煤炭作为我国的主要能源,如何实现绿色开采和消费,让其更好地为经济社会发展和生态文明建设服务,成为全社会关注的焦点。
在近日由中国国土资源经济研究院举行的有关加强矿产资源节约与综合利用的研讨会上,中国工程院院士刘炯天从提高煤炭洁配度、实现绿色选矿等方面,详细剖析了煤炭行业如何更好地支持和服务生态文明建设的问题。
刘炯天是中国煤炭学会常务理事、我国著名选矿工程专家,2009年12月当选中国工程院化工、冶金与材料工程学部院士,主要从事微泡柱分选与洁净煤技术研究,提出旋流-静态微泡柱分离方法,发明微泡柱分选设备与工艺,为煤炭分选与洁净技术的发展做出了贡献。
记者:煤炭在我国能源结构的突出地位很难改变,煤炭对于国民经济的贡献有多大,其消费总量在未来会有所降低吗?
刘炯天:煤炭在我们国家的能源地位是非常特殊的,在一次能源中的比例占到70%。据2011年的统计,我国整个能源消费是20.2%。从我们国家2008年的煤炭能流图很清楚地看出,煤炭所占的份额非常大,大量用于发电、工业和建筑,占整个能源比重达74.9%。
我国改革开放以来,经济的高速发展与煤炭的能源支撑作用是密不可分的。GDP煤炭贡献率指标里面包括两部分:一个是煤炭开发,一个是煤炭利用。我们国家煤炭生产和主要利用行业对GDP总量和增量的总贡献率分别达到15%和18%。从这个角度讲,煤炭的贡献率从经济层面来看是非常直接,也是非常巨大的。
美国页岩气发展很快,但在中国,实事求是地讲还是要靠煤炭。中国工程院做了一个判断,2050年煤炭在我国一次能源中所占的比例为40%~50%,比例会有所下降,但绝对量还会上升。这两年随着经济的增长,总体消费还是呈现增加趋势的,包括进口煤炭的增加和我国自己生产煤炭的增加。
记者:煤炭行业在未来发展尤其是在生态文明的建设中,将会面临哪些挑战?
刘炯天:随着煤炭产量和消费量的增加,无论是在行业内部还是国家层面,都将面临两个挑战。一是生态和环境方面的挑战。今年全国两会代表提到“负外部因素制约中国煤炭工业的发展”。这里我举两个例子,一个是地层与生态破坏。煤炭主要在沉积岩层里面开采,开掘过程中造成沉积岩层里面空出一个空间,致使地层破坏乃至地表破坏,造成地面水资源受到影响;另外一个是资源利用,把好的煤烧了,不好的煤和不能烧的矿物质遗留下来,这也是一个很突出的问题。
从整体上讲,我们要控制煤的消费量,但客观上看,煤的消费量还会增加。而现实中我们的环境容量又是不容置疑的,所以一定要把煤的污染降下来。根据大气环境达标要求,到2030年,煤炭使用过程产生的主要污染物排放要减少40%,而同期煤炭消费量占40%。因此,煤炭用量增加和减少煤炭污染这个矛盾在未来会更加突出。
第二个挑战是经济与市场方面的。去年以来,随着经济调整,煤炭面临经济和市场的压力。2000年以来,煤炭生产和消费总量年均增长11.1%,到2011年达到35.2亿吨,煤炭前两年都是以每年2亿吨的速度递增,从生产到消费都保持这样一个速度,这在全世界一方面是很了不起的业绩,但另一方面也存在很多问题。
去年以来,煤炭市场需求不旺,压力加大,竞争越发激烈。煤炭产业将会依托市场容量扩张性增长转向竞争性增长,这对煤炭产业的影响非常大。所以,无论是从生态与环境要求还是经济与市场条件来看,煤炭开发都遇到一个“精细化”阶段,煤炭行业必须要实现全面提质与合理利用。
记者:现在业内提出了“科学产能”的概念,什么是科学产能?我国煤炭行业的科学产能占总产能的比例有多大?
刘炯天:所谓煤炭的“科学产能”,是指具有保证持续开发的储量前提下,用安全、高效、环境友好的方法将煤炭资源最大限度采出的生产能力。煤炭的数量科学产能,是基于安全的生产,这也是生态文明。
界定煤炭的科学产能有40多个小指标,里面有一个评价体系,归纳为3个1/3。按照前两年煤炭整体30多亿吨的产量计算,也就是说,有1/3达到科学产能、有1/3通过改造后达能到科学产能、还有1/3即使改造也没法达科学产能。所以,中国如果出十几亿吨煤炭,中国的煤炭生产量和煤质都非常好,安全性也非常好。
记者:什么是煤炭洁配度,它对提高煤炭质量、减少环境污染和促进生态文明建设有什么积极影响?
