中國(guó)能源煤化工基地循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究*

沈 鵬 傅澤強(qiáng) 高 寶 智 靜

（中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院 清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究中心，北京 100012）

1.能源煤化工基地發(fā)展現(xiàn)狀

“缺油少氣富煤”是我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，資源稟賦決定了在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)不會(huì)改變。能源煤化工基地是集煤炭采掘、火力發(fā)電和煤化工等產(chǎn)業(yè)于一體的多產(chǎn)業(yè)聚集體。此類(lèi)基地最借助本地區(qū)煤炭資源的優(yōu)勢(shì)，以原煤開(kāi)采為基礎(chǔ)，圍繞煤炭生產(chǎn)過(guò)程所涉及的一系列相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)單元的不同組合，從煤炭產(chǎn)業(yè)延伸的角度，向前、向后關(guān)聯(lián)，形成不同的煤炭產(chǎn)業(yè)鏈。這些產(chǎn)業(yè)鏈不僅延長(zhǎng)了原煤的價(jià)值鏈，還在很大程度上減輕了廢棄物排放對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響。建立能源煤化工基地將煤炭資源就地轉(zhuǎn)化，能實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、提高能源安全保障水平、增強(qiáng)能源供應(yīng)能力。

2007年11月29日，國(guó)家發(fā)改委正式對(duì)外發(fā)布了中國(guó)第一部《煤炭產(chǎn)業(yè)政策》[1]?！墩摺访鞔_提出，我國(guó)將建設(shè)13個(gè)大型煤炭基地，且優(yōu)先發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和資源綜合利用項(xiàng)目。2008年年底，作為我國(guó)13個(gè)億噸級(jí)大型煤電基地中正式建成投產(chǎn)的第一個(gè)基地——兩淮億噸級(jí)煤電基地竣工投產(chǎn)。2009年啟動(dòng)錫林郭勒盟煤電一體化和山西煤電基地項(xiàng)目建設(shè)，同時(shí)逐步形成向遼寧輸送300萬(wàn)千瓦、向山東輸送400萬(wàn)千瓦的送電能力。同時(shí)，寧東也建成了規(guī)模最大的煤電化項(xiàng)目群[2]。

2.產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建

能源煤化工基地的產(chǎn)業(yè)鏈主要由四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)組成，即煤炭開(kāi)采、發(fā)電、煤化工及建材產(chǎn)業(yè)，煤炭開(kāi)采生產(chǎn)的產(chǎn)品用于電廠發(fā)電和化工廠的生產(chǎn)，而發(fā)電廠和煤礦產(chǎn)生的固體廢物又可直接用于建材的生產(chǎn)，此外，能源煤化工基地整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的水、氣等物質(zhì)也都參與到了循環(huán)過(guò)程中，從而形成了一個(gè)閉合的、可循環(huán)的、生態(tài)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)框架。

煤化工基地產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)框架如圖1所示。

圖1 能源煤化工基地循環(huán)經(jīng)濟(jì)示意圖

3.物質(zhì)的循環(huán)利用

物質(zhì)流：煤炭開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的原煤經(jīng)過(guò)洗選后，精煤送往化工廠進(jìn)行焦化、氣化、液化等生產(chǎn)，中煤、煤泥以及洗選矸則送往發(fā)電廠進(jìn)行發(fā)電，電廠所產(chǎn)生的粉煤灰和脫硫石膏、以及煤礦和洗選廠所產(chǎn)生的掘進(jìn)矸被送往建材廠，生產(chǎn)水泥、混凝土和石膏等產(chǎn)品。

水流：煤炭開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的礦井水進(jìn)入污水處理廠，經(jīng)處理后的中水又重新用于煤炭開(kāi)采環(huán)節(jié)；而洗選廠的洗煤廢水經(jīng)污水處理廠的處理后，也可重新用于洗選；居民生活污水經(jīng)污水處理廠處理后，中水可用于公共綠化、沖廁等方面。

能流：首先，燃煤發(fā)電是能源煤化工基地的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，因此，電力是能源煤化工基地的主要產(chǎn)品之一。此外，煤炭開(kāi)采所產(chǎn)生的煤矸石和煤層氣，也可分別用于發(fā)電，供居民生活使用。再有，焦化工程中所產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣可用于居民生活的燃?xì)馐褂谩?/p>

4.主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展

能源煤化工基地四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)（煤礦開(kāi)采、煤化工、發(fā)電、建材）的產(chǎn)品、原料、能量、廢棄物在一定程度可以在行業(yè)內(nèi)部或基地內(nèi)部循環(huán)利用，達(dá)到節(jié)能、降耗、低碳、綠色的目的。

