我國煤炭開發(fā)和利用中存在的問題和發(fā)展建議

程城

（中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧沈陽110015）

我國煤炭開發(fā)和利用中存在的問題和發(fā)展建議

程城

（中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧沈陽110015）

分析了我國煤炭開采方式粗放、利用效率低、污染嚴(yán)重等問題。在此基礎(chǔ)上，提出了我國煤炭清潔高效開發(fā)和利用的發(fā)展建議：科學(xué)規(guī)劃煤炭開發(fā)規(guī)模，全面提升生產(chǎn)技術(shù)水平，推行煤礦綠色高效開采，深入發(fā)展礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，大力發(fā)展煤炭洗選加工，建立煤炭質(zhì)量評價(jià)機(jī)制和用煤標(biāo)準(zhǔn)，提高煤炭加工轉(zhuǎn)化水平，控制煤炭污染物排放和碳排放。

煤炭開發(fā)；煤炭利用；清潔高效；減少污染

0 引言

長期以來，煤炭是我國消費(fèi)的主要能源。2015年，煤炭的消費(fèi)量占我國能源消費(fèi)總量的64.0%，產(chǎn)量占一次能源生產(chǎn)總量的72.1%。最近幾年，由于經(jīng)濟(jì)增速放緩，國家進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級轉(zhuǎn)型，大力發(fā)展風(fēng)能、核能、太陽能等清潔能源，煤炭的消費(fèi)比重不斷降低。但是，由于我國“富煤、少油、少氣”的能源特征，以及目前經(jīng)濟(jì)仍然處于中高速發(fā)展階段，能源需求量相當(dāng)大，在未來的一段時(shí)間，煤炭仍然具有不可替代的地位。

然而，我國煤炭的開發(fā)和利用存在諸多問題，增長方式粗放，開發(fā)布局不合理，資源利用效率低下，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。為此，國家能源局聯(lián)合環(huán)境保護(hù)部、工業(yè)和信息化部發(fā)布了關(guān)于促進(jìn)煤炭安全綠色開發(fā)和清潔高效利用的意見，旨在實(shí)現(xiàn)煤炭資源綠色開發(fā)，利用率高、安全有保障、經(jīng)濟(jì)效益好、環(huán)境污染少和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。在這種情況下，深入分析我國煤炭開發(fā)和利用過程存在的問題，加快煤炭高效清潔開發(fā)利用，不僅是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、改善環(huán)境現(xiàn)狀的重要舉措，也是推動(dòng)我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然選擇[1]。

1 煤炭開發(fā)和利用中存在的問題

1.1 開采效率低，破壞生態(tài)環(huán)境

在煤炭開采過程中，煤礦企業(yè)一味地追求煤炭產(chǎn)量，缺乏科學(xué)合理的勘察、設(shè)計(jì)和規(guī)劃，沒有針對不同結(jié)構(gòu)的煤層選擇不同的開采方式。各種中小煤礦未批先建或者批小建大，并且主要依靠人力進(jìn)行開采，開采技術(shù)落后、效率低下。煤炭開采使得礦區(qū)的土地沉陷、裂縫，破壞了土地和植被，同時(shí)大量煤粉、懸浮物和微生物進(jìn)入地下水，造成了水資源的污染。礦井中的甲烷、一氧化碳等氣體直接排放，煤矸石、煤泥、粉煤灰等副產(chǎn)品隨意堆放，既浪費(fèi)了資源又造成環(huán)境污染。隨著煤炭資源被開采完，地區(qū)經(jīng)濟(jì)缺乏新的增長點(diǎn)，陷入停滯狀態(tài)。相關(guān)責(zé)任主體在煤炭開采完后未采取措施對沉陷區(qū)進(jìn)行整治或者修復(fù)礦區(qū)生態(tài)。

1.2 煤炭洗選率低，缺乏完善的用煤標(biāo)準(zhǔn)

目前，我國原煤的洗選比率一直保持在較低水平，煤炭品質(zhì)低，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，產(chǎn)業(yè)鏈短。在煤炭使用方面，我國沒有建立起完善的用煤標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)用煤設(shè)備基本上都使用原煤工作，無法獲得滿足設(shè)備性能和設(shè)計(jì)要求的精選優(yōu)質(zhì)煤，設(shè)備的使用壽命和效率大大降低。監(jiān)管部門雖然對煤炭的灰分和含硫量等指標(biāo)作出要求，但是相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)過低，并且缺乏嚴(yán)格的監(jiān)督管理，使得煤炭用戶不愿意使用價(jià)格高昂的洗選煤。

