近日，由國家能源集團(tuán)攜手中國電子科技集團(tuán)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(biāo)志著我國在煤質(zhì)檢測研發(fā)應(yīng)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(yùn)輸、化工等全產(chǎn)業(yè)鏈成功示范應(yīng)用。
這項集煤質(zhì)快檢核心裝置、AI模型與數(shù)質(zhì)量管控平臺于一體的原創(chuàng)性技術(shù)，實現(xiàn)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(biāo)的檢測結(jié)果，全程實現(xiàn)自動無人干預(yù)。其構(gòu)建起高效、透明的在線檢測模式，讓長期制約煤炭產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈綠色安全發(fā)展的“卡脖子”問題迎刃而解。
深耕“非常必要”領(lǐng)域
一列煤從上游裝車站臺裝車發(fā)出，到下游用煤單位卸車驗收，依賴傳統(tǒng)化學(xué)煤質(zhì)檢測至少要經(jīng)歷2次檢測，全過程平均需要8到24小時。長久以來，低效率、高成本的傳統(tǒng)煤質(zhì)化驗手段，嚴(yán)重制約了煤炭清潔高效利用。
2021年6月，在國家能源集團(tuán)與?？低曢_展的交流座談會上，聯(lián)合攻關(guān)光譜法煤質(zhì)快檢的技術(shù)設(shè)想被提出。2022年6月，雙方?jīng)Q定正式啟動以光譜技術(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(yīng)鏈中的“痛點(diǎn)”“難點(diǎn)”。
此前，國內(nèi)外進(jìn)行過大量的煤質(zhì)快檢技術(shù)研發(fā)，逐步形成中子活化、雙能伽馬射線等多種技術(shù)路線，但由于煤炭成分過于復(fù)雜，難以達(dá)到高精度、多指標(biāo)、速度快的檢測要求。經(jīng)過多次鉆研試驗，研發(fā)團(tuán)隊另辟蹊徑，將對煤炭有機(jī)成分有較好響應(yīng)的近紅外光譜技術(shù)和對煤炭無機(jī)成分有較好響應(yīng)的X射線熒光技術(shù)相結(jié)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(zhǔn)確性，具有高精度、高安全性、檢測指標(biāo)全面等優(yōu)勢。
2022年12月，基于0.2mm煤樣的融合光譜煤質(zhì)快檢離線裝置開發(fā)完成并進(jìn)入現(xiàn)場試驗階段。2023年6月底，研發(fā)團(tuán)隊再接再厲，開發(fā)出一套涵蓋采樣、煤樣預(yù)處理、檢測的在線檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)6毫米煤樣在檢測皮帶上穩(wěn)定檢測，可在生產(chǎn)線上實時檢測煤質(zhì)成分，一項重要技術(shù)創(chuàng)新含苞欲放。
強(qiáng)化技術(shù)賦能
2024年1月，6毫米在線樣機(jī)分別在國家能源集團(tuán)勝利能源煤礦儲運(yùn)中心、黃驊港三期卸車采樣間等9家試點(diǎn)項目現(xiàn)場完成安裝并進(jìn)行試運(yùn)行。經(jīng)過一段時期的試運(yùn)行，研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)檢測精度與人工檢測數(shù)據(jù)比對仍存在一定偏差。經(jīng)過縝密分析后判斷，這是由于數(shù)據(jù)模型適應(yīng)性不強(qiáng)，對陌生煤種無法精準(zhǔn)識別，要實現(xiàn)“開方診療”，就需要大量的高質(zhì)量光譜煤質(zhì)數(shù)據(jù)集，方可達(dá)到對我國現(xiàn)有煤種的全覆蓋。
關(guān)鍵時刻，國家能源集團(tuán)組織相關(guān)35家子分公司、上千人參加攻關(guān)會戰(zhàn)，利用集團(tuán)四大產(chǎn)煤區(qū)、黃驊港、電廠、煤化工等應(yīng)用場景。經(jīng)過歷時約9個月的技術(shù)攻堅，廣泛收集歷史煤質(zhì)數(shù)據(jù)，以10萬多組高質(zhì)量光譜煤質(zhì)數(shù)據(jù)實現(xiàn)了99%以上煤種范圍覆蓋，檢測煤種覆蓋全集團(tuán)內(nèi)外合計超過398種煤種。
