基于循環經濟的中國煤炭產業發展模式研究

王 綱,李虹麗,王 晉

(1.中國礦業大學應用技術學院,江蘇徐州221008;2.華北科技學院,河北三河065201)

煤炭產業是我國重要的基礎產業。同時,我國的能源儲量、能源結構,以及生產和消費結構決定了我國現階段的能源供應格局以煤炭為主,而且在未來相當長的時期內,這一格局不會發生改變。然而長期以來,煤炭資源的大量開發,導致了礦區的環境逐漸惡化,煤炭資源型城市的污染問題也日益嚴重。從長遠來看,傳統的煤炭開采模式,必將導致能源短缺、環境污染和自然資源的耗竭。循環經濟要求在煤炭資源不斷循環的基礎上發展經濟,達到“低開采、高利用和低排放”,使整個經濟系統在生產和消費的過程中不產生或者產生極少量的廢物。循環經濟對傳統煤炭開采的核心要求是:降低煤炭的開采量,提高煤炭利用率,減少廢棄物,實現煤炭資源開發的清潔生產和生態化。[1]

1 基于循環經濟的煤炭產業發展基本思路

1.1 煤炭產業發展循環經濟的原則

根據國家發改委煤炭行業循環經濟課題組的研究成果,煤炭產業發展循環經濟的指導思想為:以科學發展觀為指導,以優化煤炭產業發展模式為核心,以清潔、高效、安全為目標,提高煤炭資源回收率和利用率,推廣煤炭的清潔利用,減少環境污染,促進煤炭產業可持續發展。煤炭產業發展循環經濟的基本原則為:

1)“3R”原則。即減量化 (reduce)原則、再利用 (reuse)原則、再循環 (recycle)模式。減量化原則,要求煤炭企業在生產過程中提高煤炭的回收率,并減少煤泥水、煤矸石等污染物的排放;再利用原則,要求煤炭企業盡可能對開采的煤炭進行深加工,延長煤炭產業鏈條,清潔、高效地使用煤炭資源;再循環原則,要求煤炭生產和消費部門對廢棄物進行資源化再利用,使廢棄物重新變成可利用資源。

2)全程化原則。即在煤炭開采與開發的過程中,在重視煤炭資源的高效利用的基礎上,同時也要重視煤炭資源的高效開發與高效回收。并且在煤炭開采利用的過程中,要實現廢棄物的全程減排。

3)全面化原則。即煤炭產業要重視廢棄物的全面利用,不僅要重視煤炭生產中過程中產生的廢棄物,也要重視煤炭消費過程中中產生的廢棄物,同時還要重視土地資源的保護以及煤炭與其共伴生礦物全面開發利用。[2]

1.2 煤炭產業發展循環經濟的思路

1)煤炭企業是循環經濟中的小循環

煤炭企業要提高煤炭資源的回收利用率,實現集約化生產,這就要求煤炭企業尋求適合我國國情和企業自身情況的開采方式,提高煤炭開采率,制定合理的規章制度,對生產方式落后、資源回收率低的礦井進行改造和限制。

同時,企業還要從裝備、技術、工藝等方面,對自身的生產狀況進行實質性的改變與調整,優化產業組織,建設高產高效的礦井。

2)煤炭資源型城市是循環經濟中的中循環

大氣污染是很多煤炭資源型城市面臨的普遍問題,因此,煤炭資源型城市要實現清潔燃煤。推廣清潔、先進的燃煤技術,是提高能源效率、保護環境的重要手段。煤炭資型城市還要推廣煙氣凈化技術、發展粉煤灰的綜合利用技術,并應用先進的發電技術,以徹底減輕環境的污染問題。

3)社會是循環經濟中的大循環

我國社會要徹底改變“先污染后治理”的思路,變分散治理為集中控制,變末端治理為源頭控制,減少煤炭消費過程中的污染和浪費。

全社會要積極推進清潔能源的使用,進行煤炭消費結構的調整。要大力推廣無煙煤的無煙燃燒技術;要調整能源的消費結構,逐步降低煤炭在一次能源消費中的比例;同時,還要實現煤炭的清潔貯存和運輸。[3]

