中国能源煤化工基地循环经济发展研究*

沈 鹏 傅泽强 高 宝 智 静

（中国环境科学研究院 清洁生产与循环经济研究中心，北京 100012）

1.能源煤化工基地发展现状

“缺油少气富煤”是我国的能源结构特点，资源禀赋决定了在相当长的时期内我国以煤为主的能源结构不会改变。能源煤化工基地是集煤炭采掘、火力发电和煤化工等产业于一体的多产业聚集体。此类基地最借助本地区煤炭资源的优势，以原煤开采为基础，围绕煤炭生产过程所涉及的一系列相关联的生产单元的不同组合，从煤炭产业延伸的角度，向前、向后关联，形成不同的煤炭产业链。这些产业链不仅延长了原煤的价值链，还在很大程度上减轻了废弃物排放对生态环境造成的影响。建立能源煤化工基地将煤炭资源就地转化，能实现资源优势互补、提高能源安全保障水平、增强能源供应能力。

2007年11月29日，国家发改委正式对外发布了中国第一部《煤炭产业政策》[1]。《政策》明确提出，我国将建设13个大型煤炭基地，且优先发展循环经济和资源综合利用项目。2008年年底，作为我国13个亿吨级大型煤电基地中正式建成投产的第一个基地——两淮亿吨级煤电基地竣工投产。2009年启动锡林郭勒盟煤电一体化和山西煤电基地项目建设，同时逐步形成向辽宁输送300万千瓦、向山东输送400万千瓦的送电能力。同时，宁东也建成了规模最大的煤电化项目群[2]。

2.产业链的构建

能源煤化工基地的产业链主要由四大主导产业组成，即煤炭开采、发电、煤化工及建材产业，煤炭开采生产的产品用于电厂发电和化工厂的生产，而发电厂和煤矿产生的固体废物又可直接用于建材的生产，此外，能源煤化工基地整个生产过程中所产生的水、气等物质也都参与到了循环过程中，从而形成了一个闭合的、可循环的、生态的循环经济产业框架。

煤化工基地产业循环经济框架如图1所示。

图1 能源煤化工基地循环经济示意图

3.物质的循环利用

物质流：煤炭开采过程中产生的原煤经过洗选后，精煤送往化工厂进行焦化、气化、液化等生产，中煤、煤泥以及洗选矸则送往发电厂进行发电，电厂所产生的粉煤灰和脱硫石膏、以及煤矿和洗选厂所产生的掘进矸被送往建材厂，生产水泥、混凝土和石膏等产品。

水流：煤炭开采过程中产生的矿井水进入污水处理厂，经处理后的中水又重新用于煤炭开采环节；而洗选厂的洗煤废水经污水处理厂的处理后，也可重新用于洗选；居民生活污水经污水处理厂处理后，中水可用于公共绿化、冲厕等方面。

能流：首先，燃煤发电是能源煤化工基地的主导产业之一，因此，电力是能源煤化工基地的主要产品之一。此外，煤炭开采所产生的煤矸石和煤层气，也可分别用于发电，供居民生活使用。再有，焦化工程中所产生的焦炉煤气可用于居民生活的燃气使用。

4.主导产业循环经济的发展

能源煤化工基地四大主导产业（煤矿开采、煤化工、发电、建材）的产品、原料、能量、废弃物在一定程度可以在行业内部或基地内部循环利用，达到节能、降耗、低碳、绿色的目的。

4.1 煤炭开采

煤炭开采行业是能源煤化工基地的先导产业，其他产业的引入和运行很大程度上依赖于基地的煤炭产量。循环经济从煤炭资源开采行业来讲, 是以最有效利用资源和保护环境为基础的经济形式[3]。就煤炭行业来讲, 循环经济的发展主要体现在以下几个方面:

① 综合开采。开采煤炭资源的同时, 将与煤炭共伴生的矿产品、煤层气、矿井水等多种资源及废弃物,统筹规划、综合开采, 并进行加工利用。

② 深度加工。不同煤种、品质的煤炭进行粗加工、深加工和精加工, 把煤炭加工成高附加值产品。

③ 高效利用。各煤炭开采和洗选过程中产生的废弃物, 如煤矸石、矿井水、煤泥、瓦斯和焦化气等进行综合利用, 创造出较高的经济效益、环保效益和社会效益。

④ 循环发展。资源低开采、高利用、低排放、高收益, 从而提高环境资源的配置效率。

煤炭资源的综合开采、深度加工、高效利用、循环发展是相互依存、相互促进、优化配置的过程, 它能从根本上摆脱传统煤炭工业以大量消耗资源、牺牲环境为代价的发展模式, 形成煤矿生产经营与矿区人口、资源、环境协调发展的新模式[4]。

4.2 燃煤发电

目前，电力行业的主要问题是结构不合理，煤电发展比重过大;电力工业科技含量有待提高;废弃物排放量大、造成严重环境污染等。我国燃煤电厂循环经济实施途径主要有：

① 改革生产工艺,更新生产设备。通过改进锅炉的设计,采用先进的燃烧设备,控制较好的燃烧状况,可以减少污染物排放,并提高热效率。

② 选择清洁能源。有关人士曾预测,电厂脱硫设施的初期投资约占电厂总投资的30%左右,现阶段选用特低硫电煤可能会成为很多燃煤电厂的首选方案。

③ 提高资源、能源利用率。发展高参数、大机组,逐步淘汰热效率低下、污染严重的小机组,优化火电结构,提高能源利用效率。

④ 延伸产品产业链,构建生态产业链网体系。燃煤电厂锅炉燃烧产生的烟气经静电除尘器处理后,收集的粉煤灰对其进行分级利用,对于高级的从中提取铁粉和碳粉,中级的则加工为生态水泥或加气混凝土等,低级的用于筑路和填埋。燃烧后产生的炉渣一般外销,作为水泥厂或者砖厂的原料。

