煤炭洁净转化产业与战略性新兴产业耦合发展路径研究

霍　影，霍金刚

(1.黑龙江科技大学管理学院，黑龙江 哈尔滨 150022；2.七台河市工业与信息化委员会，黑龙江 七台河 154600)



煤炭洁净转化产业与战略性新兴产业耦合发展路径研究

霍影1，霍金刚2

(1.黑龙江科技大学管理学院，黑龙江 哈尔滨 150022；2.七台河市工业与信息化委员会，黑龙江 七台河 154600)

在国家调整产业结构和发展战略性新兴产业的背景下，传统煤炭产业高排放、高污染和低效率的发展模式必须做出极大的变革。本文以煤炭洁净转化产业在保障国家能源安全和促动煤炭产业整体前行方面所具备的发展潜力为基础，探讨以新能源、新材料和节能环保三个产业作为主导耦合产业，以高端装备制造、新一代信息技术和生物三个产业作为辅助耦合产业，以煤基多联产作为产业示范的煤炭洁净转化产业与战略性新兴产业耦合发展机制，并以六类战略性新兴产业的发展导向为依托，提出具体的技术耦合路径和配套政策建议。

煤炭洁净转化产业；战略性新兴产业；耦合发展路径

为更好适应转变经济发展方式的需要，国家发展与改革委员会于2013年5月对《产业结构调整指导目录(2011年本)》有关条款进行修改，涉及到煤炭产业层面，将“既无降硫措施，又无达标排放用户的高硫煤炭(含硫高于3%)生产矿井”以及“不能就地使用的高灰煤炭(灰分高于40%)生产矿井”等11类生产设施(装备)划入到“淘汰类”产业目录，将“设计的煤炭资源回收率达不到国家规定要求的煤矿项目”等5类项目划入到“限制类”产业目录，但同时也将“型煤及水煤浆技术开发与应用”、“煤炭共伴生资源加工与综合利用”、“煤层气勘探、开发、利用和煤矿瓦斯抽采、利用”、“煤矸石、煤泥、洗中煤等低热值燃料综合利用”、“煤炭高效洗选脱硫技术开发与应用”以及“提高资源回收率的采煤方法、工艺开发与应用”等20类应用技术规划到“鼓励类”产业目录。

由产业结构调整的整体布局不难看出，国家部委层面仅仅对传统煤炭产业中高排放、高污染、低效率及低安全的生产环节加以了约束和限制，但对于能够提高资源利用效率、匹配低碳经济发展方式的煤炭洁净转化环节，则同样予以大力支持和鼓励。因此可以说，煤炭产业若想摆脱目前不景气的发展状态，就应该尽快适应以高效率、低排放、减污染、可循环为特征的新常态经济发展方式，积极构建以清洁、高效、低碳、安全和可持续为发展目标的现代煤炭清洁利用体系，以新能源、新材料、节能环保和生物等战略性新兴产业为技术耦合导向，在煤炭洁净转化领域探寻新的发展契机，并实现与战略性新兴产业的协同演进和耦合发展。

1　煤炭洁净转化产业与战略性新兴产业耦合发展的战略意义和产业价值

1.1保障国家能源安全的战略意义

伴随国际能源格局的新变化及国内能源供需关系的日趋紧张，我国石油及天然气对外依存度正呈现出逐年攀升的态势，尤其是石油，早已超越50%这一国际公认的警戒线。根据中国石油集团经济技术研究院于2015年1月28日发布的《2014年国内外油气行业发展报告》显示，2014年我国石油全年净进口约为3.08亿t，同比增长5.7%，石油对外依存度达59.5%，较2013年上升1.1个百分点。天然气进口量为590亿m3，同比增长11.5%，对外依存度上升至32.2%。

我国缺油、少气，但却富煤。2012年我国石油剩余技术可采储量33.3亿t，天然气剩余技术可采储量4.4万亿m3，煤炭查明资源储量1.42万亿t[1]。2013年我国的能源生产结构中，原煤占75.6%，原油占8.9%，天然气占4.6%，水电、核电、风电占10.9%[2]。在石油及天然气对外依存度逐年走高、原煤产量占能源生产结构主导优势的现实背景下，大力发展煤炭洁净转化产业，将有利于我国在“固本培源”的层面上保障国家的能源安全。

