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蒙东区褐煤资源分布及其开发利用战略研究

2017-11-01秦鹏珍周凤英王安建刘毅飞

中国矿业 2017年10期
关键词:煤制褐煤东区

秦鹏珍,赵 汀,周凤英,王安建,闫 强,刘 超,刘毅飞

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京 100083;2.中国地质科学院矿产资源研究所,北京 100037)

蒙东区褐煤资源分布及其开发利用战略研究

秦鹏珍1,赵 汀2,周凤英2,王安建2,闫 强2,刘 超2,刘毅飞1

(1.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京100083;2.中国地质科学院矿产资源研究所,北京100037)

中国煤炭资源丰富,在全球占有重要地位,资源总量居世界第二。资源分布相对集中,主要分布在内蒙、新疆、山西和陕西等西北地区,表现为西多东少、北多南少的特点,按煤类来看,我国煤炭种类齐全,从低变质的褐煤到高变质的无烟煤都,其中烟煤占比最大达到75%,褐煤和无烟煤所占比例分别为12%和13%,虽然我国煤炭资源丰富,但优质煤炭资源短缺,而低阶煤资源丰富,随着东部煤炭资源的开发和优质煤炭的利用,中国对褐煤的开发利用将愈加重视,而蒙东区是褐煤的主要分布区及生产地,褐煤资源储量较大,但其开发利用面临一系列问题,内蒙古的产煤量虽然是全国第一,但内蒙本地耗煤量很少,主要是输出到其他地区,造成严重的资源浪费,随着现代经济的发展及人们对生态环境的关注和对可持续发展的认识,煤炭以及低阶煤的清洁高效利用也越来越受到关注。本文着重对内蒙古褐煤资源分布及开发现状的研究,采用STOW分析法,通过对蒙东区褐煤清洁利用所面对的优势、劣势、机会和威胁进行分析,得出蒙东区褐煤清洁利用发展外部机遇好、内部煤炭资源优势明显,在现有条件基础下,充分发挥本地褐煤资源优势,推动区域经济发展,同时要注重对优秀领域人才的引进。

褐煤;开发利用;褐煤提质

作为我国的主要能源,煤炭在我国国民经济发展中发挥着十分重要的作用。我国煤炭资源丰富,相应的我国煤炭种类也十分齐全,但我国优质煤资源短缺,低阶煤资源丰富,褐煤煤炭资源量占我国煤炭资源总量的13%,随着中国煤炭资源的日益消费,及东部煤炭资源的日渐枯竭和优质煤炭的开发,为了保护我国的炼焦煤资源,未来褐煤等低阶煤将成为我国的主要的动力用煤,蒙东区作为我国褐煤的主产地及消费地,在我国未来煤炭利用中占有明显位置,但区域内褐煤利用方式比较落后,除大量输出到其他地区,本地褐煤主要用于坑口发电,少量用于化工用煤,这样不仅造成煤炭资源的浪费,也浪费了大量有效运力,同时褐煤燃烧带来严重的污染问题。

面对煤炭资源利用造成的影响,国家和地区都在积极寻找煤清洁利用的方法,蒙东区褐煤资源最为丰富,为积极贯彻国家相关政策,也十分积极寻求褐煤清洁高效利用的相关技术,目前主要的褐煤清洁利用技术有褐煤提质技术,包括褐煤干燥及褐煤热解,褐煤液化、褐煤气化等,虽然近年来,这些新型技术的发展,拓宽了低阶煤的用途,增加了内蒙古本地的煤炭需求,但该区在发展煤化工是也面临其他制约因素,如环境、水等。

本文着重对内蒙古褐煤资源分布及开发利用现状的研究,采用SWOT分析法,对蒙东地区褐煤清洁利用所面对的优势、劣势、机会和威胁进行分析,并提出相关利用建议。

1 蒙东区褐煤资源概况

1.1 蒙东区褐煤资源概况

新煤炭是我国第一大能源资源,是我国主要的能源消耗构成,中国煤炭资源分布呈现西多东少、北富南贫的格局。陕西、内蒙、新疆的早中侏罗世含煤地层煤炭储量最大,约占总资源量的60%,赋存煤种多为低变质的不粘煤、长焰煤;其次为石炭二叠世含煤地层,主要位于河北、山东、山西、河南、安徽等地的,储量约占资源总量的25%[1]。