1.3 加工轉(zhuǎn)化水平低，缺少污染物控制

在我國的煤炭消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，每年有將近30%的煤炭用于終端消費(fèi)，中間消費(fèi)的煤炭主要被用于發(fā)電和供熱。因此，我國煤炭加工轉(zhuǎn)化水平較低，煤炭主要作為燃料使用，綜合利用效率低，導(dǎo)致煤炭資源消耗和污染物排放水平居高不下。另外，在污染物控制方面，地方政府為了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)增長沒有進(jìn)行有效的監(jiān)管。企業(yè)的污染物控制技術(shù)落后，常常是只能對單一污染物進(jìn)行控制，沒有辦法實(shí)現(xiàn)多種污染物的聯(lián)合控制。

2 大力推行煤礦科學(xué)、綠色開采

2.1 科學(xué)規(guī)劃，高效開采

在煤炭開采方面，我國的煤炭企業(yè)應(yīng)該轉(zhuǎn)變開采理念，摒棄單純地追求開采量的粗放開采方式，轉(zhuǎn)而在科學(xué)發(fā)展觀的引領(lǐng)下實(shí)現(xiàn)科學(xué)、高效地開采。首先，煤炭企業(yè)根據(jù)煤炭的市場需求，在滿足相應(yīng)的資源、人力、技術(shù)和裝備標(biāo)準(zhǔn)的前提下，科學(xué)合理的確定煤炭產(chǎn)能。重點(diǎn)開發(fā)煤炭儲(chǔ)量豐富、質(zhì)量優(yōu)良的煤礦，盡量減少對急傾斜、極薄和極深煤層的開采，限制高硫煤礦的開采。其次，政府立足于國家發(fā)展戰(zhàn)略，對神東、晉北、蒙東等14個(gè)億噸級的特大型煤炭基地加大投入力度，對原有的大中煤礦進(jìn)行升級改造，完全淘汰生產(chǎn)技術(shù)落后的小煤礦、小煤窯。嚴(yán)格落實(shí)開礦審批制度，堅(jiān)決打擊擅自開礦、擅自擴(kuò)大煤炭產(chǎn)能等違法違規(guī)行為，對未批先建，批小建大的煤炭企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)厲查處。最后，在煤礦建設(shè)和煤炭開采過程中，要積極引入先進(jìn)、綠色的生產(chǎn)技術(shù)，依靠信息技術(shù)和高新機(jī)械裝備，努力實(shí)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)的自動(dòng)化、現(xiàn)代化和信息化。煤礦開采過程中盡量較少工作面?zhèn)€數(shù)，合理安排生產(chǎn)工序，提高開采效率，同時(shí)對礦井進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少煤礦事故的發(fā)生。

2.2 綠色開采，發(fā)展礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)

煤炭企業(yè)在開采煤炭的過程中要注意保護(hù)礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，同時(shí)深入發(fā)展礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)、生態(tài)和社會(huì)效益最大化。在煤礦設(shè)計(jì)時(shí)就要充分考慮礦區(qū)水資源、土地資源的承載能力，避免由于不合理開采、過度開采導(dǎo)致一系列不可逆的生態(tài)環(huán)境破壞。在煤炭開采過程中，要因地制宜，遵循礦區(qū)的自然地理特征，采用不同的開采技術(shù)，包括：保水開采技術(shù)、充填與條帶開采技術(shù)、采場圍巖控制技術(shù)和煤與瓦斯共采技術(shù)等[2]?？茖W(xué)利用采煤所產(chǎn)生的副產(chǎn)品和共生資源，減少環(huán)境污染，提高資源的利用效率。例如，使用煤矸石、灰渣對沉陷區(qū)進(jìn)行回填，或者燒結(jié)磚、生產(chǎn)水泥，提高煤矸石的利用率；對礦井水進(jìn)行處理、再生利用，提高水資源的利用效率；利用粉煤灰作為混凝土的摻合料等等。對于開采之后的礦區(qū)，政府要明確恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的責(zé)任主體，制定生態(tài)環(huán)境治理的規(guī)劃和方案，同時(shí)發(fā)掘當(dāng)?shù)仄渌S富資源，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和旅游業(yè)等適宜產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型。

3 積極推動(dòng)煤炭清潔、高效使用

3.1 大力發(fā)展煤炭洗選加工

原煤經(jīng)過洗選之后，可以去除煤炭中含有的大部分雜質(zhì)，提高能源的使用效率。研究表明：煉焦煤的灰分降低1%，煉鐵的焦炭耗量降低2.66%，煉鐵高爐的利用系數(shù)可提高3.99%；合成氨生產(chǎn)使用洗選的無煙煤可節(jié)煤20%；發(fā)電用煤灰分每增加1%，發(fā)熱量下降200～360 J/g，每度電的標(biāo)準(zhǔn)煤耗增加2～5 g；工業(yè)鍋爐和窯爐用洗選煤，熱效率可提高3%~8%[3]。因此，政府應(yīng)該大力發(fā)展煤炭洗選業(yè)，推動(dòng)煤炭產(chǎn)品由單結(jié)構(gòu)、低質(zhì)量向多品種、高質(zhì)量轉(zhuǎn)變，延伸煤炭企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈[3]。煤炭企業(yè)在礦區(qū)附近建立煤炭洗選工廠，直接對開采出來的原煤進(jìn)行洗選，提高原煤炭產(chǎn)品質(zhì)量和附加值。同時(shí)，積極采用現(xiàn)代化技術(shù)和機(jī)械設(shè)備，推動(dòng)選煤廠向大型化、專業(yè)化、模塊化方向發(fā)展，不斷改進(jìn)煤炭洗選工藝，提高洗選效率。

