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中國煤炭學會

中國工程院院士劉炯天談“綠色選煤”
發(fā)布時間: 2013年7月19日
來源: 中國煤炭學會

    煤炭作為我國的主要能源,如何實現(xiàn)綠色開采和消費,讓其更好地為經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)服務(wù),成為全社會關(guān)注的焦點。
  在近日由中國國土資源經(jīng)濟研究院舉行的有關(guān)加強礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用的研討會上,中國工程院院士劉炯天從提高煤炭潔配度、實現(xiàn)綠色選礦等方面,詳細剖析了煤炭行業(yè)如何更好地支持和服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)的問題。
  劉炯天是中國煤炭學會常務(wù)理事、我國著名選礦工程專家,2009年12月當選中國工程院化工、冶金與材料工程學部院士,主要從事微泡柱分選與潔凈煤技術(shù)研究,提出旋流-靜態(tài)微泡柱分離方法,發(fā)明微泡柱分選設(shè)備與工藝,為煤炭分選與潔凈技術(shù)的發(fā)展做出了貢獻。
  記者:煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)的突出地位很難改變,煤炭對于國民經(jīng)濟的貢獻有多大,其消費總量在未來會有所降低嗎?
  劉炯天:煤炭在我們國家的能源地位是非常特殊的,在一次能源中的比例占到70%。據(jù)2011年的統(tǒng)計,我國整個能源消費是20.2%。從我們國家2008年的煤炭能流圖很清楚地看出,煤炭所占的份額非常大,大量用于發(fā)電、工業(yè)和建筑,占整個能源比重達74.9%。
  我國改革開放以來,經(jīng)濟的高速發(fā)展與煤炭的能源支撐作用是密不可分的。GDP煤炭貢獻率指標里面包括兩部分:一個是煤炭開發(fā),一個是煤炭利用。我們國家煤炭生產(chǎn)和主要利用行業(yè)對GDP總量和增量的總貢獻率分別達到15%和18%。從這個角度講,煤炭的貢獻率從經(jīng)濟層面來看是非常直接,也是非常巨大的。
  美國頁巖氣發(fā)展很快,但在中國,實事求是地講還是要靠煤炭。中國工程院做了一個判斷,2050年煤炭在我國一次能源中所占的比例為40%~50%,比例會有所下降,但絕對量還會上升。這兩年隨著經(jīng)濟的增長,總體消費還是呈現(xiàn)增加趨勢的,包括進口煤炭的增加和我國自己生產(chǎn)煤炭的增加。
  記者:煤炭行業(yè)在未來發(fā)展尤其是在生態(tài)文明的建設(shè)中,將會面臨哪些挑戰(zhàn)?
  劉炯天:隨著煤炭產(chǎn)量和消費量的增加,無論是在行業(yè)內(nèi)部還是國家層面,都將面臨兩個挑戰(zhàn)。一是生態(tài)和環(huán)境方面的挑戰(zhàn)。今年全國兩會代表提到“負外部因素制約中國煤炭工業(yè)的發(fā)展”。這里我舉兩個例子,一個是地層與生態(tài)破壞。煤炭主要在沉積巖層里面開采,開掘過程中造成沉積巖層里面空出一個空間,致使地層破壞乃至地表破壞,造成地面水資源受到影響;另外一個是資源利用,把好的煤燒了,不好的煤和不能燒的礦物質(zhì)遺留下來,這也是一個很突出的問題。
  從整體上講,我們要控制煤的消費量,但客觀上看,煤的消費量還會增加。而現(xiàn)實中我們的環(huán)境容量又是不容置疑的,所以一定要把煤的污染降下來。根據(jù)大氣環(huán)境達標要求,到2030年,煤炭使用過程產(chǎn)生的主要污染物排放要減少40%,而同期煤炭消費量占40%。因此,煤炭用量增加和減少煤炭污染這個矛盾在未來會更加突出。
  第二個挑戰(zhàn)是經(jīng)濟與市場方面的。去年以來,隨著經(jīng)濟調(diào)整,煤炭面臨經(jīng)濟和市場的壓力。2000年以來,煤炭生產(chǎn)和消費總量年均增長11.1%,到2011年達到35.2億噸,煤炭前兩年都是以每年2億噸的速度遞增,從生產(chǎn)到消費都保持這樣一個速度,這在全世界一方面是很了不起的業(yè)績,但另一方面也存在很多問題。
  去年以來,煤炭市場需求不旺,壓力加大,競爭越發(fā)激烈。煤炭產(chǎn)業(yè)將會依托市場容量擴張性增長轉(zhuǎn)向競爭性增長,這對煤炭產(chǎn)業(yè)的影響非常大。所以,無論是從生態(tài)與環(huán)境要求還是經(jīng)濟與市場條件來看,煤炭開發(fā)都遇到一個“精細化”階段,煤炭行業(yè)必須要實現(xiàn)全面提質(zhì)與合理利用。
  記者:現(xiàn)在業(yè)內(nèi)提出了“科學產(chǎn)能”的概念,什么是科學產(chǎn)能?我國煤炭行業(yè)的科學產(chǎn)能占總產(chǎn)能的比例有多大?
