中國煤炭如何走清潔高效之路

◎ 文/郭衛(wèi)東

（ 岑可法 中國工程院院士、教授、博士生導師，浙江大學熱能工程研究所所長，教育部能源動力學科教學指導委員會主任委員。此信本刊有刪節(jié)）

我國是煤炭開采和消費大國,煤炭在我國一次能源的生產和消費結構中均占70%左右。由于石油、天然氣資源短缺,其他新能源難以大規(guī)模發(fā)展,而煤炭資源豐富、價格穩(wěn)定,其在我國能源消費中的比重雖然會逐年下降,但主導地位不會改變。因此,如何高效、清潔、合理地使用成為重中之重。

陜西省決策咨詢委員會辦公室郭衛(wèi)東主任，是化工研究領域的專家，他撰寫的《中國煤炭清潔高效可持續(xù)發(fā)展的保障措施和建議》是一篇非常專業(yè)的論著。本刊選載主要內容，以饗讀者——

一

針對煤炭資源和消費逆向分布的基本國情，建議國家持續(xù)加大西煤東運、北煤南運和西電東送、北電南送的通道建設。具體由國家發(fā)改委、國家能源局牽頭，商鐵道部、交通部和國網(wǎng)公司，按照長距離輸煤、中距離煤電并舉、短距離輸電的基本思路，科學制定五年、十年，甚至二十年的煤電運輸通道建設規(guī)劃，并明確責任主體推動規(guī)劃付諸實施，從通道、運量、成本上確保國家能源安全。

二

針對煤水資源逆向分布的基本國情，從國家長遠能源安全和區(qū)域經(jīng)濟社會協(xié)調發(fā)展、西北部重點資源性地區(qū)擺脫欠發(fā)達狀態(tài)的需要出發(fā)，著重圍繞晉陜蒙寧甘“能源金三角”和新疆青海等占中國煤炭資源總量80%以上地區(qū)的煤資源區(qū)內轉化，以礦井廢水資源化處理，地面及井下洗煤，利用洗煤廢水制水煤漿，煤矸石井下填充利用或發(fā)電，電廠爐渣提氧化鋁之后建材化利用，煤熱解干餾、半焦氣化、半焦燃燒、焦爐氣凈化、焦油加氫和以煤為主，多種資源，協(xié)同配伍，生態(tài)布局，循環(huán)鏈接，綜合利用多聯(lián)產為基礎的大型煤電化建材一體化項目；沿煤化工產業(yè)鏈向前沿、高端和高附加值發(fā)展的化工合成材料、有機化學品、精細化學品和化學制品項目；高載能的硅鋁鎂材料項目；煤焦電及有色鋼鐵融合發(fā)展的特種鋼、特種不銹鋼、特種合金和金屬基復合材料項目；煤油氣鹽資源協(xié)同配伍綜合利用多聯(lián)產項目；煤制油、油煤共煉制合成油，煤制氣、煤制液化氣、甲醇制烯烴，以及煤電電石氯堿項目，煤電有機硅、氟硅、氯硅、多晶硅、單晶硅、超白聚光玻璃、特種玻纖等。

由于以上這些大型項目陸續(xù)在這些煤資源的重點分布地區(qū)布局，需要足夠的水資源支撐。為此建議，國家應從中國內陸縱深腹地產業(yè)戰(zhàn)略性布局、煤資源富集地區(qū)煤基替代產業(yè)發(fā)展和以我為主保障能源及原材料供給安全考慮，在優(yōu)先采用保水采煤、礦井水洗煤、洗煤廢水制水煤漿、采用干熄焦節(jié)水工藝、空冷發(fā)電、采用先進水處理工藝提高閉路循環(huán)水濃縮倍數(shù)增加循環(huán)次數(shù)、中水回用實現(xiàn)近零排放等節(jié)水技術的同時，盡快將大西線調水入黃、入疆、經(jīng)河西走廊進入蒙西地區(qū)，納入中央決策和中長期規(guī)劃視野?！笆濉笨韶煶蓢野l(fā)改委商水利部調研編制可行性報告及工程建設方案。在近中期可由國家發(fā)改委、水利部通過重大項目規(guī)劃，重點支持引嘉濟漢、引漢濟渭及長江小三峽引水入渭，黃河水權置換、沿黃調水，解決“能源金三角”地區(qū)煤資源深度轉化的用水需求。

