煤炭作為我國的主要能源,如何實現綠色開采和消費,讓其更好地為經濟社會發展和生態文明建設服務,成為全社會關注的焦點。
在近日由中國國土資源經濟研究院舉行的有關加強礦產資源節約與綜合利用的研討會上,中國工程院院士劉炯天從提高煤炭潔配度、實現綠色選礦等方面,詳細剖析了煤炭行業如何更好地支持和服務生態文明建設的問題。
劉炯天是中國煤炭學會常務理事、我國著名選礦工程專家,2009年12月當選中國工程院化工、冶金與材料工程學部院士,主要從事微泡柱分選與潔凈煤技術研究,提出旋流-靜態微泡柱分離方法,發明微泡柱分選設備與工藝,為煤炭分選與潔凈技術的發展做出了貢獻。
記者:煤炭在我國能源結構的突出地位很難改變,煤炭對于國民經濟的貢獻有多大,其消費總量在未來會有所降低嗎?
劉炯天:煤炭在我們國家的能源地位是非常特殊的,在一次能源中的比例占到70%。據2011年的統計,我國整個能源消費是20.2%。從我們國家2008年的煤炭能流圖很清楚地看出,煤炭所占的份額非常大,大量用于發電、工業和建筑,占整個能源比重達74.9%。
我國改革開放以來,經濟的高速發展與煤炭的能源支撐作用是密不可分的。GDP煤炭貢獻率指標里面包括兩部分:一個是煤炭開發,一個是煤炭利用。我們國家煤炭生產和主要利用行業對GDP總量和增量的總貢獻率分別達到15%和18%。從這個角度講,煤炭的貢獻率從經濟層面來看是非常直接,也是非常巨大的。
美國頁巖氣發展很快,但在中國,實事求是地講還是要靠煤炭。中國工程院做了一個判斷,2050年煤炭在我國一次能源中所占的比例為40%~50%,比例會有所下降,但絕對量還會上升。這兩年隨著經濟的增長,總體消費還是呈現增加趨勢的,包括進口煤炭的增加和我國自己生產煤炭的增加。
記者:煤炭行業在未來發展尤其是在生態文明的建設中,將會面臨哪些挑戰?
劉炯天:隨著煤炭產量和消費量的增加,無論是在行業內部還是國家層面,都將面臨兩個挑戰。一是生態和環境方面的挑戰。今年全國兩會代表提到“負外部因素制約中國煤炭工業的發展”。這里我舉兩個例子,一個是地層與生態破壞。煤炭主要在沉積巖層里面開采,開掘過程中造成沉積巖層里面空出一個空間,致使地層破壞乃至地表破壞,造成地面水資源受到影響;另外一個是資源利用,把好的煤燒了,不好的煤和不能燒的礦物質遺留下來,這也是一個很突出的問題。
從整體上講,我們要控制煤的消費量,但客觀上看,煤的消費量還會增加。而現實中我們的環境容量又是不容置疑的,所以一定要把煤的污染降下來。根據大氣環境達標要求,到2030年,煤炭使用過程產生的主要污染物排放要減少40%,而同期煤炭消費量占40%。因此,煤炭用量增加和減少煤炭污染這個矛盾在未來會更加突出。
第二個挑戰是經濟與市場方面的。去年以來,隨著經濟調整,煤炭面臨經濟和市場的壓力。2000年以來,煤炭生產和消費總量年均增長11.1%,到2011年達到35.2億噸,煤炭前兩年都是以每年2億噸的速度遞增,從生產到消費都保持這樣一個速度,這在全世界一方面是很了不起的業績,但另一方面也存在很多問題。
去年以來,煤炭市場需求不旺,壓力加大,競爭越發激烈。煤炭產業將會依托市場容量擴張性增長轉向競爭性增長,這對煤炭產業的影響非常大。所以,無論是從生態與環境要求還是經濟與市場條件來看,煤炭開發都遇到一個“精細化”階段,煤炭行業必須要實現全面提質與合理利用。
記者:現在業內提出了“科學產能”的概念,什么是科學產能?我國煤炭行業的科學產能占總產能的比例有多大?
劉炯天:所謂煤炭的“科學產能”,是指具有保證持續開發的儲量前提下,用安全、高效、環境友好的方法將煤炭資源最大限度采出的生產能力。煤炭的數量科學產能,是基于安全的生產,這也是生態文明。
界定煤炭的科學產能有40多個小指標,里面有一個評價體系,歸納為3個1/3。按照前兩年煤炭整體30多億噸的產量計算,也就是說,有1/3達到科學產能、有1/3通過改造后達能到科學產能、還有1/3即使改造也沒法達科學產能。所以,中國如果出十幾億噸煤炭,中國的煤炭生產量和煤質都非常好,安全性也非常好。
記者:什么是煤炭潔配度,它對提高煤炭質量、減少環境污染和促進生態文明建設有什么積極影響?