内蒙古是我国煤炭资源最富集的地区之一,属于五大赋煤区的东北赋煤区,素有遍地是煤的美称。依据2015年全国矿产资源储量通报,截至2014年底,内蒙古地区的煤炭产地共508处,6处煤田的探明储量在100亿t以上,19个煤田探明储量在1亿t以上[2]。2014年煤炭资源储量总量为8 089亿t,资源量居全国第二位,仅次于新疆,占全国资源总量的22%,其中,查明煤炭资源储量4 062亿t,在这些查明资源储量中,达勘探程度的占全区总量43.70%;达详查的占总量的22.35%;达普查的占总量的32.64%;预查程度的占总量1.31%[3]。

图1 蒙东区褐煤资源分布示意图

内蒙古煤炭资源分布可以分为两大矿集区,即内蒙古东部和西部两大区域,内蒙古煤炭资源以烟煤、褐煤为主[3],烟煤资源量为2 487亿t,占全区煤炭资源量61%,褐煤资源量为1 565亿t,占全区煤炭资源量38%(图1,图2)。东部的煤炭资源以褐煤为主,依据全国地质储量通报,2014年其褐煤资源储量约为1 508.36亿t,占内蒙本地煤炭总量的43%,占内蒙本地褐煤资源总量的96%。本文中内蒙古东部主要包括东部的呼伦贝尔、锡林郭勒盟、赤峰、通辽、兴安盟及中部的乌兰察布市六个盟市,按褐煤资源总量来说,锡林郭勒盟褐煤资源量最多,约为753.47亿t,占蒙东区褐煤资源总量的49.95%,呼伦贝尔次之,褐煤资源储量为632.48亿t,占蒙东区褐煤资源总量的41.93%,其次依次为通辽、乌兰察布市、赤峰、兴安盟,褐煤资源储量分别为78.23亿t、25.26亿t、18.87亿t、0.03亿t,总占比为8.12%。

内蒙古东部褐煤煤田规模大、埋藏浅,适于大规模和露天开采,煤炭变质程度低,氢含量高,反应活性较好,但也具有一些缺点,如水分高、粉灰高、挥发分高、易于自燃等,煤炭热值较低,在2 700~4 400 kW·h之间,可以就地用作发电燃料[4]。

1.2 蒙东区褐煤资源开发利用概况

“十五”以来,内蒙地区能源工业飞速发展、尤其是煤炭工业发展迅速,煤炭产量增长加快,2002年全国褐煤产量仅5 264万t,2011年高达4.2亿t,其中仅内蒙古东部地区褐煤产量就超过3亿t,占内蒙古煤炭产量的近一半。2011年,内蒙古原煤产量为7.9,输出到其他地区的煤炭约4.4亿t; 2012年内蒙古产煤10.6亿t,占全国煤炭产量的29%,向其他地区输出煤炭量6.6亿t,占全国煤炭交易量的60%以上[2],2013年内蒙古自治区生产原煤10.6亿t,煤炭产量居全国第一位,占全国煤炭产量的28%,同年向区外调出的煤炭量为6.2亿t[4](图3),内蒙古已成为我国煤炭主产区和主要输出区。

图2 内蒙古各煤类资源量占总量的百分比图(数据来源:2014年地质储量通报)

图3 2010~2013年内蒙煤炭本地消费及输出(数据来源:文献[5])

