基于循环经济的中国煤炭产业发展模式研究

王 纲,李虹丽,王 晋

(1.中国矿业大学应用技术学院,江苏徐州221008;2.华北科技学院,河北三河065201)

煤炭产业是我国重要的基础产业。同时,我国的能源储量、能源结构,以及生产和消费结构决定了我国现阶段的能源供应格局以煤炭为主,而且在未来相当长的时期内,这一格局不会发生改变。然而长期以来,煤炭资源的大量开发,导致了矿区的环境逐渐恶化,煤炭资源型城市的污染问题也日益严重。从长远来看,传统的煤炭开采模式,必将导致能源短缺、环境污染和自然资源的耗竭。循环经济要求在煤炭资源不断循环的基础上发展经济,达到“低开采、高利用和低排放”,使整个经济系统在生产和消费的过程中不产生或者产生极少量的废物。循环经济对传统煤炭开采的核心要求是:降低煤炭的开采量,提高煤炭利用率,减少废弃物,实现煤炭资源开发的清洁生产和生态化。[1]

1 基于循环经济的煤炭产业发展基本思路

1.1 煤炭产业发展循环经济的原则

根据国家发改委煤炭行业循环经济课题组的研究成果,煤炭产业发展循环经济的指导思想为:以科学发展观为指导,以优化煤炭产业发展模式为核心,以清洁、高效、安全为目标,提高煤炭资源回收率和利用率,推广煤炭的清洁利用,减少环境污染,促进煤炭产业可持续发展。煤炭产业发展循环经济的基本原则为:

1)“3R”原则。即减量化 (reduce)原则、再利用 (reuse)原则、再循环 (recycle)模式。减量化原则,要求煤炭企业在生产过程中提高煤炭的回收率,并减少煤泥水、煤矸石等污染物的排放;再利用原则,要求煤炭企业尽可能对开采的煤炭进行深加工,延长煤炭产业链条,清洁、高效地使用煤炭资源;再循环原则,要求煤炭生产和消费部门对废弃物进行资源化再利用,使废弃物重新变成可利用资源。

2)全程化原则。即在煤炭开采与开发的过程中,在重视煤炭资源的高效利用的基础上,同时也要重视煤炭资源的高效开发与高效回收。并且在煤炭开采利用的过程中,要实现废弃物的全程减排。

3)全面化原则。即煤炭产业要重视废弃物的全面利用,不仅要重视煤炭生产中过程中产生的废弃物,也要重视煤炭消费过程中中产生的废弃物,同时还要重视土地资源的保护以及煤炭与其共伴生矿物全面开发利用。[2]

1.2 煤炭产业发展循环经济的思路

1)煤炭企业是循环经济中的小循环

煤炭企业要提高煤炭资源的回收利用率,实现集约化生产,这就要求煤炭企业寻求适合我国国情和企业自身情况的开采方式,提高煤炭开采率,制定合理的规章制度,对生产方式落后、资源回收率低的矿井进行改造和限制。

同时,企业还要从装备、技术、工艺等方面,对自身的生产状况进行实质性的改变与调整,优化产业组织,建设高产高效的矿井。

2)煤炭资源型城市是循环经济中的中循环

大气污染是很多煤炭资源型城市面临的普遍问题,因此,煤炭资源型城市要实现清洁燃煤。推广清洁、先进的燃煤技术,是提高能源效率、保护环境的重要手段。煤炭资型城市还要推广烟气净化技术、发展粉煤灰的综合利用技术,并应用先进的发电技术,以彻底减轻环境的污染问题。

3)社会是循环经济中的大循环

我国社会要彻底改变“先污染后治理”的思路,变分散治理为集中控制,变末端治理为源头控制,减少煤炭消费过程中的污染和浪费。

全社会要积极推进清洁能源的使用,进行煤炭消费结构的调整。要大力推广无烟煤的无烟燃烧技术;要调整能源的消费结构,逐步降低煤炭在一次能源消费中的比例;同时,还要实现煤炭的清洁贮存和运输。[3]

2 基于循环经济的煤炭产业发展模式

根据煤炭开采过程中产生的废弃物特征、矿区的资源条件和煤炭企业外部环境,煤炭产业发展循环经济可以在企业、企业群体和社会三个层面来实现。

煤炭企业内部的循环经济属于微观层次上的循环经济。企业场地内可以配套建材生产线和热电厂,矿井开采的煤矸石、煤泥等固体废料可以用作燃料供电厂使用,电厂产生的灰渣又可以作为建材的原料供建材生产线使用。井下废水经过处理可以作为水源供给电厂和矿井进行二次利用。这样就实现了煤炭开采废弃物的清洁循环。企业的新建矿井在设计规划时,就要同步建设资源利用的循环经济项目。

煤炭企业间的循环经济属于中等循环经济。根据矿井分布情况合理布置一定规模的建材厂、热电厂等废物综合利用型企业,形成资源共享和副产品互换。煤矸石、煤泥集中作为燃料供给热电企业,热电企业为煤炭生产企业提供热能和电能。同时,加强矿区环境综合治理,以土地复垦类型的矿区生态重建示范基地,逐步形成与生产同步的生态恢复建设机制。

煤炭企业和社会之间的循环经济,比较符合煤炭资源型城市的实际状况,其废弃物资源丰富,矿井开采时间较长。煤炭企业仅靠自身的力量难以形成规模化的循环经济体制,政府可以采取多种经营方式和多种融资渠道,根据本地区的实际情况,将各种煤炭生产废物集中利用作为综合原料,形成规模化和集约化的“资源—产品—消费—再生资源”的整体社会循环,真正实现完整的循环经济体系。