劉炯天:煤炭潔配度主要是綜合評價煤炭產品的灰分、硫分、水分等指標的高低,以滿足用煤設備要求程度的質量評價體系。這里面包含兩個意思:一是煤自身的好壞,二是煤滿足下游用戶要求、符合程度的好壞。“潔”代表煤自身的質量程度,“配”煤是作為原料,這是原料服從于生產工藝的必然過程。
煤炭潔配度的內涵包括質量問題與用戶的適配尺度。為此,我們提出一些概念——潔配度、潔凈化度和適配度。潔凈化度是煤炭自身質量的問題,適配度是下游產業怎么使用的問題。灰分、硫分代表的潔凈化程度,權重加和之后,乘上它的適配度,就形成總的指標。
煤炭灰分的降低會顯著提高潔凈化度,如果灰分從40%~25%降低到10%左右,潔配度可以從25%左右提高到75%。2005年~2010年,我國的煤炭潔凈化率不斷提高。所有煤炭在用之前都要進行加工,挖出來的煤就像采出來的原油一樣,原油不煉的話,汽車沒法燒。
我國低品質煤占了40%,這樣的現實條件決定了我國的煤炭潔凈化度并不高。要把它進一步提高,煤質提升是非常重要的。采煤安全固然很重要,但是現在涉及到煤的污染問題,煤的使用也是很重要的因素。美國的煤炭潔配度是71%,我國是33%。為什么美國這么高,我國這么低?第一個原因是我國能源結構單一。美國的煤主要就是用來發電,發電用煤的質量也很高,而我國又是民用、又是窯爐、又是化工,什么都得靠煤;第二個原因是我國資源條件差,低品質煤多。所以,我們的煤炭潔配度比美國差,不是中國人笨,是自然條件給了我們很大的限制。
記者:如何來提高我國的煤炭潔配度?
劉炯天:煤炭產品要加強市場準入。生產端、市場端,不管什么樣的煤,我們通過潔配度來設置門檻,提高市場準入。煤炭市場以競爭為主的時候可以開展這項工作,不要讓所有煤炭隨意進入流通領域。這需要政策支持,沒有強硬的政策是很難辦到的。
同時,還要依靠技術進步。煤炭產業要設立兩個門檻,一個是質量門檻,一個是技術壁壘,以推動我國煤炭的技術進步。要靠標準、靠準入、靠政策來推動我們的技術進步。
還要以煤炭潔配度為中心,全面推進提質戰略。戰略里面包括結構優化、煤質潔凈、資源保障等內容。主要包括4個子戰略:一是低品質煤資源開發戰略,二是大規模入選戰略,三是技術發展戰略,四是資源綜合利用技術戰略。特別是煤炭的綜合利用戰略,更值得關注和思考。煤有很多種,有的可以作材料,有的作化工原料,有的還可以作燃料。資源綜合利用、高效利用首先要合理利用,合理利用了就是高效利用。對煤炭來說,就是品種多樣化,消費結構多元化,最大程度地發揮煤的資源效用,提高它的轉化率和利用率,只有實現這樣的匹配才是高效利用。
記者:如何實現綠色選煤?它對綠色礦山建設的作用是什么?
劉炯天:綠色選煤的概念來源于綠色制造。綠色制造包括兩層含義,一是要為下游產業提供好的產品;二是在整個制造,就是加工、利用過程中,充分考慮到資源和環境影響。在選煤過程中,既要想法選出更高質量的煤為下游服務,又要考慮過程當中的矸石、地熱值煤、水的合理利用問題,這就要求選擇一個環境友好、資源利用高的選煤新模式。
綠色選煤就是基于水循環與資源綜合利用的煤炭高效分選。我們過去選煤就是煤炭分選,現在要把低熱值煤、石頭用掉,這才是綠色選煤。
高效分選方面,現在我們開展組分富集,進行二次資源開發。循環則是指整個礦區的水循環。資源綜合利用方面包括低品質熱的利用,和對礦物資源的利用。整體上把這兩個方面作為附加條件,賦予高效分選過程,這就是綠色選煤。
我們把選煤分成3個發展階段:洗煤時代,主要靠簡單水洗,主要是作燃料用,洗后的煤炭灰分水平為25%~28%;選煤時代,是近30年來才開展起來的,所有煤炭都要進行洗選,選后的煤炭灰分水平8%~10%;綠色選煤時代,選后的煤炭灰分水平3%~5%。
綠色選煤包括“一主兩輔”系統。“一主”就是高效分選,“兩輔”就是水循環和礦物利用,這樣就形成一個綠色選煤系統。綠色分選就是要排低熱值煤、排矸石,并且將他們都用掉。只有我們的礦山地沒有塌陷,所有廢物都用掉了,這才是綠色礦山了。
煤礦從單一采礦到資源綜合利用,現在形成一個產業,這是一個非常好的模式。以選煤為主,到矸石、高嶺土、粉煤灰利用和水循環,整個形成一個產業園區。這是今后煤炭工業的發展方向,也是建設綠色礦山的必然要求,現在許多煤炭企業已經在朝著這個方向努力。