慶陽市煤炭高效開發(fā)利用方式研究

李福緣，孫 寧，齊慧麗，馬東平，蓋 軻

(1.隴東學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，甘肅 慶陽 745000；2.隴東學(xué)院 能源工程學(xué)院，甘肅 慶陽 745000)

慶陽豐富的煤炭資源一直以來沒有得到有效的開發(fā)利用，隨著近年來勘探程度的推進(jìn)以及慶陽境內(nèi)交通的逐漸完善，慶陽煤炭也迎來了新的機(jī)遇，但同時(shí)也面臨著很大挑戰(zhàn)：過去二十多年煤炭產(chǎn)業(yè)的粗放式增長導(dǎo)致產(chǎn)能過剩，雖然從2016年以來開始緩慢上升，但增幅不大；由于煤炭等化石燃料的不合理利用導(dǎo)致環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，國際上發(fā)達(dá)國家普遍去煤炭化。慶陽煤炭若按照傳統(tǒng)方法開采利用無疑是行不通的，因此進(jìn)行慶陽煤炭的高效開發(fā)利用方式的深入研究就很有必要了。

1 煤炭行業(yè)現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)現(xiàn)狀

改革開放以來，我國煤炭產(chǎn)量與日俱增，在2013年達(dá)到39.74億噸的峰值，隨后開始下降，近年來又緩慢回升。目前國內(nèi)由于產(chǎn)能過剩、煤炭開采利用技術(shù)相對滯后、對環(huán)境危害大等因素使在能源結(jié)構(gòu)一直占主導(dǎo)地位的煤炭行業(yè)面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的困境。這是我國煤炭開發(fā)面臨的難題之一。圖1所示近年來煤炭產(chǎn)量雖有回升，但前景仍不容樂觀；圖2所示2013年至2018年煤炭在我國能源消費(fèi)中所占比重逐年下降，反觀清潔能源逐年升高。2017年，煤炭在能源消費(fèi)總量中的占比降低到65%以下，煤炭洗選比重提高，原煤入選率達(dá)到70%以上[1]。2014年，國家能源局發(fā)布《煤電節(jié)能減排升級(jí)改造行動(dòng)計(jì)劃》，再次提出到2020年，煤炭在能源消費(fèi)總量中的占比要降低到62%以下。到2020年，燃煤發(fā)電技術(shù)供電平均煤耗應(yīng)低于310g/kWh，用電量占煤耗的60%以上[2]。2016年國家發(fā)改委提出的《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命(2016——2030)》中指出了未來能源發(fā)展方向：能源清潔低碳化，同時(shí)也指出由于世界能源面臨的不確定因素，在短期內(nèi)化石能源仍是我國主導(dǎo)能源[3]，以節(jié)能減排的目的對之前煤炭消費(fèi)的粗放式增長進(jìn)行調(diào)控，調(diào)整工業(yè)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)促進(jìn)能源向高技術(shù)、高效率、高附加值方向發(fā)展。2017年2月由國家能源局發(fā)布的《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》顯示：截至2015年底，我國煤制油達(dá)到年產(chǎn)254萬噸，煤制天然氣達(dá)到年產(chǎn)31億立方米，煤制烯烴達(dá)到年產(chǎn)862萬噸。2017年3月國家發(fā)改委、工信部印發(fā)的《現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展布局方案》數(shù)據(jù)顯示：我國在2015年原油、天然氣、乙烯、芳烴和乙二醇對外依存度分別為60.8%、31.5%、50.4%、55.9%和66.9%。而我國煤炭資源豐富，且在煤炭轉(zhuǎn)型發(fā)展的十字路口更要抓住機(jī)遇，發(fā)展煤化工等產(chǎn)業(yè)，以保障國家能源安全。我國煤化工技術(shù)已趨于成熟，其核心技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平，煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴等基本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但由于產(chǎn)業(yè)整體升級(jí)及三廢處理和相關(guān)法規(guī)未完善等原因，目前還不具備大規(guī)模生產(chǎn)條件，這將是今后煤化工的重要發(fā)展方向。目前我國煤炭行業(yè)正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，煤炭的清潔高效利用已成為未來煤炭發(fā)展大勢[4]，未來能源結(jié)構(gòu)趨于多元化，能源競爭日益加劇，煤炭的清潔化，低碳化以及煤炭的深加工變得尤為重要。

