近日，由國(guó)家能源集團(tuán)攜手中國(guó)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(cè)技術(shù)”正式發(fā)布。這標(biāo)志著我國(guó)在煤質(zhì)檢測(cè)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(xiàng)集煤質(zhì)快檢核心裝置、AI模型與數(shù)質(zhì)量管控平臺(tái)于一體的原創(chuàng)性技術(shù)，實(shí)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(xiàn)檢測(cè)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(cè)結(jié)果，全程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)人干預(yù)。其構(gòu)建起高效、透明的在線(xiàn)檢測(cè)模式，讓長(zhǎng)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(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(tái)裝車(chē)發(fā)出，到下游用煤?jiǎn)挝恍盾?chē)驗(yàn)收，依賴(lài)傳統(tǒng)化學(xué)煤質(zhì)檢測(cè)至少要經(jīng)歷2次檢測(cè)，全過(guò)程平均需要8到24小時(shí)。長(zhǎng)久以來(lái)，低效率、高成本的傳統(tǒng)煤質(zhì)化驗(yàn)手段，嚴(yán)重制約了煤炭清潔高效利用。
2021年6月，在國(guó)家能源集團(tuán)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(shè)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(cè)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(guó)內(nèi)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(fù)雜，難以達(dá)到高精度、多指標(biāo)、速度快的檢測(cè)要求。經(jīng)過(guò)多次鉆研試驗(yàn)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，將對(duì)煤炭有機(jī)成分有較好響應(yīng)的近紅外光譜技術(shù)和對(duì)煤炭無(wú)機(jī)成分有較好響應(yīng)的X射線(xiàn)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(duì)熱值、水分、灰分、硫分等煤炭成分探測(cè)的準(zhǔn)確性，具有高精度、高安全性、檢測(cè)指標(biāo)全面等優(yōu)勢(shì)。
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(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)階段。2023年6月底，研發(fā)團(tuán)隊(duì)再接再厲，開(kāi)發(fā)出一套涵蓋采樣、煤樣預(yù)處理、檢測(cè)的在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)6毫米煤樣在檢測(cè)皮帶上穩(wěn)定檢測(cè)，可在生產(chǎn)線(xiàn)上實(shí)時(shí)檢測(cè)煤質(zhì)成分，一項(xiàng)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(xiàn)樣機(jī)分別在國(guó)家能源集團(tuán)勝利能源煤礦儲(chǔ)運(yùn)中心、黃驊港三期卸車(chē)采樣間等9家試點(diǎn)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)完成安裝并進(jìn)行試運(yùn)行。經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的試運(yùn)行，研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)檢測(cè)精度與人工檢測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)仍存在一定偏差。經(jīng)過(guò)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(duì)陌生煤種無(wú)法精準(zhǔn)識(shí)別，要實(shí)現(xiàn)“開(kāi)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(duì)我國(guó)現(xiàn)有煤種的全覆蓋。
關(guān)鍵時(shí)刻，國(guó)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(huì)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(chǎng)景。經(jīng)過(guò)歷時(shí)約9個(gè)月的技術(shù)攻堅(jiān)，廣泛收集歷史煤質(zhì)數(shù)據(jù)，以10萬(wàn)多組高質(zhì)量光譜煤質(zhì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了99%以上煤種范圍覆蓋，檢測(cè)煤種覆蓋全集團(tuán)內(nèi)外合計(jì)超過(guò)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(cè)精度在短時(shí)間快速提升，復(fù)雜煤種的通過(guò)率從60%左右迅速提升到100%。2024年在國(guó)家能源集團(tuán)全產(chǎn)業(yè)鏈9家單位示范應(yīng)用以來(lái)，對(duì)10000余批樣品、4億余噸商品煤進(jìn)行了檢測(cè)，歷經(jīng)高低溫、粉塵、震動(dòng)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(cè)精度達(dá)到傳統(tǒng)化學(xué)方法水平，累計(jì)平均偏差趨于零，煤炭數(shù)量和質(zhì)量具備“在線(xiàn)測(cè)量”基礎(chǔ)。
引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)升級(jí)
經(jīng)過(guò)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(cāng)、汽車(chē)衡等實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)華能、大唐等客戶(hù)的試點(diǎn)結(jié)算全覆蓋，截至10月底，已實(shí)現(xiàn)超900萬(wàn)噸的快速結(jié)算，累計(jì)偏差僅13大卡。在寧夏煤業(yè)，煤制油項(xiàng)目應(yīng)用煤質(zhì)快檢設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)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?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(zhǎng)期保持原料煤灰分穩(wěn)定，氣化爐平均運(yùn)行周期可延長(zhǎng)30天以上，預(yù)計(jì)每年減少5臺(tái)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(zhuǎn)化為發(fā)展“結(jié)果”，國(guó)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(shí)時(shí)采集接入煤電化運(yùn)全產(chǎn)業(yè)鏈條，從煤礦、外購(gòu)煤站臺(tái)、港口、電力、化工等297家單位、累計(jì)1134臺(tái)的軌道衡、汽車(chē)衡、煤質(zhì)快檢等設(shè)備源頭實(shí)時(shí)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(shí)、準(zhǔn)確、快速、透明”的煤炭數(shù)質(zhì)量管控平臺(tái)。該平臺(tái)未來(lái)可升級(jí)為國(guó)家級(jí)煤炭數(shù)質(zhì)量大數(shù)據(jù)共享管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全國(guó)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(jí)資金沉淀成本的應(yīng)用空間。
同時(shí)，國(guó)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(xiāo)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(dòng)能。
乘風(fēng)破浪潮頭立，揚(yáng)帆起航正當(dāng)時(shí)。國(guó)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)?；⒐芸伢w系化發(fā)展，加快推動(dòng)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(chǎng)建設(shè)和清潔高效利用，更好服務(wù)國(guó)家能源安全新戰(zhàn)略。
來(lái)源：經(jīng)濟(jì)參考報(bào)記者 張紋
評(píng)論