3.2 建立煤炭質(zhì)量評價(jià)機(jī)制和用煤標(biāo)準(zhǔn)

完善的標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)機(jī)制對實(shí)現(xiàn)煤炭高效清潔利用具有引領(lǐng)作用，可以“倒逼”煤炭質(zhì)量提升。政府要建立健全煤炭質(zhì)量評價(jià)機(jī)制和管理體系，依據(jù)煤炭的熱值、灰分、含硫量等劃分等級，針對不同用途的煤炭制定相應(yīng)的使用標(biāo)準(zhǔn)。限制硫分、灰分含量高的煤炭在京津冀、長三角、珠三角等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)使用。嚴(yán)格落實(shí)煤炭質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)企業(yè)根據(jù)煤炭用途、設(shè)備性能和技術(shù)要求選擇不同的動(dòng)力煤產(chǎn)品。這樣既可以降低低熱值和含硫量高煤炭的使用量，顯著提高煤炭綜合利用效率，又可以減少大氣污染物的排放。

3.3 提高煤炭加工轉(zhuǎn)化水平

發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，將煤炭深加工轉(zhuǎn)化成液體、氣體燃料和化工原料是提高附加值，提高煤炭資源利用效率的一種重要方式，同時(shí)也可以大大降低對環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔化使用。目前比較成熟的煤炭加工轉(zhuǎn)化技術(shù)包括以下幾種：①煤炭氣化技術(shù)。在一定的溫度和壓力條件下，煤炭與水蒸汽、空氣、氧氣等氣化介質(zhì)發(fā)生一系列的部分氧化還原反應(yīng)或者直接發(fā)生可控制的燃燒，生成一氧化碳、氫氣、甲烷的混合氣[4]。②煤炭液化技術(shù)。在氫氣和催化劑作用下，將煤炭裂化成液體燃料，或者將煤炭氣化之后的混合氣經(jīng)過化學(xué)加工轉(zhuǎn)化成液體燃料、化工原料和產(chǎn)品。③煤炭焦化。將煤在隔絕空氣的條件下，經(jīng)過高溫干餾，獲得焦炭、煤氣、煤焦油等化工產(chǎn)品。④煤制烯烴。將煤炭氣化之后生成的混合氣，經(jīng)過變換、凈化制成甲醇，最后通過甲醇合成乙烯、丙烯等烯烴。目前，中國的煤氣化、煤液化、煤焦化和煤制烯烴等技術(shù)已經(jīng)取得了一定的突破，形成了一批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科技成果，未來需要向著大型化、煤種適應(yīng)性寬、關(guān)鍵材料和重要裝備國產(chǎn)化的方向發(fā)展[5]。

3.4 控制煤炭污染物排放和碳排放

煤炭使用過程中產(chǎn)生的主要污染物包括煙塵、二氧化硫、氮氧化物以及重金屬，同時(shí)向空氣中排放大量的二氧化碳?？刂泼禾课廴疚锱欧牛瑢?shí)現(xiàn)煤炭的清潔化利用，需要國家、地方政府和企業(yè)的密切協(xié)作、共同努力，需要政府出臺(tái)一系列的配套政策，需要煤炭企業(yè)解決許多技術(shù)難題。

首先，政府要制定嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格落實(shí)煤炭污染物排放許可制度；其次，中央和地方要對污染物排放實(shí)施雙重監(jiān)管。地方政府嚴(yán)格監(jiān)督各轄區(qū)煤炭企業(yè)的硫氧化物、氮氧化物和粉塵排放量，對于污染物排放超標(biāo)的企業(yè)嚴(yán)厲查處。環(huán)保部對地方政府的執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)督，破除環(huán)保執(zhí)法的地方保護(hù)主義；最后，政府需要對煤炭企業(yè)研究和應(yīng)用減排技術(shù)提供補(bǔ)貼和資助，大力推廣成熟的污染物控制技術(shù)，建立一批示范性工程[6]。