圖1 2010-2018年全國煤炭產(chǎn)量及消費(fèi)量標(biāo)準(zhǔn)煤/億噸

圖2 2013-2018年煤炭和清潔能源的占比

1.2 國外現(xiàn)狀

相比于國內(nèi)，國外對煤炭的開發(fā)利用研究較早，相應(yīng)的技術(shù)成果比較豐富，法律制度也較為完善。近幾十年來隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和能源消費(fèi)水平的不斷增長，世界發(fā)達(dá)國家均高度重視煤炭的清潔利用和轉(zhuǎn)化技術(shù)。

美國在20世紀(jì)80年代就首先提出了潔凈煤技術(shù)，1986年實(shí)施了“潔凈煤技術(shù)示范計(jì)劃(CCTDP)”，并在2002年制訂了新的潔凈煤發(fā)電計(jì)劃；根據(jù)2015年發(fā)布的《清潔電力計(jì)劃》，與2015年相比，到2030年美國電廠的碳排放量將減少32%以上[5]。

澳大利亞作為主要的煤炭生產(chǎn)國和出口國，先后制定了國家潔凈煤計(jì)劃、21世紀(jì)煤行動(dòng)計(jì)劃、21世紀(jì)煤炭基金。而且澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織(CSIRO)與我國的有些機(jī)構(gòu)密切合作，展開潔凈煤技術(shù)，如華能集團(tuán)、西安熱工研究所[6]。在2008年初，中澳兩國在北京簽署了關(guān)于碳捕集及封存技術(shù)的正式雙邊協(xié)議。

日本是目前潔凈煤利用技術(shù)最先進(jìn)的國家之一，也是煤炭進(jìn)口大國。1993年制定了“新陽光計(jì)劃”，還由此在新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(ENDO)成立了潔凈煤技術(shù)中心，煤炭發(fā)電和煤炭轉(zhuǎn)化是其研究重點(diǎn)，日本總務(wù)省還公布了《21世紀(jì)煤炭計(jì)劃》，分三個(gè)階段研究煤炭潔凈利用技術(shù)，主要包括先進(jìn)燃煤發(fā)電、高效燃燒、脫硫、脫硝除塵、水煤漿，煤液化、煤氣化和煤制化工原料等。通過實(shí)施這些計(jì)劃，日本在流化床燃燒、IGCC、煤炭污染控制和煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)方面取得了一系列研究成果[6]。

英國曾經(jīng)作為歐洲的產(chǎn)煤大國，在煤炭私有化完成后開始煤炭轉(zhuǎn)型，20世紀(jì)80年代大批煤礦關(guān)閉，截至2015年底，英國最后一個(gè)井工礦凱靈利煤礦關(guān)閉。目前英國煤礦的年需求量維持在50-60Mt左右，其中30%用來發(fā)電，其次用于煉焦。2003年2月，英國工業(yè)和貿(mào)易部發(fā)布了一份能源白皮書，提出了發(fā)展用于燃煤發(fā)電的清潔煤技術(shù)的建議。2008年的《氣候變化法案》要求煤炭必須使用強(qiáng)制性的碳捕獲和儲(chǔ)存方法。

目前全球大部分發(fā)達(dá)國家為應(yīng)對氣候變化、溫室效應(yīng)等問題，對煤炭等化石能源都進(jìn)行了控制消費(fèi)以及轉(zhuǎn)型發(fā)展，大力開發(fā)新能源和傳統(tǒng)化石能源的清潔化利用。但由于新能源和可再生資源成本較高，還需很長一段時(shí)間的發(fā)展，競爭優(yōu)勢不大，未來幾十年能源物質(zhì)還是以化石燃料為主，這既是對煤炭行業(yè)的巨大挑戰(zhàn)也是機(jī)遇，我國更要抓住機(jī)遇在走可持續(xù)發(fā)展的前提下發(fā)展煤炭的清潔利用，打造能源強(qiáng)國，實(shí)現(xiàn)中國夢。

2 慶陽煤的形成及特征

2.1 煤炭的形成

煤是一種由植物遺骸經(jīng)過長期地質(zhì)、生化、地球化學(xué)和物理化學(xué)作用而形成的固體可燃有機(jī)巖。幾乎所有的植物只要符合成煤條件(成煤條件：適宜的氣候條件、植物的大量繁殖、適宜的地理環(huán)境、適宜且漫長的地質(zhì)作用配合)就可以轉(zhuǎn)化為煤。低等植物形成的煤層分布范圍小、厚度薄、開發(fā)價(jià)值不大，而那些煤層厚、分布范圍廣、利用廣泛的煤大都是由高等植物遺骸轉(zhuǎn)化而來。轉(zhuǎn)化方式見圖3所示。