⑤ 发展环保技术,搞好末端治理。燃煤电厂对锅炉烟尘的治理,主要采用各种类型的除尘器；烟气脱硫方面目前湿法工艺是世界上应用最多、最为成熟的技术[5][6]。

⑥ 加强企业内部管理。可通过清洁生产审计,寻找一切可能减少排放物和节约能源的机会,用无/低费方案创效益、用中/高费方案治污染;可在清洁生产审计的基础上建立起企业环境管理体系,使企业逐步向ISO 14000靠拢。

4.3 煤化工

大型煤化工基地建设应注重采用当前国内外的新技术和新装备，如先进粉煤气化技术、高效催化合成技术和反应器、新型节能和环保技术等。涉及CO2隔离、大规模燃料电池、高效气体分离、氢能储存等关键单元技术的基础研究和技术开发已在一些国家进行，中国在一些方面也进行了初步研究、探索和现场试验。开发新型高效、洁净煤基能源转化系统是未来能源科技的方向。

未来煤化工的发展趋势是:通过采用先进技术、不同工艺的集成联产发展大型煤化工，形成产业链的有效延伸和综合利用，提高资源、能源的利用效率，减少污染物排放，规模化集中治理污染，达到环境友好，建立煤化工生态工业。煤化工生态工业的含义是:将煤化工与建材、材料、发电、废热利用(包括种植、养殖等)等不同产业的工艺技术集成联产，形成资源和能源的循环利用系统，使整体系统具有灵活、高效的调整和运行功能，同时不对区域生态环境造成破坏和污染。

4.4 建材行业

① 煤矸石，煤炭企业产出的煤矸石主要有两种，一是煤炭生产过程中产出的掘进矸；另一种是煤炭洗选加工过程中产出的洗选矸。前一种由于岩石含量较多，成分复杂，发热量低，一般多用于制造水泥、煤矸石砖。后一种煤矸石发热量稍高，一般多用于发电[7]。

② 脱硫石膏，目前对于脱硫石膏的利用和研究主要有:利用脱硫石膏生产建筑材料，目前我国利用脱硫石膏生产建筑材料已形成规模，用于水泥辅料的生产已进入工业化，用于充填尾砂结剂也具有一定的发展潜力。根据循环经济的原则，应把脱硫副产物作为一种产品来开发，产生经济效益[8]。

③ 粉煤灰，我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。近年来，国内外粉煤灰综合利用工作与过去相比较，发生了重大的变化，主要表现为：粉煤灰治理的指导思想已从过去的单纯环境角度转变为综合治理、资源化利用；粉煤灰综合利用的途径以从过去的路基、填方、混凝土掺和料、土壤改造等方面的应用外，发展到目前的在水泥原料、水泥混合材、大型水利枢纽工程、泵送混凝土、大体积混凝土制品、高级填料等高级化利用途径[9]。

5.结论

发展循环经济是一个新生事物，循环经济由概念到实践在我国只有几年的时间，虽然通过试点我国在该方面已经积累了一定的经验，但是目前在能源煤煤化工基地层面如何发展循环还存在着一定的障碍和不足，这将对我国“十二五”期间的节能减排工作造成极大的压力。能源煤煤化工基地循环经济发展是个系统工程，涉及工程、技术、管理、信息、机构、基础设施等多个方面，为保证能源煤化工基地真正实现资源能源的节约和污染物的减量，必须在能源煤煤化工基地发展循环经济。

[1] 中华人民共和国国家发展和改革委员会，煤炭产业政策[EB/OL]，[2007-11-23], http://www.ndrc.gov.cn/zcfb/zcfbgg/2007gonggao/t20071128_175124.htm.

[2] 中国创新网，破解煤电矛盾 大型煤电基地建设启动[EB/OL]，[2009-02-16]，http://www.chinahightech.com/views_news.asp?NewsId=039313737333.

[3] 郎庆田.煤炭企业发展循环经济的实践与思考[ J] .能源与环境保护, 2003: 114-116.

[4] 刘峰, 门洪云.以资源循环利用方式促进矿区循环经济的发展[ J] .煤炭工程，2006: 11-13.

[5] 王克强, 刘艳芹.我国煤炭企业发展循环经济研究[J].武汉理工大学学报，2010.Vol 32,No.4，95-97.

[6] 李逐翔,杨丽芸.我国燃煤电厂清洁生产初探[J].科技资讯，2007（21）：49.

[7] 张长森等编著.煤矸石资源化综合利用新技术[M]，北京：化学工业出版社，2008.

[8] 百度网，脱硫石膏，http://baike.baidu.com/view/1839297.htm.

[9] 杨金杰.洗矸煤泥发电及粉煤灰的利用[J].洁净煤技术，2001年第7卷第3期，47-48.