引言
煤炭作为传统能源，在全球能源结构中仍占据重要地位。随着技术进步和环保要求的提高，煤炭行业正经历着深刻的变革。无论是煤炭开采、洗选加工，还是清洁利用，都涉及复杂的技术体系。对于从业人员、学生或备考者而言，掌握煤炭技术的核心知识、常见考题类型以及实战技巧至关重要。本文将系统解析煤炭技术领域的关键考点，并提供实用的实战技巧，帮助读者高效备考并提升实际应用能力。
一、煤炭技术基础知识体系
1.1 煤炭的形成与分类
煤炭是古代植物遗骸在特定地质条件下经过长期演变形成的固体可燃矿物。根据煤化程度，煤炭可分为褐煤、烟煤、无烟煤等。不同煤种具有不同的物理化学特性，直接影响其工业应用。
示例：褐煤水分高、挥发分高，热值较低，适合用于发电；无烟煤固定碳含量高，挥发分低，燃烧时火焰短，常用于化工和冶金。
1.2 煤炭的主要技术指标
煤炭的技术指标是评价其质量和用途的关键，包括：
- 工业分析指标：水分（M）、灰分（A）、挥发分（V）、固定碳（FC）。
- 元素分析指标：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）。
- 发热量：高位发热量（Qgr）和低位发热量（Qnet）。
- 其他特性：灰熔点、可磨性、反应性等。
示例：在动力煤采购中，灰分和硫分是重要指标。灰分过高会增加运输成本和燃烧后处理难度；硫分过高则会导致SO₂排放超标，需配备脱硫设备。
二、煤炭开采技术考题解析
2.1 露天开采与井工开采
煤炭开采主要分为露天开采和井工开采两种方式。露天开采适用于埋藏较浅的煤层，成本低、安全性高；井工开采适用于深部煤层，技术复杂、风险高。
考题示例：
- 问题：简述露天开采与井工开采的优缺点。
- 解析：
- 露天开采：优点包括生产规模大、成本低、安全性高；缺点包括受地形和煤层埋深限制、对环境影响大。
- 井工开采：优点包括可开采深部煤层、资源利用率高；缺点包括投资大、安全风险高、通风和排水复杂。
2.2 井工开采关键技术
井工开采涉及多个技术环节，包括巷道掘进、支护、通风、排水、瓦斯防治等。
示例：巷道支护技术
- 问题：简述巷道支护的主要方法及其适用条件。
- 解析：
- 锚杆支护：适用于中等稳定岩层，通过锚杆将围岩加固成整体，成本低、施工快。
- U型钢支护：适用于不稳定岩层，通过可缩性支架提供支撑，适应围岩变形。
- 混凝土支护：适用于高应力或破碎岩层，通过浇筑混凝土形成永久支护。
2.3 安全技术与灾害防治
煤炭开采中的安全技术是考题重点，包括瓦斯防治、火灾防治、水害防治、顶板管理等。
示例：瓦斯防治技术
- 问题：简述瓦斯抽采的主要方法及其原理。
- 解析：
- 本煤层抽采：在回采工作面或掘进巷道中布置钻孔，直接抽采煤层中的瓦斯。
- 邻近层抽采：通过钻孔抽采采空区或邻近煤层的瓦斯。
- 采空区抽采：利用采空区瓦斯涌出规律，通过埋管或钻孔抽采。
- 原理：降低煤层瓦斯压力，减少瓦斯涌出量，防止瓦斯爆炸和突出。
三、煤炭洗选加工技术考题解析
3.1 洗选工艺流程
煤炭洗选是提高煤炭质量、减少环境污染的重要环节。主要工艺包括破碎、筛分、分选（重介、跳汰、浮选等）、脱水等。
考题示例：
- 问题：简述重介选煤的工艺流程及其优势。
- 解析：
- 工艺流程：原煤→破碎→筛分→重介旋流器分选→精煤、中煤、矸石→脱水→产品。
- 优势：分选精度高、适应性强（可处理0.5-50mm粒级煤）、处理量大、自动化程度高。
3.2 洗选设备与操作
洗选设备包括破碎机、筛分机、重介旋流器、跳汰机、浮选机等。设备选型和操作参数直接影响洗选效果。
示例：重介旋流器操作参数优化
- 问题：如何优化重介旋流器的分选效果？
- 解析：
- 介质密度控制：根据煤质和产品要求，调整介质密度（通常1.3-1.8g/cm³）。
- 入料压力：保持稳定入料压力（通常0.1-0.3MPa），确保旋流器内流场稳定。
- 底流与溢流比例：通过调节底流口和溢流口尺寸，控制精煤和矸石产率。
- 介质回收：定期检查磁选机效率，确保介质回收率>95%。
3.3 洗选效果评价指标
洗选效果评价指标包括精煤灰分、精煤产率、分选效率、介质消耗等。
示例：
- 问题：如何计算重介选煤的分选效率？
- 解析：
- 公式：分选效率（η）=（精煤产率 × 精煤灰分降低率）/（原煤灰分 - 精煤灰分）× 100%。
- 示例计算：原煤灰分30%，精煤灰分10%，精煤产率60%，则分选效率 = (60% × (30%-10%)/(30%-10%)) × 100% = 60%。
- 说明：分选效率越高，说明洗选效果越好，通常要求>90%。