2 基于循環經濟的煤炭產業發展模式

根據煤炭開采過程中產生的廢棄物特征、礦區的資源條件和煤炭企業外部環境,煤炭產業發展循環經濟可以在企業、企業群體和社會三個層面來實現。

煤炭企業內部的循環經濟屬于微觀層次上的循環經濟。企業場地內可以配套建材生產線和熱電廠,礦井開采的煤矸石、煤泥等固體廢料可以用作燃料供電廠使用,電廠產生的灰渣又可以作為建材的原料供建材生產線使用。井下廢水經過處理可以作為水源供給電廠和礦井進行二次利用。這樣就實現了煤炭開采廢棄物的清潔循環。企業的新建礦井在設計規劃時,就要同步建設資源利用的循環經濟項目。

煤炭企業間的循環經濟屬于中等循環經濟。根據礦井分布情況合理布置一定規模的建材廠、熱電廠等廢物綜合利用型企業,形成資源共享和副產品互換。煤矸石、煤泥集中作為燃料供給熱電企業,熱電企業為煤炭生產企業提供熱能和電能。同時,加強礦區環境綜合治理,以土地復墾類型的礦區生態重建示范基地,逐步形成與生產同步的生態恢復建設機制。

煤炭企業和社會之間的循環經濟,比較符合煤炭資源型城市的實際狀況,其廢棄物資源豐富,礦井開采時間較長。煤炭企業僅靠自身的力量難以形成規模化的循環經濟體制,政府可以采取多種經營方式和多種融資渠道,根據本地區的實際情況,將各種煤炭生產廢物集中利用作為綜合原料,形成規模化和集約化的“資源—產品—消費—再生資源”的整體社會循環,真正實現完整的循環經濟體系。

3 基于循環經濟的煤炭產業鏈構建

目前,一些發達國家的循環經濟體系,已經將生產和消費有機地聯系了起來。這種聯系,一是企業內部的清潔生產和資源循環再利用的結合;二是企業間或者產業間的工業網絡;三是資源型城市和整個社會的廢物回收再利用體系。

按照“企業—企業間—產業間”的簡單模式建設循環經濟的產業體系,必然需要延長產業鏈條。循環經濟產業鏈是模仿自然生態系統,運用循環經濟原理,對企業內部產生的污染物進行綜合利用,實現物質的閉路循環和能量的梯級利用。設計循環經濟產業鏈,應從技術、環境和經濟三方面進行考慮,技術上盡可能先進,環境上盡量避免或者減少污染,經濟上保障企業利益。[4]

對煤炭產業進行產業鏈設計,對煤炭資源進行深加工,實現廢物的減量化、再利用、再循環,具有明顯的環境效益和經濟效益。依托洗精煤,以焦化廠作為產業鏈中的主要環節,把廢物綜合利用作為主線,把發電廠作為能量流動的紐帶,設計煤炭產業循環經濟產業鏈。

煤炭自身的特點決定了煤炭產業輻射的領域廣泛,涉及建材、電力、化工、冶金、深加工等多種行業,多個領域。為此,在進行以煤炭為核心的循環經濟體系研究時,應將那些規模較小、受輻射強度弱的領域舍棄,重點研究規模大、受輻射程度強的領域。

4 煤炭產業循環經濟的核心技術簡介

4.1 潔凈煤技術

潔凈煤技術 (CCT)包括直接燃煤潔凈技術、煤轉化為潔凈燃料技術,是煤炭工業發展的方向。它通過煤炭開發、加工、燃燒和污染控制技術,使煤炭達到最大限度的利用,同時將污染控制在較低水平。