3 基于循环经济的煤炭产业链构建

目前,一些发达国家的循环经济体系,已经将生产和消费有机地联系了起来。这种联系,一是企业内部的清洁生产和资源循环再利用的结合;二是企业间或者产业间的工业网络;三是资源型城市和整个社会的废物回收再利用体系。

按照“企业—企业间—产业间”的简单模式建设循环经济的产业体系,必然需要延长产业链条。循环经济产业链是模仿自然生态系统,运用循环经济原理,对企业内部产生的污染物进行综合利用,实现物质的闭路循环和能量的梯级利用。设计循环经济产业链,应从技术、环境和经济三方面进行考虑,技术上尽可能先进,环境上尽量避免或者减少污染,经济上保障企业利益。[4]

对煤炭产业进行产业链设计,对煤炭资源进行深加工,实现废物的减量化、再利用、再循环,具有明显的环境效益和经济效益。依托洗精煤,以焦化厂作为产业链中的主要环节,把废物综合利用作为主线,把发电厂作为能量流动的纽带,设计煤炭产业循环经济产业链。

煤炭自身的特点决定了煤炭产业辐射的领域广泛,涉及建材、电力、化工、冶金、深加工等多种行业,多个领域。为此,在进行以煤炭为核心的循环经济体系研究时,应将那些规模较小、受辐射强度弱的领域舍弃,重点研究规模大、受辐射程度强的领域。

4 煤炭产业循环经济的核心技术简介

4.1 洁净煤技术

洁净煤技术 (CCT)包括直接燃煤洁净技术、煤转化为洁净燃料技术,是煤炭工业发展的方向。它通过煤炭开发、加工、燃烧和污染控制技术,使煤炭达到最大限度的利用,同时将污染控制在较低水平。

在中国,洁净煤技术主要由以下五大领域构成:燃前技术、燃中技术、燃后技术、转化技术、煤层气及煤系废弃物利用。

中国作为以煤炭为主要能源的国家,发展洁净煤技术的必要性和紧迫性不言而喻。中国经济正处于新一轮发展的上升阶段,在投资需求逐渐加大的同时,能源短缺问题也逐渐显现,煤炭开发综合利用技术有巨大的发展潜力。根据我国的国情,发展洁净煤技术的重点应该是:在较短时间内,显著提高煤炭利用效率、有效控制污染物排放技术,能对当前和未来优化能源结构发挥作用,利于解决石油供需矛盾、保障能源安全并有长远发展前景的技术。

4.2 煤炭清洁生产技术

煤炭清洁生产包括煤炭清洁开采、清洁转化、清洁燃烧。煤炭清洁开采要求在生产优质煤炭的同时,把对矿区内部的污染降到最小化。煤炭清洁转化技术包括煤的气化、液化、煤气化联合循环发电及燃煤磁流体发电技术。煤炭的清洁燃烧技术包括煤炭燃前处理净化技术、煤炭燃烧中净化技术和煤炭燃烧后净化技术。[5]

4.3 煤炭开采伴生物的综合利用

煤炭开采伴生物的综合利用,包括煤矸石的综合利用、煤系共伴生矿产的综合利用、煤泥的综合利用和粉煤灰的综合利用。

煤矸石是煤炭开采和加工过程中排放的废弃物,主要有煤层开采产生的煤矸石、煤层中的夹矸、混入煤中的顶底板岩石等。煤矸石占用大量耕地,同时,堆积的煤矸石山不仅对环境造成污染,也破坏自然景观,形成扬尘,污染地表水和地下水。将煤矸石应用于农业,可以作为有机复合肥和煤矸石微生物废料,同时还可以用煤矸石改良土壤,用煤矸石发电,生产建材原料等。

煤系共伴生矿产主要有煤系高岭土、煤系硫铁矿、煤系石英岩类矿物。这类矿产,可以应用于制造玻璃、陶瓷材料,还可应用于冶金工业。

煤泥可以直接成浆使用和干燥成型利用,也可以直接燃烧发电、制成型煤、水煤浆、气化、井下充填、制造化工产品等。

粉煤灰属于火山类物质,能发生火山类反应。其产生量一般为燃煤量的10%～50%。粉煤灰不仅污染大气环境,也会造成土壤和水体污染。将粉煤灰利用在建材方面,可以作为混凝土的基本材料。[6]

5 结论

我国传统的煤炭开采方式,由于向自然过度索取,导致了生态退化、自然灾害增多、环境污染严重,给人类的健康带来了极大的损害,在发展经济的同时,也付出了巨大的环境代价。发展循环经济,不仅可以降低能耗,降低成本,而且可以以最小的环境和资源成本,取得最大的社会经济效益。因此,发展循环经济是实现可持续发展的本质要求,是煤炭产业贯彻落实科学发展观的重要措施。

同时,发展循环经济是实现煤炭产业经济和环境保护的根本出路,也是实现煤炭资源合理开发和综合利用的根本出路。所以,我国的煤炭产业应该摒弃传统的生产方式,大力发展循环经济,实现高效清洁的煤炭生产。

[1] 张瑞,郝传波.循环经济与中国煤炭产业发展 [M].北京:新华出版社,2006.

[2] 耿殿明,宋华岭,等.矿区可持续发展的战略模式与实现途径 [J].中国煤炭,2005(1):25-26.

[3] 赵淑英,王鑫.我国煤炭循环经济产业链发展模式研究[J].中国矿业,2009(3):52-55.

[4] 周仁,任一鑫.煤炭循环经济发展模式研究 [J].发展论坛,2004.

[5] 张久铭,梁亚红.资源型城市经济可持续发展的理性思考[J].生态经济,2007(7):76-78.

[6] 刘金平,张幼蒂,杨会俊.绿色开采的矿产资源价值 [J].中国矿业大学学报,2004,33(2):233-236.