4.1 煤炭開(kāi)采

煤炭開(kāi)采行業(yè)是能源煤化工基地的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，其他產(chǎn)業(yè)的引入和運(yùn)行很大程度上依賴(lài)于基地的煤炭產(chǎn)量。循環(huán)經(jīng)濟(jì)從煤炭資源開(kāi)采行業(yè)來(lái)講, 是以最有效利用資源和保護(hù)環(huán)境為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)形式[3]。就煤炭行業(yè)來(lái)講, 循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

① 綜合開(kāi)采。開(kāi)采煤炭資源的同時(shí), 將與煤炭共伴生的礦產(chǎn)品、煤層氣、礦井水等多種資源及廢棄物,統(tǒng)籌規(guī)劃、綜合開(kāi)采, 并進(jìn)行加工利用。

② 深度加工。不同煤種、品質(zhì)的煤炭進(jìn)行粗加工、深加工和精加工, 把煤炭加工成高附加值產(chǎn)品。

③ 高效利用。各煤炭開(kāi)采和洗選過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物, 如煤矸石、礦井水、煤泥、瓦斯和焦化氣等進(jìn)行綜合利用, 創(chuàng)造出較高的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益。

④ 循環(huán)發(fā)展。資源低開(kāi)采、高利用、低排放、高收益, 從而提高環(huán)境資源的配置效率。

煤炭資源的綜合開(kāi)采、深度加工、高效利用、循環(huán)發(fā)展是相互依存、相互促進(jìn)、優(yōu)化配置的過(guò)程, 它能從根本上擺脫傳統(tǒng)煤炭工業(yè)以大量消耗資源、犧牲環(huán)境為代價(jià)的發(fā)展模式, 形成煤礦生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)與礦區(qū)人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的新模式[4]。

4.2 燃煤發(fā)電

目前，電力行業(yè)的主要問(wèn)題是結(jié)構(gòu)不合理，煤電發(fā)展比重過(guò)大;電力工業(yè)科技含量有待提高;廢棄物排放量大、造成嚴(yán)重環(huán)境污染等。我國(guó)燃煤電廠循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)施途徑主要有：

① 改革生產(chǎn)工藝,更新生產(chǎn)設(shè)備。通過(guò)改進(jìn)鍋爐的設(shè)計(jì),采用先進(jìn)的燃燒設(shè)備,控制較好的燃燒狀況,可以減少污染物排放,并提高熱效率。

② 選擇清潔能源。有關(guān)人士曾預(yù)測(cè),電廠脫硫設(shè)施的初期投資約占電廠總投資的30%左右,現(xiàn)階段選用特低硫電煤可能會(huì)成為很多燃煤電廠的首選方案。

③ 提高資源、能源利用率。發(fā)展高參數(shù)、大機(jī)組,逐步淘汰熱效率低下、污染嚴(yán)重的小機(jī)組,優(yōu)化火電結(jié)構(gòu),提高能源利用效率。

④ 延伸產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈,構(gòu)建生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)體系。燃煤電廠鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)靜電除塵器處理后,收集的粉煤灰對(duì)其進(jìn)行分級(jí)利用,對(duì)于高級(jí)的從中提取鐵粉和碳粉,中級(jí)的則加工為生態(tài)水泥或加氣混凝土等,低級(jí)的用于筑路和填埋。燃燒后產(chǎn)生的爐渣一般外銷(xiāo),作為水泥廠或者磚廠的原料。

⑤ 發(fā)展環(huán)保技術(shù),搞好末端治理。燃煤電廠對(duì)鍋爐煙塵的治理,主要采用各種類(lèi)型的除塵器；煙氣脫硫方面目前濕法工藝是世界上應(yīng)用最多、最為成熟的技術(shù)[5][6]。

⑥ 加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部管理?？赏ㄟ^(guò)清潔生產(chǎn)審計(jì),尋找一切可能減少排放物和節(jié)約能源的機(jī)會(huì),用無(wú)/低費(fèi)方案創(chuàng)效益、用中/高費(fèi)方案治污染;可在清潔生產(chǎn)審計(jì)的基礎(chǔ)上建立起企業(yè)環(huán)境管理體系,使企業(yè)逐步向ISO 14000靠攏。

4.3 煤化工

大型煤化工基地建設(shè)應(yīng)注重采用當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的新技術(shù)和新裝備，如先進(jìn)粉煤氣化技術(shù)、高效催化合成技術(shù)和反應(yīng)器、新型節(jié)能和環(huán)保技術(shù)等。涉及CO2隔離、大規(guī)模燃料電池、高效氣體分離、氫能儲(chǔ)存等關(guān)鍵單元技術(shù)的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)已在一些國(guó)家進(jìn)行，中國(guó)在一些方面也進(jìn)行了初步研究、探索和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。開(kāi)發(fā)新型高效、潔凈煤基能源轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是未來(lái)能源科技的方向。