圖3 煤炭的形成

地球歷史上最有利于煤形成的地質(zhì)年代有三個(gè)，分別是晚古生代的石炭紀(jì)、二疊紀(jì)，中生代的侏羅紀(jì)以及新生代的第三紀(jì)[7]。在這幾個(gè)時(shí)期內(nèi)，地球的氣候十分溫暖潮濕，地表長滿了大量的植物，尤其是湖泊、盆地等低洼處條件以及有水的環(huán)境，再加上之后的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化最終形成煤。

甘肅省慶陽市地處鄂爾多斯盆地的邊緣，是鄂爾多斯巨型中生代盆地的一部分。據(jù)地質(zhì)資料分析，整個(gè)隴東地區(qū)從中奧陶世(早古生代距今4億100萬年左右)開始，一直處于較強(qiáng)的構(gòu)造活動(dòng)中。二疊紀(jì)(晚古生代距今2億900萬年左右)時(shí)，地殼開始下沉，沉積了陸相地層，形成了華北內(nèi)陸盆地。三疊紀(jì)末期(中生代距今2億100萬年左右)的印支構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使地殼隆起加劇，華北內(nèi)陸盆地解體，鄂爾多斯內(nèi)陸盆地形成。到中侏羅世(中生代距今2億年左右)，燕山Ⅰ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使華北地層區(qū)地殼開始大范圍下沉，形成山間盆地，大范圍沉積了侏羅紀(jì)中統(tǒng)延安組含煤巖系及其上部的直羅組和安定組[8]。在中侏羅時(shí)溫暖濕潤的氣候逐漸轉(zhuǎn)為炎熱干燥，使得大量植物消亡，植物遺體大量堆積，再加上劇烈的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)，植物遺骸被埋入地下，經(jīng)過漫長的地質(zhì)作用，最終形成了現(xiàn)在的慶陽煤炭。

2.2 慶陽煤炭概況及特征

慶陽處于陜西、甘肅、寧夏三省交匯處，有著豐富的煤炭資源，根據(jù)1995年全國第三次煤炭資源預(yù)測及評(píng)價(jià)，慶陽預(yù)測煤炭儲(chǔ)量約為1342億噸，占甘肅省總儲(chǔ)量的94%[9]。2004年12月中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院發(fā)布的《慶陽地區(qū)煤炭、煤層氣資源潛力評(píng)價(jià)》中指出慶陽有著2360億噸的煤炭資源預(yù)測儲(chǔ)量。慶陽各大煤區(qū)儲(chǔ)量及分布詳見表1及圖4。但慶陽煤炭還沒有大規(guī)模的開采利用。

表1 慶陽市煤炭資源統(tǒng)計(jì)表[9]

從表2可以看出核桃峪煤質(zhì)介于肥煤到弱粘煤之間，其特點(diǎn)是低硫分、低灰分、高熱值、中揮發(fā)分，是很好的工業(yè)和民用煤，用途廣泛，可用于發(fā)電、煤化工、煉焦等。

表2 桃峪煤礦煤質(zhì)部分檢測數(shù)據(jù)

3 慶陽煤炭高效利用技術(shù)

慶陽經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對緩慢，慶陽巨大的煤炭資源的開發(fā)對經(jīng)濟(jì)發(fā)展無疑是一個(gè)契機(jī)。但由于環(huán)境承載力小的劣勢使得慶陽面臨不小的挑戰(zhàn)，機(jī)遇與危機(jī)并存。因此如何高效綠色地開發(fā)利用豐富的煤炭資源就成了目前要解決的首要問題。

圖4 慶陽煤炭分布及規(guī)劃圖[10]

圖5 煤炭產(chǎn)業(yè)鏈[11]