  劉炯天:所謂煤炭的“科學產(chǎn)能”,是指具有保證持續(xù)開發(fā)的儲量前提下,用安全、高效、環(huán)境友好的方法將煤炭資源最大限度采出的生產(chǎn)能力。煤炭的數(shù)量科學產(chǎn)能,是基于安全的生產(chǎn),這也是生態(tài)文明。
  界定煤炭的科學產(chǎn)能有40多個小指標,里面有一個評價體系,歸納為3個1/3。按照前兩年煤炭整體30多億噸的產(chǎn)量計算,也就是說,有1/3達到科學產(chǎn)能、有1/3通過改造后達能到科學產(chǎn)能、還有1/3即使改造也沒法達科學產(chǎn)能。所以,中國如果出十幾億噸煤炭,中國的煤炭生產(chǎn)量和煤質(zhì)都非常好,安全性也非常好。
  記者:什么是煤炭潔配度,它對提高煤炭質(zhì)量、減少環(huán)境污染和促進生態(tài)文明建設(shè)有什么積極影響?
  劉炯天:煤炭潔配度主要是綜合評價煤炭產(chǎn)品的灰分、硫分、水分等指標的高低,以滿足用煤設(shè)備要求程度的質(zhì)量評價體系。這里面包含兩個意思:一是煤自身的好壞,二是煤滿足下游用戶要求、符合程度的好壞?!皾崱贝砻鹤陨淼馁|(zhì)量程度,“配”煤是作為原料,這是原料服從于生產(chǎn)工藝的必然過程。
  煤炭潔配度的內(nèi)涵包括質(zhì)量問題與用戶的適配尺度。為此,我們提出一些概念――潔配度、潔凈化度和適配度。潔凈化度是煤炭自身質(zhì)量的問題,適配度是下游產(chǎn)業(yè)怎么使用的問題?;曳?、硫分代表的潔凈化程度,權(quán)重加和之后,乘上它的適配度,就形成總的指標。
  煤炭灰分的降低會顯著提高潔凈化度,如果灰分從40%~25%降低到10%左右,潔配度可以從25%左右提高到75%。2005年~2010年,我國的煤炭潔凈化率不斷提高。所有煤炭在用之前都要進行加工,挖出來的煤就像采出來的原油一樣,原油不煉的話,汽車沒法燒。
  我國低品質(zhì)煤占了40%,這樣的現(xiàn)實條件決定了我國的煤炭潔凈化度并不高。要把它進一步提高,煤質(zhì)提升是非常重要的。采煤安全固然很重要,但是現(xiàn)在涉及到煤的污染問題,煤的使用也是很重要的因素。美國的煤炭潔配度是71%,我國是33%。為什么美國這么高,我國這么低?第一個原因是我國能源結(jié)構(gòu)單一。美國的煤主要就是用來發(fā)電,發(fā)電用煤的質(zhì)量也很高,而我國又是民用、又是窯爐、又是化工,什么都得靠煤;第二個原因是我國資源條件差,低品質(zhì)煤多。所以,我們的煤炭潔配度比美國差,不是中國人笨,是自然條件給了我們很大的限制。
  記者:如何來提高我國的煤炭潔配度?
