮头立，扬帆起航正当时。国家能源集团正加速煤质快检技术的谱系化、产品系列化、应用规模化、管控体系化发展，加快推动煤质快检技术创新“成果”转化为能源产业高质量发展“结果”，引领煤炭统一大市场建设和清洁高效利用，更好服务国家能源安全新战略。

（文章来源：经济参考报）

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