我国煤炭开发和利用中存在的问题和发展建议

程城

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁沈阳110015）

我国煤炭开发和利用中存在的问题和发展建议

程城

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁沈阳110015）

分析了我国煤炭开采方式粗放、利用效率低、污染严重等问题。在此基础上，提出了我国煤炭清洁高效开发和利用的发展建议：科学规划煤炭开发规模，全面提升生产技术水平，推行煤矿绿色高效开采，深入发展矿区循环经济，大力发展煤炭洗选加工，建立煤炭质量评价机制和用煤标准，提高煤炭加工转化水平，控制煤炭污染物排放和碳排放。

煤炭开发；煤炭利用；清洁高效；减少污染

0 引言

长期以来，煤炭是我国消费的主要能源。2015年，煤炭的消费量占我国能源消费总量的64.0%，产量占一次能源生产总量的72.1%。最近几年，由于经济增速放缓，国家进行产业结构的升级转型，大力发展风能、核能、太阳能等清洁能源，煤炭的消费比重不断降低。但是，由于我国“富煤、少油、少气”的能源特征，以及目前经济仍然处于中高速发展阶段，能源需求量相当大，在未来的一段时间，煤炭仍然具有不可替代的地位。

然而，我国煤炭的开发和利用存在诸多问题，增长方式粗放，开发布局不合理，资源利用效率低下，严重破坏生态环境。为此，国家能源局联合环境保护部、工业和信息化部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，旨在实现煤炭资源绿色开发，利用率高、安全有保障、经济效益好、环境污染少和可持续发展的目标。在这种情况下，深入分析我国煤炭开发和利用过程存在的问题，加快煤炭高效清洁开发利用，不仅是优化能源结构、保障能源安全、改善环境现状的重要举措，也是推动我国能源生产和消费革命，实现可持续发展战略的必然选择[1]。

1 煤炭开发和利用中存在的问题

1.1 开采效率低，破坏生态环境

在煤炭开采过程中，煤矿企业一味地追求煤炭产量，缺乏科学合理的勘察、设计和规划，没有针对不同结构的煤层选择不同的开采方式。各种中小煤矿未批先建或者批小建大，并且主要依靠人力进行开采，开采技术落后、效率低下。煤炭开采使得矿区的土地沉陷、裂缝，破坏了土地和植被，同时大量煤粉、悬浮物和微生物进入地下水，造成了水资源的污染。矿井中的甲烷、一氧化碳等气体直接排放，煤矸石、煤泥、粉煤灰等副产品随意堆放，既浪费了资源又造成环境污染。随着煤炭资源被开采完，地区经济缺乏新的增长点，陷入停滞状态。相关责任主体在煤炭开采完后未采取措施对沉陷区进行整治或者修复矿区生态。

1.2 煤炭洗选率低，缺乏完善的用煤标准

目前，我国原煤的洗选比率一直保持在较低水平，煤炭品质低，产品结构单一，产业链短。在煤炭使用方面，我国没有建立起完善的用煤标准，多数用煤设备基本上都使用原煤工作，无法获得满足设备性能和设计要求的精选优质煤，设备的使用寿命和效率大大降低。监管部门虽然对煤炭的灰分和含硫量等指标作出要求，但是相应的标准过低，并且缺乏严格的监督管理，使得煤炭用户不愿意使用价格高昂的洗选煤。

1.3 加工转化水平低，缺少污染物控制

在我国的煤炭消费结构中，每年有将近30%的煤炭用于终端消费，中间消费的煤炭主要被用于发电和供热。因此，我国煤炭加工转化水平较低，煤炭主要作为燃料使用，综合利用效率低，导致煤炭资源消耗和污染物排放水平居高不下。另外，在污染物控制方面，地方政府为了当地的经济增长没有进行有效的监管。企业的污染物控制技术落后，常常是只能对单一污染物进行控制，没有办法实现多种污染物的联合控制。

2 大力推行煤矿科学、绿色开采

2.1 科学规划，高效开采

在煤炭开采方面，我国的煤炭企业应该转变开采理念，摒弃单纯地追求开采量的粗放开采方式，转而在科学发展观的引领下实现科学、高效地开采。首先，煤炭企业根据煤炭的市场需求，在满足相应的资源、人力、技术和装备标准的前提下，科学合理的确定煤炭产能。重点开发煤炭储量丰富、质量优良的煤矿，尽量减少对急倾斜、极薄和极深煤层的开采，限制高硫煤矿的开采。其次，政府立足于国家发展战略，对神东、晋北、蒙东等14个亿吨级的特大型煤炭基地加大投入力度，对原有的大中煤矿进行升级改造，完全淘汰生产技术落后的小煤矿、小煤窑。严格落实开矿审批制度，坚决打击擅自开矿、擅自扩大煤炭产能等违法违规行为，对未批先建，批小建大的煤炭企业进行严厉查处。最后，在煤矿建设和煤炭开采过程中，要积极引入先进、绿色的生产技术，依靠信息技术和高新机械装备，努力实现煤炭生产的自动化、现代化和信息化。煤矿开采过程中尽量较少工作面个数，合理安排生产工序，提高开采效率，同时对矿井进行实时监控，减少煤矿事故的发生。