雖然近些年國際能源形勢表現(xiàn)為去煤炭化，我國也因環(huán)境污染問題以及國際大環(huán)境的影響，在近年來提出了煤轉(zhuǎn)氣、煤轉(zhuǎn)電等一系列措施，但我國能源結(jié)構(gòu)稟賦決定了煤炭在未來近幾十年內(nèi)仍是主要能源物質(zhì)。所以不能完全將煤炭摒棄，但也不能像以往那樣以影響生態(tài)環(huán)境為代價(jià)去開發(fā)。因此慶陽要以高新技術(shù)為支撐，依據(jù)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、綠色開發(fā)、綜合利用的原則在保護(hù)中開發(fā)，發(fā)展多元化的煤炭利用方式，實(shí)現(xiàn)煤炭的高效利用，提高產(chǎn)品的附加值，發(fā)展新型煤化工產(chǎn)業(yè)鏈，見圖5，建設(shè)煤——電——化——材一體化的能源化工基地。同時(shí)建設(shè)選煤廠、配煤廠、坑口電廠，加大煤矸石、煤泥、煤灰的利用率同時(shí)就地建設(shè)煤化工企業(yè)，最大限度地使煤炭就地加工，完成由煤炭——銷售到煤炭——加工——產(chǎn)品——銷售方式的轉(zhuǎn)變。

目前慶陽已經(jīng)有兩個(gè)規(guī)劃千億級(jí)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈在建，一期規(guī)劃面積為245.35km2，其中規(guī)劃面積為153.3km2的長慶橋工業(yè)集中區(qū)，建設(shè)有以煤化工、精細(xì)化工、環(huán)保火力發(fā)電現(xiàn)代高載能等產(chǎn)業(yè)為主的循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范園區(qū)；規(guī)劃面積為12.4km2的沙井子工業(yè)集中區(qū)，建設(shè)有以煤炭開采、環(huán)?；鹆Πl(fā)電、煤化工等為主的循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范園區(qū)；規(guī)劃面積為11.204km2的甜水堡工業(yè)集中區(qū)，建設(shè)有以煤炭開采的循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范園區(qū)[12]。

3.1 綠色開采

在煤炭開采過程中會(huì)對生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)條件造成不同程度的危害，在保證煤炭開采的同時(shí)減少對周圍生態(tài)環(huán)境的污染是煤炭開采可持續(xù)發(fā)展的重要研究方向。慶陽地處黃土高原溝壑區(qū)，水資源相對缺乏，生態(tài)環(huán)境脆弱[13]，傳統(tǒng)的煤炭開采方式對環(huán)境的破壞極大，不適合慶陽煤炭的開采。因此要以生態(tài)環(huán)境友好為底線發(fā)展煤炭，保水開采、煤與瓦斯共采、無井式煤炭地下氣化等采煤方式的運(yùn)用可以很好地解決慶陽煤炭開采難題。

無井式地下煤炭氣化技術(shù)(UCG)被譽(yù)為第二代采煤，將建井、采煤、氣化工藝結(jié)合在一起的一種經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展的潔凈采煤技術(shù)。它是將處于地下的煤炭就地進(jìn)行有控制的燃燒氣化，提取煤炭中的含能物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)由物理采煤向化學(xué)采煤轉(zhuǎn)變[14]，不但安全高效而且將污染物質(zhì)留在地下，適合慶陽深層煤、低質(zhì)煤礦的開采以及減少遺棄煤炭。

保水開采最先是由范立民等人針對陜北侏羅紀(jì)煤田開采過程中地下水滲漏嚴(yán)重導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化提出的一種開采方式[15]。在開采煤炭的同時(shí)利用開采技術(shù)對地下水進(jìn)行保護(hù)。慶陽與陜北同處黃土高原溝壑區(qū)，環(huán)境容量小、生態(tài)脆弱，慶陽可借鑒陜北保水開采經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行開采[16]。

煤炭的伴生產(chǎn)物瓦斯氣體若處理不當(dāng)會(huì)嚴(yán)重威脅煤礦生產(chǎn)安全，而且還會(huì)嚴(yán)重污染大氣，據(jù)已有的數(shù)據(jù)顯示瓦斯氣體中甲烷造成的溫室效應(yīng)是CO2的21倍，當(dāng)甲烷濃度達(dá)到5%～16%就會(huì)發(fā)生爆炸，對煤礦的生產(chǎn)效率及安全產(chǎn)生極大威脅。但瓦斯氣體也是一種清潔能源，傳統(tǒng)的煤炭開采方式都是將瓦斯氣體直接排放到大氣中，既污染大氣還造成了能源的浪費(fèi)，在煤炭開采過程中，隨著開采過程的推進(jìn)，原本完整的煤層遭到破壞，煤層的滲透率也得到了極大地提高，此時(shí)抽取瓦斯與采煤同時(shí)進(jìn)行將瓦斯與煤炭共同開采。

