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高效利用我国煤炭资源势在必行
周健奇 李佐军

2017-10-31

    我国煤炭资源利用率低,浪费较为严重。基于我国实际情况和国外煤炭资源高效利用的先进经验,提高我国煤炭资源利用效率可采取以下几点对策:一是利用井工矿薄煤层开采技术,二是加大煤化工技术研发力度,三是发展数字化洗配煤技术,四是限定终端消费企业能耗标准,五是重视煤炭资源综合利用。

    目前,我国面临着非常艰巨的节能减排任务。其中,煤炭产业担负的责任尤为艰巨,迫切需要在提高产量的同时,大幅度地提高资源的利用效率。有必要在摸清情况、借鉴国际先进经验的基础上,采取多种措施,尽快提高我国煤炭资源的利用效率。

    一、高效利用我国煤炭资源势在必行

    多年来,我国煤炭产业粗放发展,资源利用效率不高,主要表现在以下几个方面:

    (一)开采仍以粗放式为主,浪费了宝贵的地下资源

    产量是我国考核煤炭企业的主要指标。在超强度开采过程中,企业往往急功近利,“采厚弃薄”、超环境容量开采、私挖滥采的现象非常普遍。以下三个指标大致反映了我国煤炭资源粗放开采导致低效利用的程度:

    一是煤炭回采率较低。据统计,近年来我国大矿区煤炭回采率均值为30%~40%,中小型矿井回采率最低不足10%。而世界煤炭回采率最高为85%。2000~2010年间,我国煤炭累计产量234.4亿吨。按30%~40%的回采率计算,开采出234.4亿吨原煤要消耗地下原煤资源586亿~780亿吨,而国外先进水平只需消耗275亿吨左右。相当于11年间,我国浪费了311亿~505亿吨不可再生的原煤资源。按每年至少增加1亿吨产量计算,浪费的量可供未来开采9~13年。

    二是煤炭储采比很低。与其他煤炭生产大国相比,我国煤炭储采比很低。据英国BP公司能源年度统计数据,2009年世界平均煤炭储采比为119,最高为460,美国为245,而我国只有38,居世界倒数第七位。

    三是小型煤矿采煤机械化程度偏低。目前,国有重点煤矿采煤机械化程度为73.63%、综采机械化程度49.32%。一些大型煤矿的采煤机械化程度为95%,达到了世界先进水平。小型煤矿的采煤机械化程度却不足40%。

    (二)深加工核心技术薄弱,导致煤炭加工深度不够

    煤炭深加工是指以煤为原料,经过一系列加工工艺,将其转化为化工、电力等产品的过程,是提高煤炭资源利用效率的基本途径。其中,煤化工为主要的煤炭深加工领域,包括焦化、气化、液化和合成化学品四类。煤焦化、煤气化、煤液化是煤化工中的基础环节,对基础煤化工产品进一步加工后可生产合成化学品。合成化学品中经初级深加工而得的部分仍属基础煤化工产品,经精细深加工而得的部分则属精细化工产品。

    虽然我国近年来涌现了一批在煤化工领域,尤其是煤液化领域,拥有先进设备并在某些技术上取得重大突破的企业。但是,我国还缺乏发展煤化工的核心技术,煤化工产品仍然以最初级的焦炭为主。掌握先进技术的煤液化,受种种条件制约无法获得理想的经济效益,难以大范围推广。尽管少数企业能够将煤化工产业链纵深延长一两个环节,并产生了较好的经济效益,但整体看,我国煤炭深加工水平受技术条件制约还处于较低层次,产品附加值偏低,资源利用效率不高。

    (三)流通加工和资源综合利用环节薄弱,既浪费了开采出的煤炭资源,又加大了终端消费环节的节能减排成本

    煤炭流通加工是指煤炭在从生产企业到消费企业的流转过程中进行的加工作业,主要包括洗煤、配煤等。煤炭的价值体现在它所蕴含的能量,即通常所说的煤质。煤质指标很复杂,但最终可归为两大类:一类是能够释放能量的指标,如热值等,这类指标越高煤质越好;一类是阻碍能量释放的指标,如硫分、灰分等,这类指标越低煤质越好。1吨被开采出来的原煤,价值要视指标而定。煤炭热能高、污染少,价值就高,也因此拥有更高的价格。

    煤炭生产企业开采的是原煤,用煤设备消费的是成品煤。原煤需要经过一系列加工环节形成品种不同、质量稳定的成品煤后才能满足不同的消费需求。与深加工技术薄弱不同,我国煤炭流通加工技术相对比较成熟,但没有在流通环节广泛应用。长期以来,原煤入洗率低,配煤手段原始。通常是煤炭生产企业“开采什么、销售什么”,煤炭消费企业“有什么、买什么”。电力、钢铁等消费企业要将采购的原煤进行简单加工后才能投入使用,还有大量设备消费的原煤不符合用煤指标的要求。用品质低的煤满足高品质的需求,或用高品质的煤满足低品质的需求都是对原煤资源的浪费。同时,由于杂质多、质量不匹配,导致煤炭燃烧不充分,在燃烧过程中排放出大量污染物,这又增加了消费企业的节能减排成本。