2.2 绿色开采，发展矿区循环经济

煤炭企业在开采煤炭的过程中要注意保护矿区的生态环境，同时深入发展矿区循环经济，实现资源开发、生态和社会效益最大化。在煤矿设计时就要充分考虑矿区水资源、土地资源的承载能力，避免由于不合理开采、过度开采导致一系列不可逆的生态环境破坏。在煤炭开采过程中，要因地制宜，遵循矿区的自然地理特征，采用不同的开采技术，包括：保水开采技术、充填与条带开采技术、采场围岩控制技术和煤与瓦斯共采技术等[2]。科学利用采煤所产生的副产品和共生资源，减少环境污染，提高资源的利用效率。例如，使用煤矸石、灰渣对沉陷区进行回填，或者烧结砖、生产水泥，提高煤矸石的利用率；对矿井水进行处理、再生利用，提高水资源的利用效率；利用粉煤灰作为混凝土的掺合料等等。对于开采之后的矿区，政府要明确恢复矿区生态环境的责任主体，制定生态环境治理的规划和方案，同时发掘当地其他丰富资源，发展生态农业和旅游业等适宜产业，实现产业升级转型。

3 积极推动煤炭清洁、高效使用

3.1 大力发展煤炭洗选加工

原煤经过洗选之后，可以去除煤炭中含有的大部分杂质，提高能源的使用效率。研究表明：炼焦煤的灰分降低1%，炼铁的焦炭耗量降低2.66%，炼铁高炉的利用系数可提高3.99%；合成氨生产使用洗选的无烟煤可节煤20%；发电用煤灰分每增加1%，发热量下降200～360 J/g，每度电的标准煤耗增加2～5 g；工业锅炉和窑炉用洗选煤，热效率可提高3%~8%[3]。因此，政府应该大力发展煤炭洗选业，推动煤炭产品由单结构、低质量向多品种、高质量转变，延伸煤炭企业的产业链[3]。煤炭企业在矿区附近建立煤炭洗选工厂，直接对开采出来的原煤进行洗选，提高原煤炭产品质量和附加值。同时，积极采用现代化技术和机械设备，推动选煤厂向大型化、专业化、模块化方向发展，不断改进煤炭洗选工艺，提高洗选效率。

3.2 建立煤炭质量评价机制和用煤标准

完善的标准和评价机制对实现煤炭高效清洁利用具有引领作用，可以“倒逼”煤炭质量提升。政府要建立健全煤炭质量评价机制和管理体系，依据煤炭的热值、灰分、含硫量等划分等级，针对不同用途的煤炭制定相应的使用标准。限制硫分、灰分含量高的煤炭在京津冀、长三角、珠三角等经济发达地区使用。严格落实煤炭质量管理标准，推动企业根据煤炭用途、设备性能和技术要求选择不同的动力煤产品。这样既可以降低低热值和含硫量高煤炭的使用量，显著提高煤炭综合利用效率，又可以减少大气污染物的排放。

3.3 提高煤炭加工转化水平

发展煤化工产业，将煤炭深加工转化成液体、气体燃料和化工原料是提高附加值，提高煤炭资源利用效率的一种重要方式，同时也可以大大降低对环境的污染，实现煤炭的清洁化使用。目前比较成熟的煤炭加工转化技术包括以下几种：①煤炭气化技术。在一定的温度和压力条件下，煤炭与水蒸汽、空气、氧气等气化介质发生一系列的部分氧化还原反应或者直接发生可控制的燃烧，生成一氧化碳、氢气、甲烷的混合气[4]。②煤炭液化技术。在氢气和催化剂作用下，将煤炭裂化成液体燃料，或者将煤炭气化之后的混合气经过化学加工转化成液体燃料、化工原料和产品。③煤炭焦化。将煤在隔绝空气的条件下，经过高温干馏，获得焦炭、煤气、煤焦油等化工产品。④煤制烯烃。将煤炭气化之后生成的混合气，经过变换、净化制成甲醇，最后通过甲醇合成乙烯、丙烯等烯烃。目前，中国的煤气化、煤液化、煤焦化和煤制烯烃等技术已经取得了一定的突破，形成了一批拥有自主知识产权的科技成果，未来需要向着大型化、煤种适应性宽、关键材料和重要装备国产化的方向发展[5]。