三

圍繞煤炭資源中的能量和元素轉化利用最大化，通過以煤為主、多種資源、協(xié)同配伍、綜合利用多聯(lián)產和煤炭資源的分級轉化、化學鏈轉化，走煤焦化電、化工合成材料和建材材料一體化道路，在新的歷史起點上，全方位推動以煤為主的能源化工產業(yè)實現(xiàn)轉型發(fā)展。

第一，前十年是我國以煤為主的能化產業(yè)發(fā)展最快時期，但由于絕大多數(shù)煤電一體化項目僅轉化利用了煤中的能而浪費了其中豐富的化學元素，即使最先進的燃煤發(fā)電機組能量利用和轉化效率也只有44%左右；絕大多數(shù)煤化工項目僅轉化利用了元素而浪費了能量。因此，前十年上馬的一大批單一煤發(fā)電和單一煤制甲醇等煤化工項目，由于轉化效率低，能和元素利用不充分，產業(yè)鏈短，附加值低，資源環(huán)境約束趨緊，節(jié)能減排壓力加大，企業(yè)成本上升，開始邁入虧損或微利的階段。

第二，為了扭轉投資巨大的單一大型煤電和單一大型煤化工項目普遍出現(xiàn)的虧損或微利且?guī)в汹厔菪缘母窬?，必須從實現(xiàn)煤中的能和元素分級轉化、化學鏈轉化、綜合轉化利用的效率最高為切入點，以煤焦化電及載能工業(yè)一體化、組團型、集群型、生態(tài)化布局的大項目和產業(yè)綜合體為特征，高起點推進一批重要的以煤為主的能源化工基地跨入轉型發(fā)展新階段，進入以煤為主、多種資源、協(xié)同配伍、生態(tài)布局、循環(huán)鏈接、高效轉化、清潔轉化、低碳轉化和綜合利用多聯(lián)產的轉型發(fā)展新時期，進入以煤焦油收率最大化的大型蘭炭為起點或重要節(jié)點，以一批百萬噸級以上高端化工合成材料為主導的煤焦化電一體化發(fā)展的轉型發(fā)展新時期。

第三，建議從現(xiàn)在起，原則上不再規(guī)劃和審批單一資源單一產品的煤電、煤化工等煤轉化項目。對已建、在建、開工的單一煤電和煤化工項目，通過技術改造，逐步達到能量和元素轉化利用最大化的轉型發(fā)展新要求。

第四，能源化工產業(yè)轉型發(fā)展的主線應是沿產業(yè)鏈縱向，向前沿、高端和高附加值的大型新一代化工合成材料、有機化學品、精細化學品和化學制品發(fā)展，其次，應是沿產業(yè)鏈側鏈，與當?shù)睾拖噜彽貐^(qū)適宜運輸半徑范圍內的其他優(yōu)勢資源相結合，實現(xiàn)協(xié)同配伍，在更大的產業(yè)空間內實現(xiàn)生態(tài)布局、循環(huán)鏈接和綜合利用多聯(lián)產。在陜北可以與氯堿、電石和硅鋁鎂材料及其制品、陶瓷材料及其制品、頁巖陶質墻體材料、功能建筑材料等實現(xiàn)多聯(lián)產。這些相關產業(yè)，一個共同特點是均需要用電、熱和煤氣（CO），而且下一產業(yè)可將上一產業(yè)的剩余物作為原料使用，因此可以形成一個較為完整的循環(huán)經(jīng)濟產業(yè)鏈、產業(yè)集群和產業(yè)組團。

第五，建議抓住國家即將出臺的“十二五”重點支持在最有條件的新疆、內蒙古、陜西、山西等地區(qū)，著力發(fā)展一批以煤基多聯(lián)產為核心的新型煤化工示范項目的產業(yè)政策機遇；抓住國家陜甘寧老區(qū)振興規(guī)劃中支持的陜北能源化工基地和隴東彬長能源化工基地的政策機遇；抓住國家工程院煤炭清潔安全可持續(xù)利用和能源“金三角”兩個重大課題研究給我省帶來的機遇，用好“重要戰(zhàn)略機遇期”，再抓緊策劃一批以能和元素轉化利用最大化和煤基多聯(lián)產為基礎的組團型新型煤化工示范項目，爭取國家支持。