    在煤田形成过程中,与煤系共伴生的还有其他物质。在煤炭加工过程中,除了会形成成品煤外,还会产生“废水、废气、废渣”。不论是煤系共伴生资源还是“三废”,都可通过综合利用创造价值。但目前我国煤矸石、煤矿瓦斯、矿井水综合利用率仅为60%,吨煤产值仅相当于先进国家的40%~53%,在煤炭开采和加工过程中绝大多数有效非煤资源被浪费了。

    (四)粗放式开采和利用还引发了一系列生态环境问题

    煤炭资源粗放式的开采、运输、加工和消费,不仅会排放大量污染物,污染空气、土壤和水资源,破坏生态环境,还会引发地表塌陷,水土流失。目前,我国CO2排放量的70%、SO2排放量的90%、氮氧化合物排放量的67%、烟尘的70%都来自于燃煤。如果按采1吨煤形成近亿立方米采空区计算,我国以30亿吨年产量开采,每年将形成20多亿立方米采空区。因采空引发的地表塌陷危害严重,治理成本很高。

    二、采取多种措施,提高我国煤炭资源的开发利用效率

    (一)利用井工矿薄煤层开采技术,减少地下资源浪费

    基于我国的实际情况,在生产环节提高煤炭利用效率,应以提高井工开采效率为主。除了提高中厚煤层、厚煤层的开采效率外,更要利用井工矿薄煤层开采技术,加强薄煤层的开采,减少资源浪费。因为薄煤层开采出来的煤具有与中厚煤层或厚煤层的煤相同的价值。据统计,我国薄煤层储量约占全国煤炭总储量的20%,在已探明的煤炭资源中,84.2%的矿区分布有薄煤层。有些矿井是天然的薄煤层矿井,其中不乏蕴含稀缺资源的薄煤层。还有很多矿井的薄煤层是在开采完中厚煤层或厚煤层后剩余的,开采出来能够在减少浪费的同时最大程度延长矿井的服务年限。

    (二)推广煤炭深加工示范项目,突破核心技术壁垒

    针对煤炭深加工环节核心技术薄弱的问题,我国可以仿效美国推广示范项目的经验:一是由政府相关部门主导,吸收研究机构和企业多方参与,制定煤炭深加工战略规划,明确重点发展领域、不同区域发展重点、项目预算等。二是制定煤炭深加工项目计划,通过企业申报与政府引导相结合的方式,选择具有较好产业基础和发展前景但在发展中遇到核心技术瓶颈的已有煤化工项目,培育对产业发展具有重要意义的新项目,依托企业研发力量,采取技术引进与自主研发相结合的方式,进行重点技术攻关。三是政府对于核心技术攻关项目给予必要的人、财、物支持。

    (三)发展数字化、精细化、专业化流通加工技术,提高终端消费效率,降低污染物排放水平

    为了更好地释放原煤的能量,同时降低污染,我国煤炭产业应改变流通加工环节薄弱的现状,着力发展数字化、精细化、专业化的洗选、配煤、脱硫等流通加工技术,将原煤转变为符合标准的成品煤。通过提升煤炭品质,提高电厂等终端消费效率,降低煤炭终端消费过程中的污染物排放水平。应用具有世界先进水平的加工设备和加工流程,在整个流通加工过程做到全封闭作业、科学作业,最大限度地提高煤炭利用效率,降低煤炭在流转过程中的污染物排放水平。

    (四)严格限定终端消费企业的能耗标准,促进煤炭生产和流通环节的高效利用

    消费环节对煤炭资源高效利用的作用也非常重要,如节能减排技术的开发与应用可从消费终端提高煤炭资源的利用效率。通过对消费环节的治理,可促进煤炭生产和流通环节的高效利用和清洁供应。参照国外的做法,可采取以下措施:一是将煤炭以吨计价改为以能量计价,即交易的煤炭按照热值/克的标准计价。二是将电厂以克/千瓦时评价效率的方式转为以热量评价,即以焦耳/千瓦时为单位评价电厂的工作业绩,将煤炭终端转换效率直接与业绩挂钩,促使电厂采购成品煤。三是进一步完善针对煤炭消费企业的排放标准体系,并出台相应激励政策。

    (五)重视煤炭资源综合利用和流通环节封闭作业,保护生态环境

    煤炭资源综合利用包括两层含义:一是将煤系共伴生资源和“三废”合理利用起来,形成新的产品,创造新的价值;二是在煤炭利用过程中利用共伴生资源和“三废”。因此,在煤炭开采和流通加工环节都要实施资源的综合利用,将开采、流通、共伴生资源和“三废”的利用协同起来,根据环境容量、市场容量和资源状况科学规划、合理布局,避免资源浪费。目前,我国煤炭流通以露天作业为主,少数条件好的或加防尘网或在部分环节封闭作业,极少数采用全封闭作业。为此,建议出台煤炭物流服务标准,确定煤炭物流园区示范项目,并出台相应的激励和约束政策,督促新建项目封闭作业,促进已有煤炭集运站以及基地、港口煤炭作业区的升级改造。


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