3.4 控制煤炭污染物排放和碳排放

煤炭使用过程中产生的主要污染物包括烟尘、二氧化硫、氮氧化物以及重金属，同时向空气中排放大量的二氧化碳。控制煤炭污染物排放，实现煤炭的清洁化利用，需要国家、地方政府和企业的密切协作、共同努力，需要政府出台一系列的配套政策，需要煤炭企业解决许多技术难题。

首先，政府要制定严格的环保法规和空气质量标准，严格落实煤炭污染物排放许可制度；其次，中央和地方要对污染物排放实施双重监管。地方政府严格监督各辖区煤炭企业的硫氧化物、氮氧化物和粉尘排放量，对于污染物排放超标的企业严厉查处。环保部对地方政府的执行情况进行监督，破除环保执法的地方保护主义；最后，政府需要对煤炭企业研究和应用减排技术提供补贴和资助，大力推广成熟的污染物控制技术，建立一批示范性工程[6]。

煤炭企业要积极进行污染物控制技术的研发和应用，不断尝试由单一污染物控制向多种污染物一体化控制方向转变，使得煤炭的污染物控制技术达到国际领先水平。①烟尘控制技术。燃煤工业锅炉推广使用电除尘、布袋除尘和电袋混合除尘技术，同时持续改进除尘技术，以获得更高烟尘凝聚，超细粉尘捕集能力[7]。②脱硫技术。普及湿法脱硫技术，同时规范发展氨法、有机胺等脱硫技术。③脱硝技术。大范围内安装脱硝装置，不断提高低氮燃烧和选择性催化还原脱硝技术的效率、可靠性和经济性。④重金属污染控制。在现有污染物控制设施基础上，协同降低重金属污染物的排放，然后逐步发展单项重金属控制技术。

目前在国内二氧化碳的减排还没有在工业上可以应用的成熟技术。国内一些高校和科研机构针对二氧化碳减排技术的研究仍然在不断地推进，主要是二氧化碳捕集和封存技术。将煤气化之后产生的二氧化碳分离提取，获得高纯度的二氧化碳，然后综合利用或者埋藏，降低二氧化碳的排放。35MW富氧燃烧中试实验、微藻固碳技术、化学链燃烧、CO2的化学利用技术等已经取得了进展[8]。二氧化碳的减排技术未来将会是煤炭清洁化利用的一个重要研究课题。

4 结语

目前，国家对能源产业发展提出更高的要求，煤炭清洁高效地开发和利用日益受到重视。积极推进煤炭发展方式转变，不断提高煤炭资源的综合开发利用水平，是缓解资源环境压力，走可持续发展道路的必然选择，是改善民生和建设生态文明的必然要求。通过政府引导、市场推进和企业创新，我国的煤炭资源清洁高效开发和利用必将取得积极进展，煤炭行业必将迎来更加美好的未来。

［1］陈贵锋，李振涛，罗腾.现代煤化工技术经济及产业链研究［J］.煤炭工程，2014（10）：68-71.

［2］钱鸣高.煤炭的科学开采及有关问题的讨论［J］.中国煤炭，2008（8）：5-10.

［3］赵志国，张东晨，闵凡飞.我国选煤技术发展现状及对煤炭清洁利用的影响［J］.中国科技论文在线，2011（3）：215-219.

［4］李红艳.中国煤炭清洁利用技术发展概况［J］.科技创新与生产力，2010（9）：63-65.

［5］陈贵锋，罗腾.煤炭清洁利用发展模式与科技需求［J］.洁净煤技术，2014（2）：99-103.

［6］李世祥，张菲菲，王来峰.促进煤炭清洁化技术的政策研究［J］.中国矿业，2011（11）：46-48.

［7］郝吉明，王金南，王志轩.中长期煤利用中大气污染控制技术路线［J］.中国工程科学，2015（9）：42-48.

［8］陆小泉.我国煤炭清洁开发利用现状及发展建议［J］.煤炭工程，2016，48（3）：8-10.

【责任编辑：解连江】

Existing problems and suggestions for coal exploitation and utilization in China

CHENG Cheng
(China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Design&Research Institute,Shenyang 110015,China)

This article analyzes the existing problems,such as extensive mining method,low utilization efficiency and serious pollution.Based on the problems,this article proposes some suggestions for coal clean and efficient exploitation and utilization, including planning the production capacity scientifically;improving the level of production technology constantly;implementing green and highly efficient exploitation;using the recycle economy development model in mining areas;highly developing coal preparation and coal processing;establishing the evaluation system of coal quality and standards of using coal;improving the level of coal processing and conversion;controlling pollution and carbon emission.

coal exploitation;coal utilization;clean and efficient;reducing pollution

TD212

B

1671－9816（2017）02－0042－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.012

程城.我国煤炭开发和利用中存在的问题和发展建议［J］.露天采矿技术，2017，32（2）：42-44.

2016-08-30

程城（1986—），女，满族，工程师，辽宁凤城人，毕业于辽宁工程技术大学，2007年至今一直从事技术经济工作。