四

為了支持煤炭生產大省的煤資源深度轉化，加快實施煤基替代戰(zhàn)略，提高車用燃料安全水平，有效降低物流和交通運輸成本，大幅度減少城市CHx、COx、NOx和PM2.5等大氣環(huán)境污染，責成國家能源局會同商務部、公安部、技術監(jiān)督局、工信部、環(huán)保部、交通部、住建部等在國家醇醚燃料協(xié)會和部分省近二十年推廣應用工作基礎上，從國家能源安全發(fā)展大局出發(fā)，進一步解放思想，打破體制束縛，出臺明確政策，在全國全面推廣使用車用甲醇燃料，支持發(fā)展煤基醇醚燃料和醇醚燃料汽車產業(yè)。甲醇是最簡單的低碳燃料（甲醇只含一個碳，汽油含6到11個碳，柴油含12到16個碳），又是高含氧燃料（氧占甲醇分子量的50%），進入汽車發(fā)動機燃燒后碳排放和氮氧化物排放（因高含氧不需要從空氣中取更多氧助燃而因帶入的氮氣相應減少，燃燒后排放的NOx也會大大減少）與汽柴油比也會大大減少。從長遠發(fā)展看，從多元化保障國家能源安全需要出發(fā)，還應責成科技部、工信部聯(lián)合開發(fā)使用甲醇、二甲醚為燃料的內燃機、發(fā)動機、發(fā)電機組，全方位拓展醇醚燃料應用領域和范圍，為國家儲備新的能源技術和先進裝備，從戰(zhàn)略上打破發(fā)達國家的資源壟斷、技術壟斷與遏制封鎖，從技術上開辟全新安全發(fā)展空間。

五

煤清潔高效可持續(xù)利用，最大難點是二氧化碳排放。為了從根本上最終解決碳排放問題，建議責成國家科技部商工信部、國家科學院、工程院，設立CO2資源化利用重大技術專項，重點支持CO2加氫還原CO再利用的工藝路線、技術裝備、催化劑制備技術及應用示范項目，鼓勵支持利用CO2與甲醇、環(huán)氧乙烷（或環(huán)氧丙烷）合成碳酸二甲酯再向下游發(fā)展聚氨酯、聚碳酸酯的大型示范裝置，支持開展一切有關CO2資源化和經(jīng)濟利用的技術創(chuàng)新與應用示范活動，支持CO2驅油驅氣、地下永久封存、深海封存、死咸湖水下深部封存等技術開發(fā)。

鼓勵和支持大型蘭炭、焦化、發(fā)電、煤化、電石、建材等重點領域用煤項目，瞄準全球前沿技術，研發(fā)和建設脫硫、脫硝、脫汞一體化示范裝置，實現(xiàn)硫、氮、汞元素的資源化利用。支持爐渣提取回收鋁、釩、鉀等有價元素，剩余廢棄物進行建材化綜合利用。鼓勵和支持圍繞“節(jié)能、降耗、減污、增效”開展的余壓、余熱、廢氣、廢液、廢渣資源化利用技術創(chuàng)新、技術改造項目，加大對以煤為主的資源綜合利用和再利用重大技術創(chuàng)新、裝備創(chuàng)新和工業(yè)示范項目建設的綜合性政策支持力度。

鑒于目前，我國以煤電和煤化工為主導的煤清潔利用與深度轉化綜合利用多聯(lián)產新建裝置的技術水平，絕大多數(shù)已處于世界領先或同等水平，進入了高碳資源低碳化利用的新階段，建議國家環(huán)保部從煤炭資源豐富的西部高原、沙漠、戈壁、黃土溝壑地區(qū)，地廣人稀，大氣環(huán)境容量相對較大的區(qū)域實際情況出發(fā)，在廢氣、廢液、廢渣、余熱、余壓資源化利用的技術條件支撐下，盡可能從實際出發(fā)，靈活調整重大項目審批的環(huán)境容量指標。在靠近煤資源富集區(qū)較近而且森林覆蓋條件良好、水資源充裕的河川和南部地區(qū)，可從森林固碳與二氧化碳作為植物生長養(yǎng)分的因素出發(fā)，在煤水結合發(fā)展大型煤轉化項目上，適度科學布局一批項目，以促進區(qū)域協(xié)調發(fā)展。

