中国煤炭如何走清洁高效之路

◎ 文/郭卫东

（ 岑可法 中国工程院院士、教授、博士生导师，浙江大学热能工程研究所所长，教育部能源动力学科教学指导委员会主任委员。此信本刊有删节）

我国是煤炭开采和消费大国,煤炭在我国一次能源的生产和消费结构中均占70%左右。由于石油、天然气资源短缺,其他新能源难以大规模发展,而煤炭资源丰富、价格稳定,其在我国能源消费中的比重虽然会逐年下降,但主导地位不会改变。因此,如何高效、清洁、合理地使用成为重中之重。

陕西省决策咨询委员会办公室郭卫东主任，是化工研究领域的专家，他撰写的《中国煤炭清洁高效可持续发展的保障措施和建议》是一篇非常专业的论著。本刊选载主要内容，以飨读者——

一

针对煤炭资源和消费逆向分布的基本国情，建议国家持续加大西煤东运、北煤南运和西电东送、北电南送的通道建设。具体由国家发改委、国家能源局牵头，商铁道部、交通部和国网公司，按照长距离输煤、中距离煤电并举、短距离输电的基本思路，科学制定五年、十年，甚至二十年的煤电运输通道建设规划，并明确责任主体推动规划付诸实施，从通道、运量、成本上确保国家能源安全。

二

针对煤水资源逆向分布的基本国情，从国家长远能源安全和区域经济社会协调发展、西北部重点资源性地区摆脱欠发达状态的需要出发，着重围绕晋陕蒙宁甘“能源金三角”和新疆青海等占中国煤炭资源总量80%以上地区的煤资源区内转化，以矿井废水资源化处理，地面及井下洗煤，利用洗煤废水制水煤浆，煤矸石井下填充利用或发电，电厂炉渣提氧化铝之后建材化利用，煤热解干馏、半焦气化、半焦燃烧、焦炉气净化、焦油加氢和以煤为主，多种资源，协同配伍，生态布局，循环链接，综合利用多联产为基础的大型煤电化建材一体化项目；沿煤化工产业链向前沿、高端和高附加值发展的化工合成材料、有机化学品、精细化学品和化学制品项目；高载能的硅铝镁材料项目；煤焦电及有色钢铁融合发展的特种钢、特种不锈钢、特种合金和金属基复合材料项目；煤油气盐资源协同配伍综合利用多联产项目；煤制油、油煤共炼制合成油，煤制气、煤制液化气、甲醇制烯烃，以及煤电电石氯碱项目，煤电有机硅、氟硅、氯硅、多晶硅、单晶硅、超白聚光玻璃、特种玻纤等。

由于以上这些大型项目陆续在这些煤资源的重点分布地区布局，需要足够的水资源支撑。为此建议，国家应从中国内陆纵深腹地产业战略性布局、煤资源富集地区煤基替代产业发展和以我为主保障能源及原材料供给安全考虑，在优先采用保水采煤、矿井水洗煤、洗煤废水制水煤浆、采用干熄焦节水工艺、空冷发电、采用先进水处理工艺提高闭路循环水浓缩倍数增加循环次数、中水回用实现近零排放等节水技术的同时，尽快将大西线调水入黄、入疆、经河西走廊进入蒙西地区，纳入中央决策和中长期规划视野。“十二五”可责成国家发改委商水利部调研编制可行性报告及工程建设方案。在近中期可由国家发改委、水利部通过重大项目规划，重点支持引嘉济汉、引汉济渭及长江小三峡引水入渭，黄河水权置换、沿黄调水，解决“能源金三角”地区煤资源深度转化的用水需求。

三

围绕煤炭资源中的能量和元素转化利用最大化，通过以煤为主、多种资源、协同配伍、综合利用多联产和煤炭资源的分级转化、化学链转化，走煤焦化电、化工合成材料和建材材料一体化道路，在新的历史起点上，全方位推动以煤为主的能源化工产业实现转型发展。

第一，前十年是我国以煤为主的能化产业发展最快时期，但由于绝大多数煤电一体化项目仅转化利用了煤中的能而浪费了其中丰富的化学元素，即使最先进的燃煤发电机组能量利用和转化效率也只有44%左右；绝大多数煤化工项目仅转化利用了元素而浪费了能量。因此，前十年上马的一大批单一煤发电和单一煤制甲醇等煤化工项目，由于转化效率低，能和元素利用不充分，产业链短，附加值低，资源环境约束趋紧，节能减排压力加大，企业成本上升，开始迈入亏损或微利的阶段。

