我国煤炭综合利用现状分析

吴燕 董颖涛 徐静

（1.陕西煤田地质工程科技有限公司；2.陕西省煤田地质集团有限公司自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室；3.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司）

目前，煤炭加工及相关技术的综合利用为煤炭资源的综合利用提供了更多的途径和方式，特别是煤炭利用的综合规划、有价元素的提取、矿物分离等都是煤矿资源利用的一条重要技术路线，充分发挥煤炭企业的独特优势，煤矿开发技术路线日益清晰。

一、煤炭资源综合利用分析

煤炭资源综合利用是指煤炭资源的物质构成、特性和功能，将煤炭资源从无用变成有用、低功耗、低成本、多功能、可替换的材料，使煤炭资源和煤炭产品的综合功能和优势得到合理利用。煤炭资源综合开发与利用是在煤炭资源综合利用、煤炭深加工、多元化共同发展的基础上，实现煤炭企业集约化、简单化发展，解决煤炭资源利用率低、环境污染和开发效率低的问题。要充分发挥煤炭资源的综合效益，即经济效益目标、环境效益目标以及社会效益目标，根据煤炭资源性质特点充分利用，从根本上改变煤炭资源开发利用成本高、环境破坏大的现状。煤炭资源的有效利用主要包括产业结构调整、煤炭企业转型、降耗和利润最大化。

1.循环经济理论

循环经济本质上是一种生态经济，必须用环境保护法来指导人类社会的经济发展。循环经济坚持资源高效利用以及循环再生为原则，具有低消耗、低排放和高效率的特点。循环经济的核心是减排、再利用和再循环。根据可持续发展理念指导，传统经济发展模式转变“生产、消费和浪费”的发展模式，以最低的资源消耗与环境成本实现社会效益和经济效益的最大化。发展循环经济是21 世纪全球环境保护的重要途径，是我国全面建成小康社会，实现新型工业化的首要任务之一。自20 世纪90 年代以来，可持续发展战略已成为全球经济发展潮流。环境保护、清洁生产、绿色消费以及废弃物再生再利用等已被纳入以资源回收、避免废弃物为特征的循环经济发展战略。

2.可持续发展理论

在20 世纪70 年代，世界各国围绕“生态危机”、“石油危机”展开以“停止增长或继续发展”为主题的讨论。随着可持续发展概念成为生态环境与经济发展的重点内容，世界环境与发展委员会经过长期研究，《我们的共同未来》在1987 年正式发表，正式定义了“可持续发展”意义与概念。可持续发展不仅意味着经济发展要满足现代人的需求，而且意味着不得削弱子孙后代满足这些需求的能力，实现经济、社会、资源以及环境保护多个方面的和谐发展，它们是经济发展目标、保护自然资源与生态环境、实现可持续发展过程中不可分割的系统，就像人们赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源以及生态环境系统，能够让我们的子孙后代得以发展和繁荣。可持续发展理念的核心内容是发展，但它需要在严格控制人口增长情况、提高人们综合素质、保护生态环境和持续利用资源的条件下，实现经济和社会发展。可持续发展把发展和环境视为一个统一的整体，是协调统一的。

3.产业生态学理论

传统的工业产出生产活动模式是一个单独的生产过程，即原材料获取、产品生产、废弃物排出等生产模式，这样的生产模式应转换为综合性更强、适用性更强的生产模式，称为产业生态系统。在产业生态系统中，煤炭能源和材料消耗得到优化，废物最小化，一个过程的排放物被用作另一个过程中的原材料。在时间的转换中，我们对工业产业生产环境概念的看法和理念趋于一致。产业生态系统可以说是一个跨学科领域，主要研究产业子系统与整个自然生态系统整体之间的关系及其可持续发展。我国相关领域专家与学者针对产业生态系统提出以下科学观点。首先，系统思想。产业生态系统为产业系统的所有组成部分及其与生物圈的关系提供了系统化、全面化和综合化分析视角，并使用“物质流分析”和“生命周期分析”等系统技术进一步了解经济系统与生态系统之间存在的内在联系；其次，完整过程的概念。产业生态系统关系到产品、过程以及服务在其整个生命周期中的环境影响，而不仅仅是在局部或某一阶段；再次，长期发展的理念。产业生态系统比较侧重于长期环境适宜性，同时考虑到人类和生态系统的长久性发展利益，同时能够更加深入了解人类对基础生命支持和再循环系统的影响，以及未来生产、资源使用和再循环技术可能对生态环境产生的影响，而不仅仅是短期的局部干扰做出应对。

二、煤炭加工和综合利用技术

1 煤炭加工领域

（1）煤炭洗选。煤炭洗选技术实际上是以人工和机械设备等物理方式或化学手段从煤中去除矸石或其他杂质的过程，大大提高煤炭质量，达到清洁、高效的综合性利用的目的，进一步实现煤炭资源的清洁利用。