六

建議將國家能源局的職能由過去發(fā)改委劃轉的批項目為主，盡快扭轉到以研究制定中長期能源政策和確保國家可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略上來。中國在未來20年內，通過煤熱解干餾副產煤焦油加氫制成品油和煤制油等提供一億噸成品油、通過煤基醇醚替代提供一億噸車用燃料是完全可能的。從長遠看作為人口和經(jīng)濟大國，必須具備立足國內以我為主應對“國際能源遏制”的多元化果斷解決問題的能力。第一要不斷加大對勘探的支持力度，不斷增加剩余可采儲量；第二，持續(xù)支持開采技術創(chuàng)新和提升科學產能，確保在“十二五”末將所有煤礦的回采率提高到80%以上，最大程度減少資源浪費，延長資源使用年限，為新的接續(xù)能源，特別是新能源產業(yè)發(fā)展提供成長空間。

七

為了確保煤清潔安全和可持續(xù)開發(fā)利用，必須通過國家層面的全產業(yè)鏈技術創(chuàng)新的頂層設計，由國家科技部牽頭，會同工信部、國資委、國土資源部，在煤炭綠色安全高效開采技術、先進的燃煤燃氣發(fā)電技術，先進的煤氣化技術和先進的煤氣化爐、電站燃煤燃氣鍋爐、燃氣發(fā)電裝備、工業(yè)鍋爐、工業(yè)窯爐技術創(chuàng)新、工業(yè)示范裝置建設方面，以首套試驗、試范和大型化、技術裝備國產化為主要內容，給予重點支持。

八

由國家技術監(jiān)督局商國家能源局和大型煤炭企業(yè)研究設立煤炭市場準入的潔配度指標質控質監(jiān)體系，全面推進煤炭的分質、分級和高效利用。責成科技部重點支持更加清潔環(huán)保和使煤資源能夠得到最大限度清潔利用的大型選煤、洗煤、脫灰、脫硫、脫水、二次分選和低溫干餾、高溫催化熱解干餾多聯(lián)產成套裝備的國產化、自動化、數(shù)字化、智能化，對低于國家規(guī)定的動力煤潔配度指標的煤炭，支持在資源所在地進行深度轉化和綜合利用，禁止長途運輸和在規(guī)定的銷售半徑以外流通。支持大型煤炭企業(yè)和煤炭物流企業(yè)，與電力企業(yè)和煤炭需求大省聯(lián)合投資，在東南部缺煤省區(qū)，建立大型現(xiàn)代化煤炭物流儲配基地和煤炭物流配送中心，對褐煤、高硫煤、泥煤（草炭）、含釩石煤和其它低熱值煤資源，鼓勵和支持利用現(xiàn)代技術進行潔凈化處理之后，通過以煤為主、多種資源、協(xié)同配伍、綜合利用多聯(lián)產和圍繞煤電化及建材化轉化與有價元素回收，進行分值分級綜合利用，盡量避免長距離運輸。

九

由國家地質勘查專項資金支持，以中西部為主，將同一地區(qū)煤資源、煤層氣資源、水資源及其它能礦資源勘探、資源評價、綜合開發(fā)利用的生態(tài)環(huán)境評價等，一并納入一次性集成勘查評價體系，形成綜合開發(fā)利用報告。煤炭地質勘探、精查、詳查工作重點要放在晉陜寧蒙甘“能源金三角”地區(qū)和新疆、蒙東等重點區(qū)域，為我國重點煤炭和能源化工基地提供百年以上可持續(xù)發(fā)展的資源保障條件。中東部地區(qū)要通過深部、擴邊、新區(qū)找礦，增加后備儲量和資源利用年限，實施保護性限采，逐步減輕開發(fā)強度，禁止發(fā)展新的煤化工項目。加強南方缺煤省區(qū)、西部邊遠地區(qū)以煤炭資源為主的地質勘查工作，形成新的后備資源基地。根據(jù)同一地區(qū)以煤為主，多種資源并存的地區(qū)，加快資源管理體制機制創(chuàng)新，在資源勘查和開發(fā)利用上，按照同一礦區(qū)一個勘查和開發(fā)主體的原則，進行資源配置和管理。