除了大量输出到其他地区,褐煤在内蒙本地主要用于燃烧发电以及锅炉燃烧,造成严重的空气污染,只有少部分煤用于化工用煤,同时煤化工用煤也更多是用于传统煤化工,相对于现代煤化工,传统煤化工技术落后,能耗高,规模小,也同样造成严重的污染问题,随着全国能源市场需求的快速增长,及人们对于环境问题的重视,面对煤炭资源质量差,低品质煤比例大的现实,蒙东区逐步通过煤炭提质加工,优化煤炭消费结构,提高煤炭利用效率,内蒙古在积极强化电厂建设的同时,也在积极建设煤化工项目,包括煤炭焦化、煤炭液化、煤炭气化等[6-7],随着这些技术的发展及社会发展对环境的要求,尤其是新型煤化技术的发展,低阶煤的用途得到拓宽,内蒙古本地的煤炭需求也将增加,2011年,国务院出台《关于进一步促进内蒙古经济社会又好又快发展的若干意见》,将内蒙定位为国家重要新型化工基地,因此内蒙未来化工用煤持续增长[7]。“十一五”时期,内蒙古新型煤化工项目投资总规模达到947.7亿元,主要的项目有煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇等,到2012年内蒙古已完成煤化工项目投资达866亿元,其中位于蒙东区的项目有通辽金煤20万t煤制乙二醇、大唐多伦46万t煤制烯烃、大唐克旗40亿m3煤制天然气,这些项目的实施及示范基地的建成,为内蒙实现现代煤化工生产奠定了坚实的基础[8]。

依据《内蒙古自治区煤制燃料产业示范“十三五”规划》,未来,蒙东地区将重点开展煤制油,煤制天然气,低阶煤分质利用产业示范,煤化工项目将主要布局在各盟市重点地区,包括呼伦贝尔市经济技术开发区、锡林郭勒盟多伦工业园区、通辽市霍林郭勒—扎鲁特产业集中区、兴安盟经济技术开发区、赤峰市克什克腾经西工业园区,其中褐煤热解示范项目有呼伦贝尔圣山洁净能源有限公司褐煤清洁高效综合利用示范项目和内蒙古京能锡林煤化有限责任公司褐煤热解分级综合利用项目(表1)。

2 蒙东区褐煤清洁利用条件分析

SWOT分析是指通过对优势(strength)、劣势(weakness )、机会(opportunity )、威胁(threat)四方面进行组合,将这些相对独立的因素相互耦合进行综合分析和评价,分别得到SO策略、ST策略、WO策略、WT策略,在此基础上制定更加科学、更加全面、适合自己发展的战略[5]。

2.1 优势分析

1) 褐煤资源丰富。蒙东区褐煤资源丰富,是我国主要的褐煤资源产地,褐煤资源量占内蒙本地煤炭总量的43.77%,占全国褐煤资源总量的70%,且区域内煤田构造一般较简单,煤层稳定-较稳定,煤层厚度大,煤质优良,为中灰低硫煤,煤田规模大、煤炭埋藏浅,可以大规模开采,同时适合露天开采,因此开采成本较低[3],使得以煤为原料采用先进技术生产同样的产品具有更大的利润空间,且褐煤资源直接燃烧污染大,利用效率低,经济效益差,随着经济社会的发展,及人们对环境的重视和国家对能源安全的重视,再加上相应煤洁净利用技术的发展,蒙东区丰富的褐煤资源及其低廉的价格优势将长期发挥作用。

2) 水资源充足。无论是煤洁净燃烧发电,还是相应的洁净煤化工利用技术都需要消耗大量新鲜水资源,根据选择工艺的不同,其耗水也不同,在煤制油项目中,吨油品水耗在 6.8~19 t之间;在煤制气项目中,气水耗为 9.9 t/km3[8]。蒙东地区水资源总体上充沛,地表水资源量337亿m3,占内蒙全区水资源量的83%,从总体上讲可以为褐煤清洁利用项目提供必要的水量[7]。分地区来看,水资源最丰富的是呼伦贝尔市和兴安盟,呼伦贝尔市地表水资源量254.8亿m3,兴安盟为47.4亿m3,两者占蒙东区全区水资源总量的83%,;锡林郭勒盟褐煤储量最大,但地表水径流几乎没有,地表水资源量仅为7.4亿m3,但目前正在建成各类水库,这些将是区内新增5 000万m3用水量,可为新项目建成提供充足的水资源保证;且随着技术的不断提高,节水工艺将会有较大突破,用水量也将会大幅降低[8](表2)。