煤炭的開采會(huì)對地下巖層造成極大的破壞，煤炭采完后會(huì)在地下留下空間巨大的采空區(qū)，一些地震之類的地質(zhì)活動(dòng)就可能會(huì)造成地表的塌陷或沉降，有著極大的安全隱患，通過對采空區(qū)回填將選煤產(chǎn)生的大量煤矸石、煤炭開采過程中產(chǎn)生的大量固體廢棄物留在地下深處來減少煤炭生產(chǎn)過程中廢棄物的處理問題，同時(shí)也有效地解除了安全隱患[17]。

3.2 煤炭高效燃燒與發(fā)電

國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示2017年我國71%的發(fā)電量是火力發(fā)電。2016年我國CO2排放量達(dá)89.44億噸，占亞洲的52%，是歐洲的1.5倍。其中絕大多數(shù)的CO2是由電力和供熱兩部門排放的，而且隨著煤炭等化石燃料的燃燒帶來的不單單是CO2的排放，還有SO2，NOX的不能有效處理，甚至造成酸雨、霧霾。為了減少這些問題，煤炭的清潔燃燒可謂是重中之重。目前較為成熟的煤炭的清潔燃燒技術(shù)有超臨界循環(huán)流化床技術(shù)(USC-CFB)、超超臨界技術(shù)(A-USC)、燃煤流化床聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(PFBC-CC)、高效煤粉工業(yè)鍋爐等；其中超超臨界發(fā)電技術(shù)研究最成熟，最易達(dá)到商業(yè)化，是煤炭清潔高效燃燒的最主要手段。

3.3 煤炭的深加工轉(zhuǎn)化

煤炭的深加工利用的核心是煤的轉(zhuǎn)化。目前煤轉(zhuǎn)化技術(shù)已發(fā)展得比較成熟，大的方向主要有氣化、液化、固化。目前國內(nèi)煤炭的轉(zhuǎn)化主要是煤制甲醇，乙二醇等，但加工轉(zhuǎn)化深度不夠。在政府大力提倡能源清潔化利用的前提下慶陽應(yīng)抓住機(jī)遇發(fā)展煤炭清潔利用，走在行業(yè)的前列。不僅僅發(fā)展傳統(tǒng)的煤煉焦、合成氨、煤制甲醇、煤制乙二醇等產(chǎn)業(yè)，更要在此基礎(chǔ)上向縱向發(fā)展，如圖6所示的新型煤化工產(chǎn)業(yè)鏈。

3.3.1 焦化

我國傳統(tǒng)煤化工的主要方式是依靠鋼鐵行業(yè)的煉焦，但由煉焦產(chǎn)生的復(fù)雜的污染物處理難度極大、煉焦新技術(shù)的發(fā)展，高爐煉焦鐵的比例逐漸下降，同時(shí)，隨著近年來工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，焦化環(huán)保技術(shù)、煉焦自控技術(shù)等新型煉焦技術(shù)已有了長足的進(jìn)步。就核桃峪的煤質(zhì)而言，顯然符合煉焦用煤要求，灰分(Aad≤10%)、低硫(St,d<1.0%)和低磷(P<0.02%)。慶陽宜增長煉焦產(chǎn)業(yè)鏈長度，以主要產(chǎn)品焦炭再加工生產(chǎn)電石，進(jìn)而生產(chǎn)乙烯、PVC等。煤焦油可進(jìn)一步加氫制燃煤油、石腦油、LPG等。焦化的余熱也可以用以發(fā)電來補(bǔ)充企業(yè)用電。

3.3.2 氣化

煤炭的氣化是煤炭清潔利用的核心。煤炭氣化主要是煤與汽化劑在一定溫度、壓力下反應(yīng)生成CO、H2的技術(shù)。氣化技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過了第一代、第二代到目前的第三代了；第一代原料以塊煤和小顆粒為主，由于能耗高、環(huán)保不過關(guān)的缺陷現(xiàn)已逐步被淘汰；第二代主要以改進(jìn)型流化床和氣流化床為主。優(yōu)點(diǎn)是能耗低、易大型化，被廣泛采用；第三代有催化劑氣化，地下氣化、等離子氣化、太陽能氣化等，技術(shù)還有待完善。

