绿色转型新路径：智能化如何助力煤炭行业迈向低碳未来

在山西大同，同煤集团塔山循环经济园区内，智能化技术正悄然改变着煤炭“高碳”的固有标签。智能化的洗选厂精确调控分选参数，最大化回收精煤并降低矸石热值；先进的智能配煤系统，根据电厂实时需求和煤质特性，动态优化配比，实现高效清洁燃烧；园区内固废（煤矸石、粉煤灰）被智能监控、分类并精准导向建材厂或填充矿井。与此同时，智能监测系统覆盖矿区生态修复区，实时监测植被恢复、水土保持情况，指导精准养护。塔山的实践，揭示了智能化在推动煤炭开采利用绿色化、低碳化方面的巨大潜力。

在“双碳”目标的时代背景下，煤炭行业面临着前所未有的转型压力。然而，作为主体能源，其保障能源安全的作用在短期内不可替代。如何实现煤炭的清洁高效利用，最大限度降低环境影响，成为行业生存发展的关键命题。智能化，凭借其在精准感知、优化控制、高效管理方面的强大能力，正成为煤炭行业破解“高碳”困局，实现绿色低碳转型不可或缺的技术支撑和关键路径。

智能化赋能：从源头减量到过程清洁

• 精准开采与资源高效利用：

  • 透明地质与智能设计： 利用三维地震、地质雷达、智能钻探等获取高精度地质数据，构建“透明矿山”数字模型。基于此，AI辅助优化矿井开拓布局、工作面设计、开采工艺，最大限度提高资源回收率（部分矿井已达90%以上），减少因地质不明造成的无效进尺和资源浪费。中煤能源集团大海则煤矿通过智能设计优化，资源回收率提升5%，相当于延长矿井服务年限。

  • 智能分选提质增效： 如前篇所述，智能化洗选通过精准控制分选过程，显著提高精煤产率和质量（降低灰分、硫分）。这意味着，运往终端的每吨煤含有更多有效能量和更少杂质，直接提升了利用效率，降低了单位能耗的排放强度（吨煤发电量增加，度电煤耗下降）。同时，高精度分选使矸石热值更低，更利于后续无害化处置或资源化利用。

• 清洁高效转化与利用：

  • 智能配煤优化燃烧： 在大型燃煤电厂或煤化工企业原料端，应用在线煤质快速检测仪（如中子活化、激光诱导击穿光谱LIBS）和智能配煤系统。系统实时获取各批次入厂煤质数据，结合锅炉/气化炉的实时运行工况和排放要求，利用优化算法动态计算最佳配煤方案。这确保了入炉煤质稳定，显著提高燃烧/气化效率，降低供电煤耗，并有效控制SO₂、NOx和粉尘排放。华能集团玉环电厂应用智能配煤后，供电煤耗下降约3g/kWh，污染物排放持续优于超低排放标准。

  • 智能控制助力超低排放与节能： 在煤电和煤化工生产过程中，应用先进过程控制（APC）、人工智能（如深度学习）优化锅炉燃烧（风煤比、配风）、脱硫脱硝系统运行、余热回收等。实现关键环保参数（SO₂、NOx、粉尘浓度）的稳定精准控制，同时降低系统能耗（如风机、泵的电耗）。国家能源集团泰州电厂应用智能燃烧优化系统，NOx排放波动减少40%，厂用电率降低0.5%。

• 废弃物智能管控与循环利用：

  • 固废智能识别、分选与资源化： 利用机器视觉、传感器技术对煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏等进行自动识别、分类。智能分选系统（如机器人分拣） 将其精准分选为不同等级，分别用于井下充填、建材生产（制砖、水泥掺合料）、土壤改良、提取有价元素等，大幅提升资源化利用率，减少堆存占地和环境污染风险。中国建材集团所属部分水泥厂，利用智能化系统实现粉煤灰掺加比例精准控制，年消纳固废数百万吨。