第二，为了扭转投资巨大的单一大型煤电和单一大型煤化工项目普遍出现的亏损或微利且带有趋势性的格局，必须从实现煤中的能和元素分级转化、化学链转化、综合转化利用的效率最高为切入点，以煤焦化电及载能工业一体化、组团型、集群型、生态化布局的大项目和产业综合体为特征，高起点推进一批重要的以煤为主的能源化工基地跨入转型发展新阶段，进入以煤为主、多种资源、协同配伍、生态布局、循环链接、高效转化、清洁转化、低碳转化和综合利用多联产的转型发展新时期，进入以煤焦油收率最大化的大型兰炭为起点或重要节点，以一批百万吨级以上高端化工合成材料为主导的煤焦化电一体化发展的转型发展新时期。

第三，建议从现在起，原则上不再规划和审批单一资源单一产品的煤电、煤化工等煤转化项目。对已建、在建、开工的单一煤电和煤化工项目，通过技术改造，逐步达到能量和元素转化利用最大化的转型发展新要求。

第四，能源化工产业转型发展的主线应是沿产业链纵向，向前沿、高端和高附加值的大型新一代化工合成材料、有机化学品、精细化学品和化学制品发展，其次，应是沿产业链侧链，与当地和相邻地区适宜运输半径范围内的其他优势资源相结合，实现协同配伍，在更大的产业空间内实现生态布局、循环链接和综合利用多联产。在陕北可以与氯碱、电石和硅铝镁材料及其制品、陶瓷材料及其制品、页岩陶质墙体材料、功能建筑材料等实现多联产。这些相关产业，一个共同特点是均需要用电、热和煤气（CO），而且下一产业可将上一产业的剩余物作为原料使用，因此可以形成一个较为完整的循环经济产业链、产业集群和产业组团。

第五，建议抓住国家即将出台的“十二五”重点支持在最有条件的新疆、内蒙古、陕西、山西等地区，着力发展一批以煤基多联产为核心的新型煤化工示范项目的产业政策机遇；抓住国家陕甘宁老区振兴规划中支持的陕北能源化工基地和陇东彬长能源化工基地的政策机遇；抓住国家工程院煤炭清洁安全可持续利用和能源“金三角”两个重大课题研究给我省带来的机遇，用好“重要战略机遇期”，再抓紧策划一批以能和元素转化利用最大化和煤基多联产为基础的组团型新型煤化工示范项目，争取国家支持。

四

为了支持煤炭生产大省的煤资源深度转化，加快实施煤基替代战略，提高车用燃料安全水平，有效降低物流和交通运输成本，大幅度减少城市CHx、COx、NOx和PM2.5等大气环境污染，责成国家能源局会同商务部、公安部、技术监督局、工信部、环保部、交通部、住建部等在国家醇醚燃料协会和部分省近二十年推广应用工作基础上，从国家能源安全发展大局出发，进一步解放思想，打破体制束缚，出台明确政策，在全国全面推广使用车用甲醇燃料，支持发展煤基醇醚燃料和醇醚燃料汽车产业。甲醇是最简单的低碳燃料（甲醇只含一个碳，汽油含6到11个碳，柴油含12到16个碳），又是高含氧燃料（氧占甲醇分子量的50%），进入汽车发动机燃烧后碳排放和氮氧化物排放（因高含氧不需要从空气中取更多氧助燃而因带入的氮气相应减少，燃烧后排放的NOx也会大大减少）与汽柴油比也会大大减少。从长远发展看，从多元化保障国家能源安全需要出发，还应责成科技部、工信部联合开发使用甲醇、二甲醚为燃料的内燃机、发动机、发电机组，全方位拓展醇醚燃料应用领域和范围，为国家储备新的能源技术和先进装备，从战略上打破发达国家的资源垄断、技术垄断与遏制封锁，从技术上开辟全新安全发展空间。