1.2促动煤炭产业前行的商业价值

煤炭洁净转化是有别于传统煤炭燃烧和转化的新领域，是充分利用煤中有机元素和无机稀缺元素，制取化工产品、燃料及相关矿物产品的新模式[3]。煤炭洁净转化产业，主要包括“洁净煤”和“煤转化”两个方向，涵盖褐煤提质加工、水煤浆制备应用、清洁高效燃煤锅炉、煤制清洁油气或化工品、煤转化过程中稀缺元素二次富集、采洗废物处理及资源综合利用等多方面产业链条。简而言之，煤炭洁净转化产业是一类将煤炭的能源功能和材料功能融合为一体的耦合联产系统，具有煤基低碳和煤基多联产的技术特征。

2.3.1 症状该病全生育期均可发病，以幼苗到6对真叶前感染损失最大。幼苗期病菌从向日葵的幼根、子叶和幼茎基部侵染，发病初期病部产生褐色、水渍状、湿腐型凹陷的大斑，并生出白色绒毛状的霉。病菌向上发展到茎杆，引起病部皮层腐烂，容易破裂，菌丝从茎皮向茎内扩展到髓部，茎杆容易折断，产生白色菌丝及黑色菌核，病部以上茎叶萎蔫干枯，称茎腐。病菌向上发展到向日葵的花盘上，发病初期，花盘背面产生褐色水渍状斑点，发展扩散以后，蔓延到花盘肉质部位，引起腐烂，称盘腐，以后，病部产生白色绒状霉和黑色菌核。

从世界能源环境的变化趋势来看，伴随石油、天然气和相关稀缺矿物资源的日益枯竭，煤炭中高富含碳、氢以及共伴生铝、镓、铀等稀缺矿物元素的资源属性，将会得到日益增强，其传统的生产加工和资源利用方式也势必会伴随新能源、新材料、节能环保等战略性新兴产业所引导的技术创新方向而做出适应性的转变。因此，深入挖掘煤炭洁净转化技术的产业价值，并实现与战略性新兴产业的深层对接，将成为煤炭产业调整产业结构、实现产业延续和价值链提升的必由前进方向。

2　煤炭洁净转化产业与战略性新兴产业的耦合发展机制

2.1以新能源、新材料和节能环保三个产业作为主导耦合产业，引导煤炭产业转方式、调结构

我国正处在工业化进程的中后期，转变经济发展方式和调整产业结构的压力倒逼煤炭产业必须做出极大的改革与创新。作为引领国家工业经济发展高端水平的战略性产业，为煤炭产业的转型升级指明了方向：即以同时具备新能源、新材料和节能环保三方面生产潜力的煤炭洁净转化领域作为新兴的增长极，牵引、关联和带动煤炭产业其他生产领域做出适配性和联动性的改革，以充分实现煤炭产业转型升级的整体预期。具体的改革措施，可从以下三个方面并行施力：一是要尽快淘汰对于煤炭资源野蛮式的开采方式与低效率的使用模式，转而大力发展煤层气、煤制液体燃料等清洁能源制备项目，主动契合新能源产业的发展导向；二是要合理布局现代煤化工产业项目，注意区域之间的合作分工与梯级开发，有序对接我国工业对于煤基聚合物复合材料、煤基碳材料等新材料的生产需求；三是要积极推进环保水煤浆制备应用、循环硫化床燃烧技术、井下洗选及煤矸石充填综合应用、煤矸石制备环保型建筑材料等节能环保技术，在充分释放煤炭产业巨大的资源红利的基础上，向煤炭资源的梯次开发和综合利用要效益。