3) 产品需求分析。随着国际及国家对环境的重视,加上相关节能减排政策的相继推出,我国能源资源需求结构变化明显,以前煤炭供应占相当大比例,而现在更多的是转向对清洁能源的需求,如天然气和基础化工产品,从而促进了石油化工产品之外的现代煤化工产品的发展,如煤制气液体燃料及煤制化工产品(烯烃、乙二醇和芳烃)等,中国煤炭资源丰富,而石油资源有限,因此煤制产品具有潜在市场。而褐煤制取的半焦,用途广泛,与焦炭相比反应活性较强。

表1 蒙东区煤化工项目

表2 2012年蒙东区各盟市水资源分布

数据来源:内蒙古自治区水资源公报2014。

2.2 劣势分析

1) 环境容量。内蒙古土地面积宽广,但水土流失严重,土地荒漠化程度高,植被覆盖率低,因此其相应的环境挑战巨大,如果只从水资源和煤炭资源分布状况来看,蒙东区具备了开展煤制油气和煤化工产业的条件,但当从环境角度去分析时,其又面临限制,例如呼伦贝尔市,呼伦贝尔大草原是国家生态保护和自然环境保护的重点地区,环境条件相对脆弱,且由于是重点旅游地区,其工业发展也会受到多方面环境政策影响,受制多,布局挑战大,而锡林郭勒盟虽然环境条件允许,且有丰富的煤炭资源,但锡林郭勒盟淡水资源相对匮乏,并缺乏地表径流,在此等自然资源状况,也难以大量布局相关产业[8]。

2) 技术仍需进一步提升。虽然煤炭清洁利用已经取得了一定的成效,且近10年其在内蒙古得到了快速发展,但其推广应用速度较慢,许多技术仍处于示范阶段,想要进一步应用还需要攻克难关。2015年内蒙己建成项目生产煤制油91万t、煤制气9亿m3煤制烯烃54.5万t;建成洗选煤项目153处[8]。但煤炭清洁产业是一项复杂工程,涉及面广,投资大,周期长,产业链长,庞大而复杂,而我国相关技术人员较为缺失,人才储备不足[5],目前的核心工艺部分主要依靠国外,已经建成的项目亦然,绝大部分需要国外技术支持,创新力量不足[9],因此,应大力推进科技和人才,推动工业结构升级、提高产品附加值和企业竞争力、创新力。

3) 清洁生产标准缺失:我国煤化工行业尚处于不成熟阶段,因此其相应的清洁生产标准的制定也不成熟,标准缺失,而规范生产十分需要相对应的行业标准,显然,在发展煤炭清洁利用时,我国在制定清洁生产标准体系上要走的路还很长,这些标准包括煤化工规模准入门槛、用水量、能效值等。

4) 产品输出通道建设滞后,内蒙古煤炭工业产品相对附加值低,目前我国这些产品的主要需求地区集中在东部地区,而内蒙古距离这些消费区较远,产品输出通道相对滞后,跟不上,如天然气管道设施不到位,对于煤制天然气还需自建输气管道,甲醇、二甲醚等的运输通道也不够[5,10]。低附加值的产品,产量低,经济效益差,无法支撑下游的配套设施建设,导致运输成本增加,限制了其煤炭事业的进一步发展[4]。

2.3 机遇分析

2011年,国务院出台《关于进一步促进内蒙古经济社会又好又快发展的若干意见》,将内蒙古作为国家重点新型化工基地,要求该区充分考虑环境承载能力,优先布局升级示范项目,依据国家规划发展煤化工产业适度,推进煤化工产业化; 2013年,自治区提出“8337”发展规划,明确了“把内蒙古建成全国重要的现代煤化工生产示范基地”战略任务。

2015年1月底,国家能源局等三部门发布了《关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见》,指出要建立科学产能综合评价指标体系,全面推进以煤炭安全、绿色、高效开采为目标的科学开采,提升科学产能比例。要按照节水、环保、高效的原则,继续推进煤炭焦化、气化、煤炭液化(含共炼)、煤制天然气、煤制烯烃等关键技术攻关和示范,提升煤炭综合利用效率,降低系统能耗、资源消耗和污染物排放,实现清洁生产。