十

建立市場形成煤炭及其下游產品的價格機制，盡最大努力取消或減少對中間加工或轉化環(huán)節(jié)的價格控制和成本補貼，以煤電、化肥等價格市場化取向改革為重點，由國家物價局商國家能源局重點研究補貼特殊終端用戶的具體政策。建立全國煤炭期貨市場和煤炭價格指數(shù)，規(guī)范行業(yè)性基金和不合理收費，整合煤炭附加規(guī)費種類，形成綜合性煤炭資源開發(fā)稅目，一次性依法規(guī)范征收，全面減輕煤炭企業(yè)負擔。

十一

鼓勵和支持以煤炭勘探開發(fā)和深度轉化為核心的大型煤炭基地、能源化工基地建設，著力培育一批跨行業(yè)、跨地域、跨所有制的大型煤炭、煤電、煤化工和以煤為主、多種資源、協(xié)同配伍、綜合利用多聯(lián)產的企業(yè)集團與產業(yè)集群，進一步加大關小上大、扶優(yōu)扶強、調整布局結構和提高產業(yè)集中度的政策支持力度，從嚴控制以煤為主發(fā)展的單一產品項目，支持大型煤電化與現(xiàn)代材料、現(xiàn)代建材產業(yè)一體化項目，鼓勵煤化工企業(yè)向高附加值化工合成材料、有機化學品、精細化學品和化學制品發(fā)展，鼓勵煤電企業(yè)向以硅鋁鎂、電石氯堿和有色鋼鐵融合發(fā)展特種鋼、特種合金、高強度鋼、金屬基復合材料等方向發(fā)展，鼓勵和支持煤基多聯(lián)產企業(yè)發(fā)電裝置優(yōu)先廠內使用、大廠直供、余量上網(wǎng)和熱電汽冷水自求平衡的重大項目建設。支持加快電力體制改革步伐，持續(xù)推進“廠網(wǎng)分離、輸配分離”改革，打破行業(yè)壟斷，在市場體制下形成更高層次的電力生產、輸送、配變、銷售及安全保障體系。

十二

為了實現(xiàn)國家總體節(jié)能減排目標，實施重點區(qū)域和行業(yè)煤炭消費總量控制，著力支持推動重點區(qū)域產業(yè)轉型升級步伐。建議由國家發(fā)改委牽頭，國家能源局、環(huán)保部、工信部，在充分征求相關省區(qū)意見基礎上，重點針對區(qū)域性大氣污染突出的“三區(qū)（京津冀、長三角、珠三角地區(qū)）九群（遼寧中部城市群、山東半島城市群、武漢城市群、長珠潭城市群、成渝城市群、海峽西岸城市群、關中城市群、山西中北部城市群、烏魯木齊城市群）”的煤炭消費強度控制措施，加快支持這些地區(qū)和大中城市的產業(yè)轉型升級步伐。

建議從國家層面，統(tǒng)籌規(guī)劃布局若干由煤炭主產省的大型能源化工基地最近距離通往，大中城市周邊和城市群周邊產業(yè)園區(qū)、產業(yè)新城、工業(yè)集中區(qū)的組合式水煤漿、合成氣和液體化工產品管道，靠近下游產品消費地和大中城市布局一批以高端合成材料為龍頭的大型煤電化一體化的綜合利用多聯(lián)產項目。

今后，我國煤基多聯(lián)產重大項目布局要明確以“能源金三角”經(jīng)濟區(qū)、呼包銀榆經(jīng)濟區(qū)，國家批準設立的陜甘寧革命老區(qū)、關中—天水經(jīng)濟區(qū)、晉陜豫黃河金三角承載產業(yè)轉移示范區(qū)，云貴、蒙東、天山北麓和柴達木盆地東部地區(qū)為主。煤炭資源所在地以直接加工轉化為主，相鄰相近地區(qū)則以簡接轉化、深度轉化和向產業(yè)前沿高端發(fā)展為主，推動煤炭資源大省向經(jīng)濟大省、工業(yè)強省、煤炭深度轉化利用技術創(chuàng)新強省轉變，轉繞煤資源的清潔可持續(xù)利用，不僅可在中西部地區(qū)，形成帶動和支撐我國后三十年發(fā)展若干新的經(jīng)濟增長極，而且還可因應南海、東海局勢變化，形成中西部新的產業(yè)戰(zhàn)略縱深，形成向西開放的戰(zhàn)略性產業(yè)支撐。