慶陽缺水、生態(tài)脆弱的現(xiàn)狀決定了煤炭的氣化必須要量水而行。煤炭的氣化主要包括GSP干煤粉技術(shù)、SE-東方爐粉煤氣化、兩段干煤粉氣化、GE水煤漿氣化、多噴嘴對置氣化、清華爐氣化、魯奇爐氣化、德士古氣化和Shell干煤粉氣化技術(shù)等，其中以Shell干煤粉氣化與兩段式干煤粉氣化相比于其他技術(shù)污染較小，在氣化工藝選擇方面應(yīng)以這兩種工藝以及整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(IGCC)為主。

圖6 慶陽煤電煤化工循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D[18]

圖7 煤直接液化

圖8 煤間接液化

3.3.3 液化

煤炭液化技術(shù)同樣是潔凈煤利用的主導(dǎo)技術(shù)之一。缺油少氣富煤的現(xiàn)狀導(dǎo)致我國石油對外依存很大，這對國家能源安全極為不利，再者，僅對慶陽煤炭就地發(fā)電、氣化以及焦化利用，慶陽煤炭得不到最大限度的綜合利用。煤炭液化無疑有著廣闊的前景。

煤的液化是一種將固體燃料轉(zhuǎn)化成液體燃料的技術(shù)，又分為間接液化和直接液化。直接液化步驟簡單，成本低廉。通過破壞煤的有機(jī)結(jié)構(gòu)，并加氫，使其變成液態(tài)產(chǎn)物，如圖7所示。主要由五個(gè)部分構(gòu)成，煤、催化劑、循環(huán)油經(jīng)過一系列反應(yīng)最終由分離單元得到合格的汽油、柴油的產(chǎn)品。煤的間接液化對煤質(zhì)要求低且產(chǎn)品質(zhì)量好，其一般是先由煤制得合成氣，再得到液態(tài)產(chǎn)品，一般流程如圖8所示。其中酸脫單元可以脫除H2S等物質(zhì)。

3.4 煤炭開發(fā)利用過程中污染與防治

煤炭在開發(fā)利用過程中由于煤炭中有害元素的存在會(huì)造成環(huán)境污染問題。煤炭在開發(fā)利用過程中產(chǎn)生的污染物主要有廢氣(粉塵、煙塵、NOx、H2S、SO2、CO和有機(jī)污染物等)、廢水、固體廢棄物(爐渣、煤泥、廢催化劑、煤矸石等)。煤炭必須經(jīng)過合理的加工處理后才能用以各項(xiàng)生產(chǎn)加工。在慶陽水資源相對貧乏的前提下可建設(shè)以TDS智能干選機(jī)、TDM末煤低溫?zé)峤鈨煞N新技術(shù)的選煤廠[19]，再配以配煤廠的建設(shè)達(dá)到煤炭的脫硫脫氮以及低質(zhì)煤的充分利用的目的。爐渣等可以建設(shè)水泥廠來達(dá)到廢棄物的充分利用，目前慶陽已經(jīng)有在建的2×20萬千瓦煤矸石電廠。CO2則計(jì)劃用以干冰制造、食品加工業(yè)，以及利用CCUS碳捕封存[20]。幾年來化學(xué)鏈技術(shù)也發(fā)展迅速，化學(xué)鏈技術(shù)也有望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。由此慶陽煤炭的開發(fā)利用完全可實(shí)現(xiàn)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的近零排放。

4 結(jié)語

通過對慶陽煤炭概況、國內(nèi)外煤炭行業(yè)現(xiàn)狀、以及慶陽煤炭利用方式的分析認(rèn)為:慶陽煤炭資源豐富、開發(fā)潛力巨大，但環(huán)境容量小的特點(diǎn)決定了在開發(fā)利用過程中不得不考慮開發(fā)利用方式對環(huán)境的壓力，在開發(fā)過程中充分利用煤矸石、瓦斯、CO2，改變它們是污染源的觀念，達(dá)到開發(fā)利用與生態(tài)保護(hù)同步進(jìn)行的目的，以新型煤化工產(chǎn)業(yè)鏈為基礎(chǔ)建成國家新的建設(shè)煤——電——化——材一體化的能源化工基地，實(shí)現(xiàn)煤炭綜合開發(fā)。煤炭資源是慶陽的優(yōu)勢，應(yīng)充分發(fā)揮區(qū)域優(yōu)勢，以煤炭清潔高效產(chǎn)業(yè)為龍頭帶動(dòng)整個(gè)隴東地區(qū)的經(jīng)濟(jì)，擺脫工業(yè)基礎(chǔ)薄弱、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一、經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢的困境，實(shí)現(xiàn)安全、綠色、高效、可持續(xù)發(fā)展。