（2）型煤。所谓的煤炭型煤技术，本质上是把一种或多种煤与粘结剂、固硫剂和膨胀剂按一定比例混合，经一定的压力作用，加工制成具有一定外形和物理化学性质的煤炭制品。型煤技术能够有效减少煤炭燃烧过程中产生的废弃物，以此来保护自然环境，同时能够提升工业或民用燃煤的燃烧效率。在型煤技术生产期间，应根据不同的生产工艺筛选出不同粒度的型煤，一般型煤的粒度不大于20 毫米。在干燥过程中，可以根据不同的粘合剂，充分混合后的粉煤水分会在一定程度上降低；在破碎工艺过程中，混合煤通过破碎设备转变成较小的粒度，一般会控制在3 毫米到6 毫米之间。在型煤混合工艺过程中，粘合剂经搅拌机混合后，能够在煤粉表面均匀混合。在选择使用沥青作为粘合剂，可以通过添加蒸汽进行煤粉加热。到了成型工艺阶段，用成型设备将与粘结剂充分混合，使煤炭颗粒能够成型。到了后处理程序中，利用成型机将型煤塑造成型，在达到强度要求之前，必须经过后处理程序进行处理，使型煤能够具有一定的防潮性和耐磨性。

（3）配煤。配煤技术是将多种不同类型、不同质量的煤混合在一起，生产出一种“新类型”的煤炭。由于不同类型的煤炭性质存在差异，而配煤技术可以提高混合煤燃烧的利用率，减少废弃污染物，使各种煤炭设备不再受到单一类型煤炭材料的限制，全面提高煤炭资源的综合利用率，降低煤炭资源利用成本。

（4）水煤浆。水煤浆技术的出现始于20 世纪70 年代。由于石油资源逐渐减少，导致全球经济发展受到巨大的负面影响。全球各国都认识到石油、天然气等能源面临枯竭问题，因此再次强调煤炭资源的清洁利用技术。水煤浆技术作为目前最具性价比的煤炭清洁利用技术，水煤浆是当前一种新型的燃烧材料，可以做到利用煤炭来代替石油。与传统燃煤技术相比，水煤浆技术具有明显的节能性。普通中小型燃煤锅炉采用水煤浆作为燃烧材料，可降低30%以上的煤炭资源消耗量。不仅如此，水煤浆燃烧产生的废弃物中灰分与含硫杂质比例低，燃烧利用率高，对于粉尘颗粒、二氧化硫等废弃物的排放量也明显低于单一化的煤炭材料燃烧以及石油产品燃烧。当前，我国环保水平的不断提高，以水煤浆代替石油，或是以水煤浆取代煤炭具有广阔的应用和推广前景。

2.煤炭转化领

（1）煤气化。煤炭在燃烧过程中将会产生大量固体污染物，会导致严重的环境污染。煤气化技术可以有效地把煤炭转化为清洁能源，有效减少煤炭燃烧产生的废弃物，降低大气环境污染问题，从而使煤炭的综合利用效率有所提升。简而言之，煤气化技术是将处理后的煤炭转移到气化炉等容器中施加一定温度和压力，以一定的流动方式（固定床、流化床、气流床）将其与空气或氧气、蒸汽进行反应后转化为气体，以产生粗制的水煤气。接下来，把粗制的水煤气通过脱硫脱碳等技术工艺进行进一步处理，从而获得一氧化碳气体。利用煤气化技术产生合成气体，能够用于民用燃气、电厂发电、化工生产等多个领域。

（2）煤液化。煤液化技术能够把煤炭转化为液体燃料。从技术层面来说，煤液化技术主要包含直接液化与间接液化两种技术工艺，其中直接液化生产工艺能够把煤炭、氢气以及催化剂进行混合反应，经过裂变将煤炭转化为液体燃料；间接液化生产工艺能够把煤炭作为生产原材料，把煤炭气化并转化为合成气体，之后利用催化剂的反应作用催化生成碳氢化合物、醇染料以及相关产物。两种煤液化技术相比，煤炭直接液化技术操作要求比较高，但是直接液化生产出的煤炭产品相对均匀且单一化，生产成本高。煤炭液化技术是当前我国煤炭产业向高科技产业转型的关键技术，能够减少煤炭燃烧带来的环境污染问题，并且能够充分利用我国丰富的煤炭资源优势，推动我国社会经济发展。此外，煤液化技术可以生产优质汽油、柴油和航空油，生产成本低于进口石油。

3.煤炭开采利用过程中煤系矿产的综合利用

（1）煤层气开发技术。煤层气被称为煤矿瓦斯，主要储存与地下煤层之间，主要由甲烷构成。甲烷通常附着于煤炭基质粒状物表面上，是作为煤炭资源的半生矿产资源而存在的，是天然气的一种重要存在形式。煤层气是我国宝贵的能源储备，煤层气燃烧后产生的热量是普通煤的2 到5 倍，并且煤层气在使用过程中几乎不产生废弃污染物，这是一种高品质的工业生产燃料以及民用生活燃料。煤层气的开采一般有地面钻井开采和井下瓦斯抽放系统抽出两种方式。