  • 矿井水智能处理与循环利用： 智能水处理系统根据水质水量变化，自动优化加药量、反洗周期等参数，确保达标排放或深度处理后用于井下防尘、洗选、绿化等，实现废水近零排放。

智能化助力矿区生态修复与环境监测

• 生态修复精准化与智能化：

  • 利用无人机遥感、卫星影像、地面传感器网络，构建矿区生态环境智能监测平台。实时、动态监测地表沉陷、土壤侵蚀、植被覆盖度、水体质量等。基于监测数据和生态模型，智能规划修复方案（如优选树种、草种，优化灌溉），指导修复工程精准施工（如无人机精准飞播），并评估修复效果。陕煤集团神木矿区应用智能监测指导修复，植被恢复率显著提升。

  • 智能灌溉与管护： 在复垦区部署土壤墒情、气象传感器，智能灌溉系统实现按需精准灌溉，节约水资源。

• 碳排放智能监测与管理：

  • 部署矿区和重点排放设施（如电厂锅炉、化工厂）的CO₂、CH4在线监测设备，建立企业级碳排放在线监测平台。精准核算碳排放总量和强度，识别主要排放源和减排潜力点，为制定碳减排策略和参与碳交易提供坚实数据基础。部分领先企业开始探索将碳数据纳入智能调度系统，优化生产组织以降低整体碳强度。

智能化是支撑煤炭与新能源融合发展的关键纽带

智能化为煤电与新能源协同、煤炭与氢能等耦合发展提供了技术支撑：

• 智能调控支撑煤电灵活性改造： 智能化控制系统使燃煤机组具备更快的变负荷能力和更低的稳燃负荷，成为电网消纳波动性可再生能源（风电、光伏）的“稳定器”和“调节器”。

• 矿区智能微电网与新能源消纳： 在矿区建设分布式光伏、风电，利用智能化微电网管理系统，优化矿区内部能源供应结构，实现自发自用、余电上网，降低矿区自身碳排放。国家电投集团在霍林河露天矿推进的“源网荷储”一体化项目是典型案例。

• 耦合制氢与CCUS的智能管理： 未来，在煤炭与绿电制氢耦合、煤化工+CCUS（碳捕集利用与封存）等前沿领域，智能化将在复杂工艺流程协同优化、安全监控、碳足迹追踪等方面发挥核心作用。例如，伊泰集团正在探索的煤炭地下气化耦合制氢项目，其过程监控与优化高度依赖智能化技术。

挑战与协同：共建绿色低碳未来

挑战依然存在：CCUS等深度减排技术成本高、规模化应用尚需时日，智能化需与之深度结合以提升效率降低成本；煤炭与新能源融合的系统复杂性对智能化提出更高要求；碳排放监测核算标准与方法学仍需完善统一；绿色低碳转型需要巨大的资金投入和政策持续支持。

结论：

智能化绝非高碳产业的“遮羞布”，而是煤炭行业主动拥抱绿色革命、实现凤凰涅槃的“加速器”和“赋能者”。它贯穿煤炭从精准开采、高效洗选、清洁燃烧/转化、固废循环利用到生态修复的全链条，在每一个环节挖掘着减污降碳、资源节约的潜力。智能化使“黑色煤炭”能够以更清洁、更高效、更绿色的方式服务于经济社会发展，显著延展了煤炭在能源结构转型期的生命力和价值空间。

当数据流精准引导煤炭流和能源流，当算法不断优化着资源效率和环境表现，智能化正驱动着煤炭行业从传统粗放走向现代集约，从高碳依赖走向低碳未来。这不仅是技术的胜利，更是一个古老行业在时代浪潮中寻求可持续发展的智慧选择。持续深化智能化应用，协同推进技术创新、模式创新和政策支持，煤炭行业必将在保障能源安全与实现“双碳”目标的平衡中，走出一条具有中国特色的绿色低碳转型之路。