在中國,潔凈煤技術主要由以下五大領域構成:燃前技術、燃中技術、燃后技術、轉化技術、煤層氣及煤系廢棄物利用。

中國作為以煤炭為主要能源的國家,發展潔凈煤技術的必要性和緊迫性不言而喻。中國經濟正處于新一輪發展的上升階段,在投資需求逐漸加大的同時,能源短缺問題也逐漸顯現,煤炭開發綜合利用技術有巨大的發展潛力。根據我國的國情,發展潔凈煤技術的重點應該是:在較短時間內,顯著提高煤炭利用效率、有效控制污染物排放技術,能對當前和未來優化能源結構發揮作用,利于解決石油供需矛盾、保障能源安全并有長遠發展前景的技術。

4.2 煤炭清潔生產技術

煤炭清潔生產包括煤炭清潔開采、清潔轉化、清潔燃燒。煤炭清潔開采要求在生產優質煤炭的同時,把對礦區內部的污染降到最小化。煤炭清潔轉化技術包括煤的氣化、液化、煤氣化聯合循環發電及燃煤磁流體發電技術。煤炭的清潔燃燒技術包括煤炭燃前處理凈化技術、煤炭燃燒中凈化技術和煤炭燃燒后凈化技術。[5]

4.3 煤炭開采伴生物的綜合利用

煤炭開采伴生物的綜合利用,包括煤矸石的綜合利用、煤系共伴生礦產的綜合利用、煤泥的綜合利用和粉煤灰的綜合利用。

煤矸石是煤炭開采和加工過程中排放的廢棄物,主要有煤層開采產生的煤矸石、煤層中的夾矸、混入煤中的頂底板巖石等。煤矸石占用大量耕地,同時,堆積的煤矸石山不僅對環境造成污染,也破壞自然景觀,形成揚塵,污染地表水和地下水。將煤矸石應用于農業,可以作為有機復合肥和煤矸石微生物廢料,同時還可以用煤矸石改良土壤,用煤矸石發電,生產建材原料等。

煤系共伴生礦產主要有煤系高嶺土、煤系硫鐵礦、煤系石英巖類礦物。這類礦產,可以應用于制造玻璃、陶瓷材料,還可應用于冶金工業。

煤泥可以直接成漿使用和干燥成型利用,也可以直接燃燒發電、制成型煤、水煤漿、氣化、井下充填、制造化工產品等。

粉煤灰屬于火山類物質,能發生火山類反應。其產生量一般為燃煤量的10%～50%。粉煤灰不僅污染大氣環境,也會造成土壤和水體污染。將粉煤灰利用在建材方面,可以作為混凝土的基本材料。[6]

5 結論

我國傳統的煤炭開采方式,由于向自然過度索取,導致了生態退化、自然災害增多、環境污染嚴重,給人類的健康帶來了極大的損害,在發展經濟的同時,也付出了巨大的環境代價。發展循環經濟,不僅可以降低能耗,降低成本,而且可以以最小的環境和資源成本,取得最大的社會經濟效益。因此,發展循環經濟是實現可持續發展的本質要求,是煤炭產業貫徹落實科學發展觀的重要措施。

同時,發展循環經濟是實現煤炭產業經濟和環境保護的根本出路,也是實現煤炭資源合理開發和綜合利用的根本出路。所以,我國的煤炭產業應該摒棄傳統的生產方式,大力發展循環經濟,實現高效清潔的煤炭生產。

[1] 張瑞,郝傳波.循環經濟與中國煤炭產業發展 [M].北京:新華出版社,2006.

[2] 耿殿明,宋華嶺,等.礦區可持續發展的戰略模式與實現途徑 [J].中國煤炭,2005(1):25-26.

[3] 趙淑英,王鑫.我國煤炭循環經濟產業鏈發展模式研究[J].中國礦業,2009(3):52-55.

[4] 周仁,任一鑫.煤炭循環經濟發展模式研究 [J].發展論壇,2004.

[5] 張久銘,梁亞紅.資源型城市經濟可持續發展的理性思考[J].生態經濟,2007(7):76-78.

[6] 劉金平,張幼蒂,楊會俊.綠色開采的礦產資源價值 [J].中國礦業大學學報,2004,33(2):233-236.