  劉炯天:煤炭產(chǎn)品要加強市場準入。生產(chǎn)端、市場端,不管什么樣的煤,我們通過潔配度來設(shè)置門檻,提高市場準入。煤炭市場以競爭為主的時候可以開展這項工作,不要讓所有煤炭隨意進入流通領(lǐng)域。這需要政策支持,沒有強硬的政策是很難辦到的。
  同時,還要依靠技術(shù)進步。煤炭產(chǎn)業(yè)要設(shè)立兩個門檻,一個是質(zhì)量門檻,一個是技術(shù)壁壘,以推動我國煤炭的技術(shù)進步。要靠標準、靠準入、靠政策來推動我們的技術(shù)進步。
  還要以煤炭潔配度為中心,全面推進提質(zhì)戰(zhàn)略。戰(zhàn)略里面包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化、煤質(zhì)潔凈、資源保障等內(nèi)容。主要包括4個子戰(zhàn)略:一是低品質(zhì)煤資源開發(fā)戰(zhàn)略,二是大規(guī)模入選戰(zhàn)略,三是技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略,四是資源綜合利用技術(shù)戰(zhàn)略。特別是煤炭的綜合利用戰(zhàn)略,更值得關(guān)注和思考。煤有很多種,有的可以作材料,有的作化工原料,有的還可以作燃料。資源綜合利用、高效利用首先要合理利用,合理利用了就是高效利用。對煤炭來說,就是品種多樣化,消費結(jié)構(gòu)多元化,最大程度地發(fā)揮煤的資源效用,提高它的轉(zhuǎn)化率和利用率,只有實現(xiàn)這樣的匹配才是高效利用。
  記者:如何實現(xiàn)綠色選煤?它對綠色礦山建設(shè)的作用是什么?
  劉炯天:綠色選煤的概念來源于綠色制造。綠色制造包括兩層含義,一是要為下游產(chǎn)業(yè)提供好的產(chǎn)品;二是在整個制造,就是加工、利用過程中,充分考慮到資源和環(huán)境影響。在選煤過程中,既要想法選出更高質(zhì)量的煤為下游服務(wù),又要考慮過程當中的矸石、地熱值煤、水的合理利用問題,這就要求選擇一個環(huán)境友好、資源利用高的選煤新模式。
  綠色選煤就是基于水循環(huán)與資源綜合利用的煤炭高效分選。我們過去選煤就是煤炭分選,現(xiàn)在要把低熱值煤、石頭用掉,這才是綠色選煤。
  高效分選方面,現(xiàn)在我們開展組分富集,進行二次資源開發(fā)。循環(huán)則是指整個礦區(qū)的水循環(huán)。資源綜合利用方面包括低品質(zhì)熱的利用,和對礦物資源的利用。整體上把這兩個方面作為附加條件,賦予高效分選過程,這就是綠色選煤。
  我們把選煤分成3個發(fā)展階段:洗煤時代,主要靠簡單水洗,主要是作燃料用,洗后的煤炭灰分水平為25%~28%;選煤時代,是近30年來才開展起來的,所有煤炭都要進行洗選,選后的煤炭灰分水平8%~10%;綠色選煤時代,選后的煤炭灰分水平3%~5%。
  綠色選煤包括“一主兩輔”系統(tǒng)?!耙恢鳌本褪歉咝Х诌x,“兩輔”就是水循環(huán)和礦物利用,這樣就形成一個綠色選煤系統(tǒng)。綠色分選就是要排低熱值煤、排矸石,并且將他們都用掉。只有我們的礦山地沒有塌陷,所有廢物都用掉了,這才是綠色礦山了。
  煤礦從單一采礦到資源綜合利用,現(xiàn)在形成一個產(chǎn)業(yè),這是一個非常好的模式。以選煤為主,到矸石、高嶺土、粉煤灰利用和水循環(huán),整個形成一個產(chǎn)業(yè)園區(qū)。這是今后煤炭工業(yè)的發(fā)展方向,也是建設(shè)綠色礦山的必然要求,現(xiàn)在許多煤炭企業(yè)已經(jīng)在朝著這個方向努力。