2.2以高端装备制造、新一代信息技术和生物三个产业作为辅助耦合产业，促进煤炭洁净转化产业提质增效

作为转变发展模式和调整产业结构的重要载体，新能源、新材料和节能环保三个战略性新兴领域承载了煤炭产业实现整体变革的主要发展预期。但在提高发展质量和提升生产效率方面，作为新兴的增长极，煤炭洁净转化产业却也需要以高端装备制造、新一代信息技术和生物产业作为辅助的技术支撑，以实现煤炭洁净转化产业与战略性新兴产业的全面耦合。具体的耦合模式上，首先是要大幅度提升高可靠性、高性能的大型煤矿洗选装备以及清洁、高效燃煤工业锅炉的现役比例，并在矿区积极敷设基于大数据、云计算与物联网的实时监控网络，建设基于智能化控制和信息化管理的煤炭清洁转化产业示范园区。其次是应科学规划并有序构建煤炭生物降解转化新菌种基因工程，寻找开发能够实现煤炭高效转化的菌株，以充分释放生物产业潜在的巨大支撑潜力。

2.3以煤基多联产作为产业示范，带动煤炭洁净转化产业各生产链条的循环发展和综合利用

在六大战略性新兴产业的优势引领和辅助支撑下，煤炭产业的转型升级将迎来空前的发展契机。为进一步增强新兴增长极的牵引作用和拉动能力，煤炭洁净转化领域还应在优化边际生产效率方面深挖来源于低碳环保、梯次接续和循环经济的产业价值。具体的资源开发与产业链条匹配模式，应以煤基多联产作为产业示范，鼓励集“煤、化、电、热”为一体的循环式发展模式，强化各系统的梯次耦合。可以在产业基础较好的地区率先推进煤化工与发电、油气化工、钢铁、建材等产业间的耦合发展，实现物质的循环使用和能量的梯级利用，集约资源消耗、降低生产成本、减少污染排放，逐步实现“分质分级、能化结合、集成联产”的新型煤炭利用方式[4]。

煤炭洁净转化产业与战略性新兴产业的耦合发展机制，总体发展路径如图1所示。

图1　耦合发展机制路径示意图

3　煤炭洁净转化产业与战略性新兴产业耦合发展的技术路线图

3.1新能源领域

以等量替换为原则，在煤焦化、煤制合成氨、电石等传统煤化工领域进一步“上大压小”，加速淘汰落后产能。注意梯次开发和循环利用，提高焦炉煤气、电石尾气等副产品的利用效率。重点开发以沸腾床加氢预处理—固定床加氢裂化组合工艺为代表的煤焦油处理工艺，改善生成油性质并拓展其作为原料油使用的范围[5]。推广将造纸黑液、城市污泥、工业污水等非煤元素用于配制环保型水煤浆的新型制备技术，优化分级研磨及超细浆返流工艺，推广配入煤焦油制备多元料浆，用低挥发分(石油焦)制备超细煤浆，用超低灰煤制备精细煤浆，用低阶煤制备褐煤煤浆、煤泥煤浆、气化用煤浆及速溶煤粉等水煤浆制备应用技术[6]。加速可燃冰(瓦斯水合物)的规模化开发和产业化应用。

3.2新材料领域

我国铝土矿资源贫矿多、富矿稀、总量少、资源相对贫乏[7]。根据煤炭固体废弃物(粉煤灰和煤矸石)中二氧化硅和三氧化二铝含量总和可高达70%的特点，利用高铝粉煤灰和煤矸石作为主要原料，采用电热还原法进行硅铝合金制备，提升粉煤灰铝基复合材料、粉煤灰镁基复合材料、铸造涂料、复合陶瓷涂层、渗硼保护层等煤炭固体废弃物在金属材料热加工领域的精细化应用，对于缓解我国铝土矿资源短缺的发展现状具有重要的战略意义[8]。此外要注重新材料领域侧重基础研究的特点，围绕煤炭分级转化和清洁利用的总体要求，在煤沥青基高性能碳材料、煤基储能与吸附材料、煤基高分子材料等方面加强投入配套，以保障煤炭新材料能够平稳跨越从技术到市场间的“死亡沟壑”。