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要“十三五”规划纲要》中,将“煤炭清洁高效利用”列为九项重大工程之一,强调“优化建设国家综合能源基地,大力推进煤炭清洁高效利用。”特别是,在“专栏11”中,将“低阶煤中低温热解分质转化”列为国家“十三五”时期“能源发展重大工程”和“能源关键技术装备”,蒙东区作为我国重要的褐煤基地,在对其进行分质利用时,要联合油品、天然气、化学品和电力一体发展,实现利益最大化。

2.4 威胁分析

国家相关政策的出台及相关产品的需求及煤清洁技术的发展虽然给煤炭的清洁高效利用提供了机会,但是最近油价的低迷、日益严格的环保标准和公众对于环保问题的关注,以及很多技术的不完善也使煤炭清洁高效利用面临一定的困境,面对环境容量指标、用水指标的限制,虽然在产生1 GJ相同热量时,煤制天然气、褐煤提质产生的CO2要比褐煤直接燃烧所产生的CO2要少,但环保标准的提高,促使相关企业必须加大对环保技术和设施的资金投入,这就会使得企业收益偏低,加重企业的财政负担。

其次,虽然中国的资源状况为富煤少气贫油,但一旦有大的油气资源被勘探发现,相关企业的负担会更加重大,必然受到极大的冲击,且已有勘探表明中国页岩气储量巨大,若页岩气开发技术成熟,页岩气的获得将更加容易,这也将对相关企业造成威胁。同时,相关的其他清洁能源也在相继研究开发当中,一旦相关技术上获得突破,对未来的煤化工行业的冲击也会巨大,因此应对给予足够重视。

3 蒙东区褐煤开发利用SWOT分析

前面,我们详细列举了蒙东区褐煤清洁高效利用优势、劣势、机会和威胁。蒙东区未来褐煤清洁利用面临方法面面的问题,利用SWOT方法分析,其面临的优势有褐煤资源丰富,开采成本低,区域内褐煤清洁利用示范项目已取得一定成效,水资源相对丰富;劣势有蒙东区多为草原和沼泽地貌,环境容量小,生态脆弱,褐煤清洁利用技术不成熟,还需要突破,产品输出通道缺乏;机遇有国家以及当地政府都出台相关政策支持,相关煤制产品需求的增加,受到国家和自治区的各种政策保护,发展前景乐观;挑战有国际油价低迷及相关产品对煤质产品的冲击,国际碳排放标准对项目实施的威胁。

SO战略:即优势机会战略,蒙东区褐煤资源丰富,且埋藏浅,开采成本低,国家和地区也都出台了相关政策保障其清洁高效利用,因此应抓住国家和地区政府为能源转型而制定的一系列优惠扶植政策,和发展政策,变资源优势为竞争优势和经济优势。

WO战略:即劣势机会分析,蒙东区褐煤资源储量大,而褐煤煤质差,燃烧易造成环境污染,且利用效率低下,随着日益严格的环保标准和公众对于环保问题的关注,其清洁高效势在必行,因此蒙东区因重点研发褐煤清洁高效转化利用技术,以提高煤炭综合利用效率、促进煤炭利用方式改革为重点,推广煤炭工业产业化,使煤炭深加工产业成为资源节约型、环境友好型产业。

4 结论与建议

综合而看,蒙东区褐煤清洁利用外部发展机遇好、内部煤炭资源优势明显,在现有条件基础下,充分发挥本地褐煤资源优势,推动区域经济发展,是蒙东区发展的必然选择。在侧重SO战略前提下,蒙东区还应多元经营,提高煤炭资源综合利用,加强煤炭深加工,努力发展循环经济,延长煤炭产业链[5,10]。