（2）煤矸石综合利用技术。当前我国最多的工业废物是煤矸石，煤矸石综合利用技术是现阶段我国一项长期经济政策。煤矸石长期堆放造成土地资源的损失，而且容易导致自燃事故、空气污染以及水环境污染等问题。煤矸石综合利用主要集中在煤矸石的大规模再利用上，把煤矸石在发电行业、建材领域、回填等无公害处理方面的利用作为发展重点。然而，我国煤矸石再利用技术水平和机械设施相对比较落后，煤矸石二次开发利用在技术要求方面高，导致煤矸石综合利用效率比较低。在技术工艺支持下有效提高企业在煤矸石综合利用方面的经济价值，提升企业经济收益，促进环境保护目标的实现。

三、煤炭深加工与综合利用的科学策略

1.全面完善煤炭产业政策，调节价格体系

目前，社会各界对于环境保护重要性的认识日益增强，我国政府方面也在不断加快制定相应的环境保护政策。我国环境保护政策在制定过程中将“低碳”一词作为重点，这无疑是煤炭行业发展的一大障碍。鉴于此，制定相应的煤炭发展政策将直观关系到煤炭行业的发展。进一步加强煤炭政策管理，加强煤炭价格体系调整的主要目的是防止大规模煤炭资源开采行为。在调整煤炭价格体系时，我们应始终遵循相关的价值规范，并以煤炭价格的内部结构为基点。煤炭产品的价格可以分为两大点：一方面是煤矿的生产成本和相关企业的合法利润，应为企业所有；另一方面是煤炭资源经济附加值，应为国家和整个社会所有。在对煤炭价格体系进行科学调整后，煤炭资源增值部分可分为两部分：大部分为国有，其余为企业所有，这样的方式能够彻底解决煤炭生产和加工过程中资源耗损利益驱动。

2.积极转变观念意识，增强深加工及利用思想

通过环境保护政策指导，“低碳”已成为煤炭行业发展的关键推动力。为了能够减少煤炭应用产生的二氧化碳排放量，煤矿生产企业应注意积极转变观念，树立科学的煤炭深加工利用的思想和理念。以中国煤炭资源丰富的山西省来说，煤炭资源年出口量有1.5 亿吨。同时，在煤炭资源转移的情况下，煤炭产品类型比较单一，内部结构基本相似，缺少更加完善的煤炭产品营销模式。有鉴于此，地方政府有关部门和煤炭生产企业应注意思想观念的转变，培养正确的生态环保意识和资源开发利用意识，以科学的角度来进行煤炭资源利用，从而改变煤炭产业发展现状。

3.加大科技投入，促进煤炭加工科研事业发展

在煤炭深加工和综合利用过程中，科技手段利用不足，造成这一问题的主要原因是我国政府在煤炭行业发展方面的投资相对较少，而煤炭生产企业仍然不是科技投入的主体。对于煤炭行业发展来说，煤炭企业技术开发经费所占比例不高。科学技术作为当今社会发展的第一生产力，在煤炭企业中加大科技投入尤为重要。为了提高煤炭深加工活动及煤炭开发利用的效率和质量，必须取得国家和企业资金以及技术的支持。只有这两个因素的有机结合，才能促进煤炭科研事业的高质量发展，保持我国煤炭产业链的稳定增长，充分利用有限的煤炭资源。

4.全面开展煤炭深加工及利用的新兴局面

当前，社会呈现出现代化的趋势，经济发展达到了高潮。在煤炭资源深加工利用中，要注意及时抓住机遇，促进煤炭行业产业进一步发展。具体来说，在煤炭企业的运营发展的同时，要注重科学创新和深加工利用技术的开发，严格依法办事，积极创建示范企业，科学经济地利用煤炭资源，以开创其深加工利用的新局面。

四、结束语

煤炭作为一项重要能源和矿产资源，我国国民经济70%以上能源都是依靠煤炭资源来支撑。从煤炭资源的整体利用出发，优化选矿项目和相关技术的资源利用，实现煤矿生产企业经济效益最大化、煤炭资源利用最大化也是当前我国煤炭行业面临的新形势和新任务。根据我国煤炭资源特点和政府相关政策，借鉴国外成功经验，以科技手段来解决关键技术问题，全面发展煤炭资源深加工技术，提升煤炭废弃物综合利用效率。通过全面完善煤炭产业政策，调节价格体系，积极转变观念意识，增强深加工及利用思想，加大科技投入，促进煤炭加工科研事业发展，全面开展煤炭深加工及利用的新兴局面。从多方面入手来优化煤炭产业结构，实现循环经济发展，充分利用煤炭资源，注重生态环境保护的同时，提升资源循环利用率，实现可持续发展目标。