在高質(zhì)量光譜煤質(zhì)數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上，煤質(zhì)快檢技術(shù)檢測精度在短時間快速提升，復(fù)雜煤種的通過率從60%左右迅速提升到100%。2024年在國家能源集團(tuán)全產(chǎn)業(yè)鏈9家單位示范應(yīng)用以來，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、震動以及高濕度、電磁干擾等各種嚴(yán)苛環(huán)境條件，均穩(wěn)定運(yùn)行。檢測精度達(dá)到傳統(tǒng)化學(xué)方法水平，累計平均偏差趨于零，煤炭數(shù)量和質(zhì)量具備“在線測量”基礎(chǔ)。
引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)升級
經(jīng)過三年的持續(xù)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、汽車衡等實時采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對華能、大唐等客戶的試點(diǎn)結(jié)算全覆蓋，截至10月底，已實現(xiàn)超900萬噸的快速結(jié)算，累計偏差僅13大卡。在寧夏煤業(yè)，煤制油項目應(yīng)用煤質(zhì)快檢設(shè)備檢測數(shù)據(jù)指導(dǎo)配煤以來，在化工配煤過程中實時輸出煤流的成分?jǐn)?shù)據(jù)，提供精準(zhǔn)摻配燒方案，配煤灰分合格率接近百分之百，長期保持原料煤灰分穩(wěn)定，氣化爐平均運(yùn)行周期可延長30天以上，預(yù)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2000萬元。
為將創(chuàng)新“成果”轉(zhuǎn)化為發(fā)展“結(jié)果”，國家能源集團(tuán)融合區(qū)塊鏈、煤質(zhì)快檢、大數(shù)據(jù)等新型技術(shù)，依托區(qū)塊鏈技術(shù)實時采集接入煤電化運(yùn)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、汽車衡、煤質(zhì)快檢等設(shè)備源頭實時采集數(shù)量和質(zhì)量數(shù)據(jù)，形成了全環(huán)節(jié)、全流程完整的數(shù)據(jù)監(jiān)控鏈條，打造“全景、真實、準(zhǔn)確、快速、透明”的煤炭數(shù)質(zhì)量管控平臺。該平臺未來可升級為國家級煤炭數(shù)質(zhì)量大數(shù)據(jù)共享管控平臺，實現(xiàn)全國煤質(zhì)數(shù)據(jù)全景感知，化解供需兩端數(shù)據(jù)矛盾，建立起快速結(jié)算新型模式，具備降低千億級資金沉淀成本的應(yīng)用空間。
同時，國家能源集團(tuán)深度融合煤炭、電力及化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)輸、耗用、銷售等大數(shù)據(jù)，擴(kuò)大煤質(zhì)快檢技術(shù)應(yīng)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(zhuǎn)化，煤基污染物協(xié)同控制，碳足跡及碳追蹤監(jiān)控等產(chǎn)業(yè)生態(tài)提供大數(shù)據(jù)支撐，持續(xù)催生新產(chǎn)業(yè)、新模式、新動能。
乘風(fēng)破浪潮頭立，揚(yáng)帆起航正當(dāng)時。國家能源集團(tuán)正加速煤質(zhì)快檢技術(shù)的譜系化、產(chǎn)品系列化、應(yīng)用規(guī)模化、管控體系化發(fā)展，加快推動煤質(zhì)快檢技術(shù)創(chuàng)新“成果”轉(zhuǎn)化為能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展“結(jié)果”，引領(lǐng)煤炭統(tǒng)一大市場建設(shè)和清潔高效利用，更好服務(wù)國家能源安全新戰(zhàn)略。
來源：經(jīng)濟(jì)參考報記者 張紋
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