國家能源集團源頭創(chuàng)新 攻克煤質檢測“卡脖子”難題

　　近日，由國家能源集團攜手中國電子科技集團旗下海康威視聯(lián)合創(chuàng)新研發(fā)的“融合光譜煤質快速檢測技術”正式發(fā)布。這標志著我國在煤質檢測研發(fā)應用領域取得重大原創(chuàng)性突破，并首次在煤炭生產、電力、運輸、化工等全產業(yè)鏈成功示范應用。

　　這項集煤質快檢核心裝置、AI模型與數(shù)質量管控平臺于一體的原創(chuàng)性技術，實現(xiàn)了人工智能、光譜學及化學等多學科交叉融合，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、全水等指標的檢測結果，全程實現(xiàn)自動無人干預。其構建起高效、透明的在線檢測模式，讓長期制約煤炭產業(yè)鏈供應鏈綠色安全發(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)化學煤質檢測至少要經歷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，在國家能源集團與海康威視開展的交流座談會上，聯(lián)合攻關光譜法煤質快檢的技術設想被提出。2022年6月，雙方決定正式啟動以光譜技術進行煤質檢測的可行性研究，以合抱之力攻克煤炭產業(yè)鏈供應鏈中的“痛點”“難點”。

　　此前，國內外進行過大量的煤質快檢技術研發(fā)，逐步形成中子活化、雙能伽馬射線等多種技術路線，但由于煤炭成分過于復雜，難以達到高精度、多指標、速度快的檢測要求。經過多次鉆研試驗，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和對煤炭無機成分有較好響應的X射線熒光技術相結合，疊加人工智能技術，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快檢離線裝置開發(fā)完成并進入現(xiàn)場試驗階段。2023年6月底，研發(fā)團隊再接再厲，開發(fā)出一套涵蓋采樣、煤樣預處理、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，可在生產線上實時檢測煤質成分，一項重要技術創(chuàng)新含苞欲放。

　　強化技術賦能

　　2024年1月，6毫米在線樣機分別在國家能源集團勝利能源煤礦儲運中心、黃驊港三期卸車采樣間等9家試點項目現(xiàn)場完成安裝并進行試運行。經過一段時期的試運行，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。經過縝密分析后判斷，這是由于數(shù)據(jù)模型適應性不強，對陌生煤種無法精準識別，要實現(xiàn)“開方診療”，就需要大量的高質量光譜煤質數(shù)據(jù)集，方可達到對我國現(xiàn)有煤種的全覆蓋。

　　關鍵時刻，國家能源集團組織相關35家子分公司、上千人參加攻關會戰(zhàn)，利用集團四大產煤區(qū)、黃驊港、電廠、煤化工等應用場景。經過歷時約9個月的技術攻堅，廣泛收集歷史煤質數(shù)據(jù)，以10萬多組高質量光譜煤質數(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內外合計超過398種煤種。

　　在高質量光譜煤質數(shù)據(jù)集的基礎上，煤質快檢技術檢測精度在短時間快速提升，復雜煤種的通過率從60%左右迅速提升到100%。2024年在國家能源集團全產業(yè)鏈9家單位示范應用以來，對10000余批樣品、4億余噸商品煤進行了檢測，歷經高低溫、粉塵、震動以及高濕度、電磁干擾等各種嚴苛環(huán)境條件，均穩(wěn)定運行。檢測精度達到傳統(tǒng)化學方法水平，累計平均偏差趨于零，煤炭數(shù)量和質量具備“在線測量”基礎。

　　引領產業(yè)持續(xù)升級

　　經過三年的持續(xù)努力，煤質快檢催生的新質生產力已初顯成效。在勝利能源，以煤質快檢、定量倉、汽車衡等實時采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對華能、大唐等客戶的試點結算全覆蓋，截至10月底，已實現(xiàn)超900萬噸的快速結算，累計偏差僅13大卡。在寧夏煤業(yè)，煤制油項目應用煤質快檢設備檢測數(shù)據(jù)指導配煤以來，在化工配煤過程中實時輸出煤流的成分數(shù)據(jù)，提供精準摻配燒方案，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，氣化爐平均運行周期可延長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，每年降低生產及檢維修成本約2000萬元。

　　為將創(chuàng)新“成果”轉化為發(fā)展“結果”，國家能源集團融合區(qū)塊鏈、煤質快檢、大數(shù)據(jù)等新型技術，依托區(qū)塊鏈技術實時采集接入煤電化運全產業(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、煤質快檢等設備源頭實時采集數(shù)量和質量數(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、準確、快速、透明”的煤炭數(shù)質量管控平臺。該平臺未來可升級為國家級煤炭數(shù)質量大數(shù)據(jù)共享管控平臺，實現(xiàn)全國煤質數(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，國家能源集團深度融合煤炭、電力及化工產業(yè)生產、運輸、耗用、銷售等大數(shù)據(jù)，擴大煤質快檢技術應用空間，為能源資源優(yōu)化配置、煤炭智慧洗選提質，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(jiān)控等產業(yè)生態(tài)提供大數(shù)據(jù)支撐，持續(xù)催生新產業(yè)、新模式、新動能。

　　乘風破浪潮頭立，揚帆起航正當時。國家能源集團正加速煤質快檢技術的譜系化、產品系列化、應用規(guī)?；?、管控體系化發(fā)展，加快推動煤質快檢技術創(chuàng)新“成果”轉化為能源產業(yè)高質量發(fā)展“結果”，引領煤炭統(tǒng)一大市場建設和清潔高效利用，更好服務國家能源安全新戰(zhàn)略。

　　來源：經濟參考報記者 張紋