未來(lái)煤化工的發(fā)展趨勢(shì)是:通過(guò)采用先進(jìn)技術(shù)、不同工藝的集成聯(lián)產(chǎn)發(fā)展大型煤化工，形成產(chǎn)業(yè)鏈的有效延伸和綜合利用，提高資源、能源的利用效率，減少污染物排放，規(guī)?；兄卫砦廴?，達(dá)到環(huán)境友好，建立煤化工生態(tài)工業(yè)。煤化工生態(tài)工業(yè)的含義是:將煤化工與建材、材料、發(fā)電、廢熱利用(包括種植、養(yǎng)殖等)等不同產(chǎn)業(yè)的工藝技術(shù)集成聯(lián)產(chǎn)，形成資源和能源的循環(huán)利用系統(tǒng)，使整體系統(tǒng)具有靈活、高效的調(diào)整和運(yùn)行功能，同時(shí)不對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成破壞和污染。

4.4 建材行業(yè)

① 煤矸石，煤炭企業(yè)產(chǎn)出的煤矸石主要有兩種，一是煤炭生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)出的掘進(jìn)矸；另一種是煤炭洗選加工過(guò)程中產(chǎn)出的洗選矸。前一種由于巖石含量較多，成分復(fù)雜，發(fā)熱量低，一般多用于制造水泥、煤矸石磚。后一種煤矸石發(fā)熱量稍高，一般多用于發(fā)電[7]。

② 脫硫石膏，目前對(duì)于脫硫石膏的利用和研究主要有:利用脫硫石膏生產(chǎn)建筑材料，目前我國(guó)利用脫硫石膏生產(chǎn)建筑材料已形成規(guī)模，用于水泥輔料的生產(chǎn)已進(jìn)入工業(yè)化，用于充填尾砂結(jié)劑也具有一定的發(fā)展?jié)摿Α８鶕?jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原則，應(yīng)把脫硫副產(chǎn)物作為一種產(chǎn)品來(lái)開(kāi)發(fā)，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益[8]。

③ 粉煤灰，我國(guó)火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外粉煤灰綜合利用工作與過(guò)去相比較，發(fā)生了重大的變化，主要表現(xiàn)為：粉煤灰治理的指導(dǎo)思想已從過(guò)去的單純環(huán)境角度轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合治理、資源化利用；粉煤灰綜合利用的途徑以從過(guò)去的路基、填方、混凝土摻和料、土壤改造等方面的應(yīng)用外，發(fā)展到目前的在水泥原料、水泥混合材、大型水利樞紐工程、泵送混凝土、大體積混凝土制品、高級(jí)填料等高級(jí)化利用途徑[9]。

5.結(jié)論

發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是一個(gè)新生事物，循環(huán)經(jīng)濟(jì)由概念到實(shí)踐在我國(guó)只有幾年的時(shí)間，雖然通過(guò)試點(diǎn)我國(guó)在該方面已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但是目前在能源煤煤化工基地層面如何發(fā)展循環(huán)還存在著一定的障礙和不足，這將對(duì)我國(guó)“十二五”期間的節(jié)能減排工作造成極大的壓力。能源煤煤化工基地循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是個(gè)系統(tǒng)工程，涉及工程、技術(shù)、管理、信息、機(jī)構(gòu)、基礎(chǔ)設(shè)施等多個(gè)方面，為保證能源煤化工基地真正實(shí)現(xiàn)資源能源的節(jié)約和污染物的減量，必須在能源煤煤化工基地發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)，煤炭產(chǎn)業(yè)政策[EB/OL]，[2007-11-23], http://www.ndrc.gov.cn/zcfb/zcfbgg/2007gonggao/t20071128_175124.htm.

[2] 中國(guó)創(chuàng)新網(wǎng)，破解煤電矛盾 大型煤電基地建設(shè)啟動(dòng)[EB/OL]，[2009-02-16]，http://www.chinahightech.com/views_news.asp?NewsId=039313737333.

[3] 郎慶田.煤炭企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)踐與思考[ J] .能源與環(huán)境保護(hù), 2003: 114-116.

[4] 劉峰, 門(mén)洪云.以資源循環(huán)利用方式促進(jìn)礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[ J] .煤炭工程，2006: 11-13.

[5] 王克強(qiáng), 劉艷芹.我國(guó)煤炭企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010.Vol 32,No.4，95-97.

[6] 李逐翔,楊麗蕓.我國(guó)燃煤電廠清潔生產(chǎn)初探[J].科技資訊，2007（21）：49.

[7] 張長(zhǎng)森等編著.煤矸石資源化綜合利用新技術(shù)[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[8] 百度網(wǎng)，脫硫石膏，http://baike.baidu.com/view/1839297.htm.

[9] 楊金杰.洗矸煤泥發(fā)電及粉煤灰的利用[J].潔凈煤技術(shù)，2001年第7卷第3期，47-48.