五

煤清洁高效可持续利用，最大难点是二氧化碳排放。为了从根本上最终解决碳排放问题，建议责成国家科技部商工信部、国家科学院、工程院，设立CO2资源化利用重大技术专项，重点支持CO2加氢还原CO再利用的工艺路线、技术装备、催化剂制备技术及应用示范项目，鼓励支持利用CO2与甲醇、环氧乙烷（或环氧丙烷）合成碳酸二甲酯再向下游发展聚氨酯、聚碳酸酯的大型示范装置，支持开展一切有关CO2资源化和经济利用的技术创新与应用示范活动，支持CO2驱油驱气、地下永久封存、深海封存、死咸湖水下深部封存等技术开发。

鼓励和支持大型兰炭、焦化、发电、煤化、电石、建材等重点领域用煤项目，瞄准全球前沿技术，研发和建设脱硫、脱硝、脱汞一体化示范装置，实现硫、氮、汞元素的资源化利用。支持炉渣提取回收铝、钒、钾等有价元素，剩余废弃物进行建材化综合利用。鼓励和支持围绕“节能、降耗、减污、增效”开展的余压、余热、废气、废液、废渣资源化利用技术创新、技术改造项目，加大对以煤为主的资源综合利用和再利用重大技术创新、装备创新和工业示范项目建设的综合性政策支持力度。

鉴于目前，我国以煤电和煤化工为主导的煤清洁利用与深度转化综合利用多联产新建装置的技术水平，绝大多数已处于世界领先或同等水平，进入了高碳资源低碳化利用的新阶段，建议国家环保部从煤炭资源丰富的西部高原、沙漠、戈壁、黄土沟壑地区，地广人稀，大气环境容量相对较大的区域实际情况出发，在废气、废液、废渣、余热、余压资源化利用的技术条件支撑下，尽可能从实际出发，灵活调整重大项目审批的环境容量指标。在靠近煤资源富集区较近而且森林覆盖条件良好、水资源充裕的河川和南部地区，可从森林固碳与二氧化碳作为植物生长养分的因素出发，在煤水结合发展大型煤转化项目上，适度科学布局一批项目，以促进区域协调发展。

六

建议将国家能源局的职能由过去发改委划转的批项目为主，尽快扭转到以研究制定中长期能源政策和确保国家可持续发展的能源战略上来。中国在未来20年内，通过煤热解干馏副产煤焦油加氢制成品油和煤制油等提供一亿吨成品油、通过煤基醇醚替代提供一亿吨车用燃料是完全可能的。从长远看作为人口和经济大国，必须具备立足国内以我为主应对“国际能源遏制”的多元化果断解决问题的能力。第一要不断加大对勘探的支持力度，不断增加剩余可采储量；第二，持续支持开采技术创新和提升科学产能，确保在“十二五”末将所有煤矿的回采率提高到80%以上，最大程度减少资源浪费，延长资源使用年限，为新的接续能源，特别是新能源产业发展提供成长空间。

七

为了确保煤清洁安全和可持续开发利用，必须通过国家层面的全产业链技术创新的顶层设计，由国家科技部牵头，会同工信部、国资委、国土资源部，在煤炭绿色安全高效开采技术、先进的燃煤燃气发电技术，先进的煤气化技术和先进的煤气化炉、电站燃煤燃气锅炉、燃气发电装备、工业锅炉、工业窑炉技术创新、工业示范装置建设方面，以首套试验、试范和大型化、技术装备国产化为主要内容，给予重点支持。

八

由国家技术监督局商国家能源局和大型煤炭企业研究设立煤炭市场准入的洁配度指标质控质监体系，全面推进煤炭的分质、分级和高效利用。责成科技部重点支持更加清洁环保和使煤资源能够得到最大限度清洁利用的大型选煤、洗煤、脱灰、脱硫、脱水、二次分选和低温干馏、高温催化热解干馏多联产成套装备的国产化、自动化、数字化、智能化，对低于国家规定的动力煤洁配度指标的煤炭，支持在资源所在地进行深度转化和综合利用，禁止长途运输和在规定的销售半径以外流通。支持大型煤炭企业和煤炭物流企业，与电力企业和煤炭需求大省联合投资，在东南部缺煤省区，建立大型现代化煤炭物流储配基地和煤炭物流配送中心，对褐煤、高硫煤、泥煤（草炭）、含钒石煤和其它低热值煤资源，鼓励和支持利用现代技术进行洁净化处理之后，通过以煤为主、多种资源、协同配伍、综合利用多联产和围绕煤电化及建材化转化与有价元素回收，进行分值分级综合利用，尽量避免长距离运输。