为了谋求地区的长远发展,蒙东区因抓住机遇,变资源优势为竞争优势和经济优势,在国家和地区政府的一系列优惠扶植政策下,利用新型煤化工的先发优势,充分利用劣质煤炭资源就地转化,扶持内蒙古相关企业,使之做强做大,促进区域经济健康、快速发展,同时淘汰落后产能,为褐煤清洁高效利用提供足够的环境容量,蒙东区应抓住机会,继续发展褐煤的清洁事业,做到示范先行,坚持科学合理布局,统筹考虑各种化工产品的市场需求,结合煤、水资源分布,及环境要求,优先在褐煤资源丰富、综合条件配套好的地区发展[11]。

随着日益严格的环保标准和公众对于环保问题的关注,为了谋求地区的长远发展,蒙东地区应加强褐煤的基础性质研究,为其开发利用奠定基础,同时建立起褐煤资源工业利用评价体系,大力推广煤炭洗选工业,外销高附加值煤种,就地转化低附加值煤种,重点研发褐煤清洁高效转化利用技术,同时淘汰落后污染企业,优化煤化工产业链,加强褐煤利用管理。要推进煤炭分质综合利用等煤炭深加工的新模式,推进煤化工与发电、石油化工、钢铁、建材等产业间的整合,使煤炭利用价值和经济价值实现最大化,同时要发挥自身的煤炭资源优势,延长下游产业链,完善产品,生产多类型的煤基化工产品。

同时为了谋求蒙东地区的长远发展,要注重对优秀领域人才的引进,也要注重现有人才的保障和培养,在培养人才的同时,也要建设更强的研发团队,发展煤产业,要坚持发挥政府宏观调控与市场配置作用相结合,建立健全煤炭深加工产业管理体制机制,加快煤炭深加工产品相关标准制定工作。

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StudyonthedistributionanddevelopmentstrategyofligniteresourcesineasternInnerMongoliadistrict

QIN Pengzhen1,ZHAO Ting2,ZHOU Fengying2,WANG Anjian2,YAN Qiang2,LIU Chao2,LIU Yifei1

(1.School of Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083,China;2.Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China)

China is rich in coal resources,occupies an important position in the world,the total resources of the world’s second.The distribution of resources is relatively concentrated,mainly in the Inner Mongolia,Xinjiang,Shanxi and Shaanxi and other northwestern regions,the performance of the North more South less,more than the East and the East less features,According to the coal,China’s coal is complete,from low-metamorphic lignite to high-quality anthracite are present,of which the largest proportion of bituminous coal reached 75%,lignite and anthracite,respectively,the proportion of 12% and 13%,although China’s coal Resource-rich,but the shortage of high-quality coal resources,and low-grade coal is rich in resources,with the eastern part of the depletion of coal resources and high-quality coal development,China’s development and utilization of lignite will become increasingly important.Eastern Inner Mongolia is the main distribution area and production area of lignite,lignite reserves are larger,but its development and utilization is facing a series of problems.Although Inner Mongolia’s coal production is the first in the country,Inner Mongolia has very little coal consumption,and a large number of lignite are transported to other areas,reducing the efficiency of coal conversion.With the development of modern economy and people’s attention to the ecological environment and the understanding of sustainable development,clean and efficient use of coal is more and more attention,especially low-grade coal.This paper focuses on the analysis of the distribution and development of lignite resources in Inner Mongolia,and analyzes the advantages,disadvantages,opportunities and threats in the clean use of lignite in Eastern Inner Mongolia District by using STOW analysis.It is concluded that the development of lignite in Eastern Inner Mongolia is good.The advantages of internal coal resources,based on the existing conditions,give full play to the advantages of local lignite resources to promote regional economic development,while focusing on the introduction of talents in the field.

lignite;development and utilization;lignite quality improvement

F407.21

A

1004-4051(2017)10-0070-06

2017-06-09责任编辑宋菲

地质矿产调查评价项目“全国特种煤资源综合评价与信息系统建设”资助(编号:DD20160189);地质矿产调查评价项目“能源安全综合研究与动态跟踪评价”资助(编号:DD20160084)

秦鹏珍(1992-),女,硕士,2017年毕业于中国地质大学(北京)地质工程专业,E-mail1558945709@qq.com。

赵汀(1975-),男,汉族,北京人,博士生,长期从事矿产研究工作,E-mail:771899460@qq.com。

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