3.3节能环保领域

大力推广粉煤灰、煤矸石、脱硫石膏在生产砖、水泥等建筑材料、制备特种混凝土、防渗材料、进行土壤改良以及用于采煤塌陷地区、路基等部位的填充材料的应用，提升资源综合利用效能。以利用二酰异羟肟酸的磺化煤油溶液从低酸度粉煤灰浸取液中提取锗元素的萃取工艺为代表，积极开发从不同地质特征粉煤灰中提取镓、锗、铀、铌等稀有金属元素及稀土元素的富集和回收技术[9]。注重高灰及高灰熔点煤转化利用中关键问题的基础研究工作，开展二氧化碳捕集、利用与封存技术、低氮燃烧技术及水煤浆燃烧技术的改造、应用与示范，开发推广工业锅炉余热、余能高效回收和梯级利用技术，鼓励现代煤化工企业与石油等相关行业企业进行交流合作，开展驱油、微藻吸收、地质封存等技术的协同攻关和联合示范，为其它行业实施低碳减排积累经验。

3.4高端装备制造领域

针对煤矿安全、高效、绿色开采以及现代煤化工系统的整体发展要求，重点围绕采、掘、运、提、洗、选、化过程中的关键生产环节与装备，开展力学特性与新型复合传动、协同分析与系统设计、实时监测与智能控制、绿色制造与节能运行等方面的高技术研究，为提升现代煤化工系统在安全生产、高效运行和节能环保方面的技术水平提供设备支撑。侧重针对燃煤电厂节能降耗和污染物超低排放、燃煤电厂辅助系统优化、整体煤气化燃气—蒸汽联合发电(IGCC)、交直流混联电网安全稳定优化运行与控制等开展技术攻关，为电力行业节能降耗和清洁低碳高效发展提供辅助支撑。

3.5新一代信息技术领域

在数字矿山信息化平台的基础上，逐步接入工矿自动化系统、井下人员定位系统、煤矿环境安全感知系统、设备安全监控系统、地理信息数据系统、应急救援数据系统，以大数据、云计算和物联网作为数据挖掘、清洗加工和统计分析的技术依托，沉淀来源于煤炭产业生产、加工、销售、物流、贸易和金融等各环节的交互数据，实现多源数据的采集汇聚。借助于GIS、数据图表、虚拟现实等信息可视化技术，对沉淀的数据进行归纳、整理、聚合与分析，实时、准确、清晰地监测整个行业的运行状况和发展形势，构建出符合煤炭产业“云”、“管”、“端”一体化的大数据信息平台和应用系统，契合煤炭生产监管机构和大型矿业集团两化融合的生产要求，为煤炭企业的高效运营和现代化管理提供服务支撑，为行业管理部门的科学决策提供数据参考。

3.6生物领域

扩大微生物在煤炭生物脱硫应用中的覆盖面，推广藻菌共生生物膜系统对于煤炭矿区污染水体修复技术的应用，构建煤炭生物降解转化新菌种基因工程，以取得良好实验室效果的枯草芽孢杆菌为基础，侧重开展煤炭生物絮凝及絮体分形的市场化测试，提升煤泥水沉降效果，拓展环保水煤浆的制备渠道[10]。加速生物质油、煤焦油与重油共减黏裂化工艺在产业化层面的可行性和市场测试研究，以期降低重油生产燃料油的生产成本、提升油品质量并获得包括气体、石脑油和轻质柴油等成分在内的更多轻质产物和轻质油品馏分[11]。加速生物质固硫型煤的生产和推广，强化固硫剂在破碎稻草及玉米秸秆层面的选用空间，提升导热油炉的热利用效率，辅助提升节能减排的总体管控预期[12]。

4　制度保障和政策建议

1)加快煤炭清洁高效利用技术标准体系的建立。首先是要尽早建立起煤炭清洁高效利用先进技术遴选、评定、认证及推广机制。高标准建立煤炭清洁转化技术认证标准及其评价指标体系，严控评价指标的遴选和标准的制定，及时发布煤炭清洁高效利用先进技术目录。其次是要严格把控煤炭清洁高效利用项目的建设立项。通过能源转化效率、资源综合利用率、综合能耗、新鲜水耗、污废产排率等具体的指标进行约束和引导，促进煤炭洁净转化产业的有序发展，防止盲目投资和低水平重复建设。