九

由国家地质勘查专项资金支持，以中西部为主，将同一地区煤资源、煤层气资源、水资源及其它能矿资源勘探、资源评价、综合开发利用的生态环境评价等，一并纳入一次性集成勘查评价体系，形成综合开发利用报告。煤炭地质勘探、精查、详查工作重点要放在晋陕宁蒙甘“能源金三角”地区和新疆、蒙东等重点区域，为我国重点煤炭和能源化工基地提供百年以上可持续发展的资源保障条件。中东部地区要通过深部、扩边、新区找矿，增加后备储量和资源利用年限，实施保护性限采，逐步减轻开发强度，禁止发展新的煤化工项目。加强南方缺煤省区、西部边远地区以煤炭资源为主的地质勘查工作，形成新的后备资源基地。根据同一地区以煤为主，多种资源并存的地区，加快资源管理体制机制创新，在资源勘查和开发利用上，按照同一矿区一个勘查和开发主体的原则，进行资源配置和管理。

十

建立市场形成煤炭及其下游产品的价格机制，尽最大努力取消或减少对中间加工或转化环节的价格控制和成本补贴，以煤电、化肥等价格市场化取向改革为重点，由国家物价局商国家能源局重点研究补贴特殊终端用户的具体政策。建立全国煤炭期货市场和煤炭价格指数，规范行业性基金和不合理收费，整合煤炭附加规费种类，形成综合性煤炭资源开发税目，一次性依法规范征收，全面减轻煤炭企业负担。

十一

鼓励和支持以煤炭勘探开发和深度转化为核心的大型煤炭基地、能源化工基地建设，着力培育一批跨行业、跨地域、跨所有制的大型煤炭、煤电、煤化工和以煤为主、多种资源、协同配伍、综合利用多联产的企业集团与产业集群，进一步加大关小上大、扶优扶强、调整布局结构和提高产业集中度的政策支持力度，从严控制以煤为主发展的单一产品项目，支持大型煤电化与现代材料、现代建材产业一体化项目，鼓励煤化工企业向高附加值化工合成材料、有机化学品、精细化学品和化学制品发展，鼓励煤电企业向以硅铝镁、电石氯碱和有色钢铁融合发展特种钢、特种合金、高强度钢、金属基复合材料等方向发展，鼓励和支持煤基多联产企业发电装置优先厂内使用、大厂直供、余量上网和热电汽冷水自求平衡的重大项目建设。支持加快电力体制改革步伐，持续推进“厂网分离、输配分离”改革，打破行业垄断，在市场体制下形成更高层次的电力生产、输送、配变、销售及安全保障体系。

十二

为了实现国家总体节能减排目标，实施重点区域和行业煤炭消费总量控制，着力支持推动重点区域产业转型升级步伐。建议由国家发改委牵头，国家能源局、环保部、工信部，在充分征求相关省区意见基础上，重点针对区域性大气污染突出的“三区（京津冀、长三角、珠三角地区）九群（辽宁中部城市群、山东半岛城市群、武汉城市群、长珠潭城市群、成渝城市群、海峡西岸城市群、关中城市群、山西中北部城市群、乌鲁木齐城市群）”的煤炭消费强度控制措施，加快支持这些地区和大中城市的产业转型升级步伐。

建议从国家层面，统筹规划布局若干由煤炭主产省的大型能源化工基地最近距离通往，大中城市周边和城市群周边产业园区、产业新城、工业集中区的组合式水煤浆、合成气和液体化工产品管道，靠近下游产品消费地和大中城市布局一批以高端合成材料为龙头的大型煤电化一体化的综合利用多联产项目。

今后，我国煤基多联产重大项目布局要明确以“能源金三角”经济区、呼包银榆经济区，国家批准设立的陕甘宁革命老区、关中—天水经济区、晋陕豫黄河金三角承载产业转移示范区，云贵、蒙东、天山北麓和柴达木盆地东部地区为主。煤炭资源所在地以直接加工转化为主，相邻相近地区则以简接转化、深度转化和向产业前沿高端发展为主，推动煤炭资源大省向经济大省、工业强省、煤炭深度转化利用技术创新强省转变，转绕煤资源的清洁可持续利用，不仅可在中西部地区，形成带动和支撑我国后三十年发展若干新的经济增长极，而且还可因应南海、东海局势变化，形成中西部新的产业战略纵深，形成向西开放的战略性产业支撑。