四、煤炭清洁利用技术考题解析
4.1 燃煤发电技术
燃煤发电是煤炭利用的主要方式，包括亚临界、超临界、超超临界机组以及IGCC（整体煤气化联合循环）等先进技术。
考题示例：
- 问题：比较亚临界、超临界和超超临界燃煤发电技术的优缺点。
- 解析：
- 亚临界：蒸汽压力<16MPa，温度<566°C，效率约38%，技术成熟、投资低，但效率较低。
- 超临界：蒸汽压力>22MPa，温度>566°C，效率约42%，效率较高，但投资增加。
- 超超临界：蒸汽压力>25MPa，温度>600°C，效率>45%，效率高、煤耗低，但材料要求高、投资大。
4.2 煤炭气化与煤化工
煤炭气化是将煤转化为合成气（CO+H₂）的过程，是煤化工的基础。主要技术包括固定床、流化床、气流床气化。
示例：气流床气化技术
- 问题：简述气流床气化技术的特点及应用。
- 解析：
- 特点：煤粉与气化剂（氧气/蒸汽）在高温高压下快速反应，碳转化率高（>98%），合成气质量好，适合大规模生产。
- 应用：广泛应用于合成氨、甲醇、煤制油、煤制天然气等煤化工领域。
- 代表技术：壳牌（Shell）、西门子（Siemens）、GE（通用电气）气化技术。
4.3 煤炭清洁燃烧与污染物控制
燃煤污染物控制技术包括脱硫、脱硝、除尘等，是环保考核的重点。
考题示例：
- 问题：简述燃煤电厂烟气脱硫（FGD）的主要方法及其原理。
- 解析：
- 湿法脱硫：以石灰石-石膏法为主，原理是利用石灰石浆液吸收SO₂，生成石膏。脱硫效率>95%，应用最广。
- 干法脱硫：如喷钙脱硫，原理是喷入钙基吸收剂（如CaO）与SO₂反应生成硫酸钙。适用于中小型锅炉。
- 半干法脱硫：如旋转喷雾干燥法，原理是喷入石灰浆液，利用烟气余热蒸发水分，生成干态产物。适用于中低硫煤。
五、煤炭技术实战技巧
5.1 考前复习策略
- 系统梳理知识框架：将煤炭技术分为开采、洗选、利用、安全、环保等模块，建立知识树。
- 重点突破高频考点：根据历年考题，重点复习瓦斯防治、洗选工艺、清洁利用等高频内容。
- 结合案例学习：通过实际案例（如某矿井瓦斯抽采方案、某洗煤厂工艺优化）加深理解。
5.2 考场答题技巧
- 审题清晰：明确题目要求（简述、分析、计算、比较等），避免答非所问。
- 逻辑严谨：答题时先总后分，使用专业术语，分点作答。
- 计算题规范：公式、单位、步骤完整，结果保留合理小数位。
- 案例分析题：结合具体场景，分析问题原因，提出解决方案。
5.3 实战应用技巧
- 现场问题诊断：掌握常见故障的排查方法，如洗选设备效率下降、瓦斯浓度异常等。
- 技术方案优化：学习使用数据分析工具（如Excel、SPSS）优化工艺参数，提高效率。
- 安全操作规范：严格遵守安全规程，定期进行安全演练，提升应急处理能力。
六、综合案例分析
6.1 案例背景
某煤矿采用井工开采，煤层厚度3m，倾角15°，瓦斯含量较高。洗选厂采用重介选煤工艺，精煤灰分要求<10%。近期出现精煤灰分波动大、瓦斯抽采效率低的问题。
6.2 问题分析
- 精煤灰分波动：可能原因包括原煤煤质变化、重介旋流器参数不稳定、介质密度控制不当。
- 瓦斯抽采效率低：可能原因包括钻孔布置不合理、抽采负压不足、封孔质量差。
6.3 解决方案
- 洗选优化：
- 加强原煤煤质检测，根据煤质变化及时调整介质密度。
- 优化重介旋流器底流口和溢流口尺寸，稳定分选效果。
- 定期检查磁选机，确保介质回收率>95%。
- 瓦斯抽采优化：
- 重新设计钻孔布置，增加钻孔密度，覆盖瓦斯富集区。
- 提高抽采负压，优化管路系统，减少漏气。
- 采用新型封孔材料（如聚氨酯），提高封孔质量。
6.4 实施效果
- 精煤灰分稳定在9.5%左右，产率提高2%。
- 瓦斯抽采效率提升30%，瓦斯超限次数减少80%。
七、未来趋势与展望
7.1 智能化与自动化
煤炭行业正向智能化转型，包括智能开采、智能洗选、智能电厂等。例如，5G技术应用于井下设备远程控制，AI算法优化洗选参数。
7.2 绿色低碳技术
碳捕集、利用与封存（CCUS）技术是未来重点，可将燃煤电厂CO₂捕集后用于驱油或封存，实现近零排放。
7.3 新能源耦合
煤炭与可再生能源（如光伏、风电）耦合，形成多能互补系统，提高能源利用效率和稳定性。
结语
煤炭技术涵盖广泛，从开采到利用，每个环节都涉及复杂的技术和管理。通过系统学习基础知识、深入解析考题、掌握实战技巧，读者可以高效备考并提升实际工作能力。未来，煤炭行业将继续向清洁化、智能化、低碳化方向发展，从业人员需不断学习新技术，适应行业变革。希望本文能为您的学习和工作提供有价值的参考。