2)重视监督管理与政策保障的协同作用。作为规范煤炭洁净转化产业有序发展的监管者与引导者，政府及相关行业管理部门要充分重视监督管理与政策保障作用的协同发挥。在严格执行技术认证标准、加大能耗污排监测力度的同时，更要切实推进与煤炭清洁高效利用技术相关的财税、金融及小企业等优惠政策的有效落实，并以此为基础，积极引导各类社会资本以合同能源管理的方式进入到煤炭洁净转化产业领域，确保煤炭洁净转化产业的成长获得充分的资源支撑。

[1]中华人民共和国国土资源部.我国查明煤炭资源储量1.42万亿吨[N].中国煤炭报，2013-11-11(001).

[2]中华人民共和国国土资源部.2014中国矿产资源报告[M].北京：地质出版社，2014：6-14.

[3]张军.培育与发展煤炭洁净转化战略性新兴产业的思考[J].神华科技，2015，13(2)：3-6.

[4]国家能源局.《煤炭清洁高效利用行动计划(2015～2020年)》[Z].北京：国家能源局，2015-04-27.

[5]孟兆会，方向晨，杨涛，等.沸腾床与固定床组合工艺加氢处理煤焦油试验研究[J].煤炭科学技术，2015，43(3)：134-137，81.

[6]段清兵.中国水煤浆技术应用现状与发展前景[J].煤炭科学技术，2015，43(1)：129-133.

[7]许国栋，敖宏，佘元冠.可持续发展背景下世界铝工业发展现状、趋势及我国的对策[J].中国有色金属学报，2012，22(7)：2040-2051.

[8]马壮，陶莹，董世知，等.煤炭固体废弃物在金属材料热加工领域的应用[J].煤炭学报，2014，39(1)：32-39.

[9]代世峰，任徳贻，周义平，等.煤型稀有金属矿床：成因类型、赋存状态和利用评价[J].煤炭学报，2014，39(8)：1707-1715.

[10]张东晨，侯志翔，周倩倩，等.煤炭生物絮凝絮体分形试验研究[J].煤炭学报，2015，40(5)：1148-1152.

[11]苗强.煤焦油、生物质油与重油共减黏裂化的可行性研究[J].洁净煤技术，2015，21(3)：75-78，82.

[12]汪琦，俞红啸，张慧芬.燃生物质固硫型煤导热油炉的设计开发[J].化工装备技术，2014，35(6)：4-7.

Research into the coupling development path of coal clean conversion industry and strategic emerging industry

HUO Ying1，HUO Jin-gang2

(1.School of Management，Heilongjiang University of Science and Technology，Harbin 150022，China；2.Qitaihe Committee of Industry and Information Technology，Qitaihe 150040，China)

The traditional high emissions，high pollution and low efficiency development model of coal industry must be made changed greatly under the background of industrial restructure and developing strategic emerging industries in China.The paper discussed the coupling development path of coal clean conversion industry and strategic emerging industry which was based on analyzing the potential development value of coal clean conversion industry which national energy security could be protected and overall strength of coal industry could be promoted simultaneously，and meanwhile，the paper took new energy，new materials and energy saving and environmental protection three industries as dominant coupling industry，took advanced equipment manufacturing，new generation of information technology and biology as assistant coupling industry，took coal polygeneration as demonstration industry.Finally，the paper proposed detailed technology development path and policy recommendations which were all relying on technology oriented of the six kinds of strategic emerging industries.

coal clean conversion industry；strategic emerging industry；coupling development path

2015-12-03

黑龙江省哲学社会科学研究规划(青年)项目“黑龙江省战略性新兴产业培育与传统优势产业升级协同发展机制研究”资助(编号：13C052)；中国煤炭工业协会2015～2016煤炭行业软课题“煤炭洁净转化产业与战略性新兴产业耦合发展路径研究”资助(编号：MTRKT2015056)

霍影(1980-)，女，辽宁凤城人，硕士，讲师，研究方向为产业经济及其战略管理。E-mail：huoying926@126.com。

TD98；F426.1

A

1004-4051(2016)08-0038-04