煤炭企業(yè)要積極進(jìn)行污染物控制技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，不斷嘗試由單一污染物控制向多種污染物一體化控制方向轉(zhuǎn)變，使得煤炭的污染物控制技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。①煙塵控制技術(shù)。燃煤工業(yè)鍋爐推廣使用電除塵、布袋除塵和電袋混合除塵技術(shù)，同時(shí)持續(xù)改進(jìn)除塵技術(shù)，以獲得更高煙塵凝聚，超細(xì)粉塵捕集能力[7]。②脫硫技術(shù)。普及濕法脫硫技術(shù)，同時(shí)規(guī)范發(fā)展氨法、有機(jī)胺等脫硫技術(shù)。③脫硝技術(shù)。大范圍內(nèi)安裝脫硝裝置，不斷提高低氮燃燒和選擇性催化還原脫硝技術(shù)的效率、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。④重金屬污染控制。在現(xiàn)有污染物控制設(shè)施基礎(chǔ)上，協(xié)同降低重金屬污染物的排放，然后逐步發(fā)展單項(xiàng)重金屬控制技術(shù)。

目前在國內(nèi)二氧化碳的減排還沒有在工業(yè)上可以應(yīng)用的成熟技術(shù)。國內(nèi)一些高校和科研機(jī)構(gòu)針對二氧化碳減排技術(shù)的研究仍然在不斷地推進(jìn)，主要是二氧化碳捕集和封存技術(shù)。將煤氣化之后產(chǎn)生的二氧化碳分離提取，獲得高純度的二氧化碳，然后綜合利用或者埋藏，降低二氧化碳的排放。35MW富氧燃燒中試實(shí)驗(yàn)、微藻固碳技術(shù)、化學(xué)鏈燃燒、CO2的化學(xué)利用技術(shù)等已經(jīng)取得了進(jìn)展[8]。二氧化碳的減排技術(shù)未來將會(huì)是煤炭清潔化利用的一個(gè)重要研究課題。

4 結(jié)語

目前，國家對能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出更高的要求，煤炭清潔高效地開發(fā)和利用日益受到重視。積極推進(jìn)煤炭發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，不斷提高煤炭資源的綜合開發(fā)利用水平，是緩解資源環(huán)境壓力，走可持續(xù)發(fā)展道路的必然選擇，是改善民生和建設(shè)生態(tài)文明的必然要求。通過政府引導(dǎo)、市場推進(jìn)和企業(yè)創(chuàng)新，我國的煤炭資源清潔高效開發(fā)和利用必將取得積極進(jìn)展，煤炭行業(yè)必將迎來更加美好的未來。

［1］陳貴鋒，李振濤，羅騰.現(xiàn)代煤化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)及產(chǎn)業(yè)鏈研究［J］.煤炭工程，2014（10）：68-71.

［2］錢鳴高.煤炭的科學(xué)開采及有關(guān)問題的討論［J］.中國煤炭，2008（8）：5-10.

［3］趙志國，張東晨，閔凡飛.我國選煤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及對煤炭清潔利用的影響［J］.中國科技論文在線，2011（3）：215-219.

［4］李紅艷.中國煤炭清潔利用技術(shù)發(fā)展概況［J］.科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2010（9）：63-65.

［5］陳貴鋒，羅騰.煤炭清潔利用發(fā)展模式與科技需求［J］.潔凈煤技術(shù)，2014（2）：99-103.

［6］李世祥，張菲菲，王來峰.促進(jìn)煤炭清潔化技術(shù)的政策研究［J］.中國礦業(yè)，2011（11）：46-48.

［7］郝吉明，王金南，王志軒.中長期煤利用中大氣污染控制技術(shù)路線［J］.中國工程科學(xué)，2015（9）：42-48.

［8］陸小泉.我國煤炭清潔開發(fā)利用現(xiàn)狀及發(fā)展建議［J］.煤炭工程，2016，48（3）：8-10.

【責(zé)任編輯：解連江】

Existing problems and suggestions for coal exploitation and utilization in China

CHENG Cheng
(China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Design&Research Institute,Shenyang 110015,China)

This article analyzes the existing problems,such as extensive mining method,low utilization efficiency and serious pollution.Based on the problems,this article proposes some suggestions for coal clean and efficient exploitation and utilization, including planning the production capacity scientifically;improving the level of production technology constantly;implementing green and highly efficient exploitation;using the recycle economy development model in mining areas;highly developing coal preparation and coal processing;establishing the evaluation system of coal quality and standards of using coal;improving the level of coal processing and conversion;controlling pollution and carbon emission.

coal exploitation;coal utilization;clean and efficient;reducing pollution

TD212

B

1671－9816（2017）02－0042－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.012

程城.我國煤炭開發(fā)和利用中存在的問題和發(fā)展建議［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（2）：42-44.

2016-08-30

程城（1986—），女，滿族，工程師，遼寧鳳城人，畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2007年至今一直從事技術(shù)經(jīng)濟(jì)工作。