刘炯天:煤炭洁配度主要是综合评价煤炭产品的灰分、硫分、水分等指标的高低,以满足用煤设备要求程度的质量评价体系。这里面包含两个意思:一是煤自身的好坏,二是煤满足下游用户要求、符合程度的好坏。“洁”代表煤自身的质量程度,“配”煤是作为原料,这是原料服从于生产工艺的必然过程。
煤炭洁配度的内涵包括质量问题与用户的适配尺度。为此,我们提出一些概念——洁配度、洁净化度和适配度。洁净化度是煤炭自身质量的问题,适配度是下游产业怎么使用的问题。灰分、硫分代表的洁净化程度,权重加和之后,乘上它的适配度,就形成总的指标。
煤炭灰分的降低会显著提高洁净化度,如果灰分从40%~25%降低到10%左右,洁配度可以从25%左右提高到75%。2005年~2010年,我国的煤炭洁净化率不断提高。所有煤炭在用之前都要进行加工,挖出来的煤就像采出来的原油一样,原油不炼的话,汽车没法烧。
我国低品质煤占了40%,这样的现实条件决定了我国的煤炭洁净化度并不高。要把它进一步提高,煤质提升是非常重要的。采煤安全固然很重要,但是现在涉及到煤的污染问题,煤的使用也是很重要的因素。美国的煤炭洁配度是71%,我国是33%。为什么美国这么高,我国这么低?第一个原因是我国能源结构单一。美国的煤主要就是用来发电,发电用煤的质量也很高,而我国又是民用、又是窑炉、又是化工,什么都得靠煤;第二个原因是我国资源条件差,低品质煤多。所以,我们的煤炭洁配度比美国差,不是中国人笨,是自然条件给了我们很大的限制。
记者:如何来提高我国的煤炭洁配度?
刘炯天:煤炭产品要加强市场准入。生产端、市场端,不管什么样的煤,我们通过洁配度来设置门槛,提高市场准入。煤炭市场以竞争为主的时候可以开展这项工作,不要让所有煤炭随意进入流通领域。这需要政策支持,没有强硬的政策是很难办到的。
同时,还要依靠技术进步。煤炭产业要设立两个门槛,一个是质量门槛,一个是技术壁垒,以推动我国煤炭的技术进步。要靠标准、靠准入、靠政策来推动我们的技术进步。
还要以煤炭洁配度为中心,全面推进提质战略。战略里面包括结构优化、煤质洁净、资源保障等内容。主要包括4个子战略:一是低品质煤资源开发战略,二是大规模入选战略,三是技术发展战略,四是资源综合利用技术战略。特别是煤炭的综合利用战略,更值得关注和思考。煤有很多种,有的可以作材料,有的作化工原料,有的还可以作燃料。资源综合利用、高效利用首先要合理利用,合理利用了就是高效利用。对煤炭来说,就是品种多样化,消费结构多元化,最大程度地发挥煤的资源效用,提高它的转化率和利用率,只有实现这样的匹配才是高效利用。
记者:如何实现绿色选煤?它对绿色矿山建设的作用是什么?
刘炯天:绿色选煤的概念来源于绿色制造。绿色制造包括两层含义,一是要为下游产业提供好的产品;二是在整个制造,就是加工、利用过程中,充分考虑到资源和环境影响。在选煤过程中,既要想法选出更高质量的煤为下游服务,又要考虑过程当中的矸石、地热值煤、水的合理利用问题,这就要求选择一个环境友好、资源利用高的选煤新模式。
绿色选煤就是基于水循环与资源综合利用的煤炭高效分选。我们过去选煤就是煤炭分选,现在要把低热值煤、石头用掉,这才是绿色选煤。
高效分选方面,现在我们开展组分富集,进行二次资源开发。循环则是指整个矿区的水循环。资源综合利用方面包括低品质热的利用,和对矿物资源的利用。整体上把这两个方面作为附加条件,赋予高效分选过程,这就是绿色选煤。
我们把选煤分成3个发展阶段:洗煤时代,主要靠简单水洗,主要是作燃料用,洗后的煤炭灰分水平为25%~28%;选煤时代,是近30年来才开展起来的,所有煤炭都要进行洗选,选后的煤炭灰分水平8%~10%;绿色选煤时代,选后的煤炭灰分水平3%~5%。
绿色选煤包括“一主两辅”系统。“一主”就是高效分选,“两辅”就是水循环和矿物利用,这样就形成一个绿色选煤系统。绿色分选就是要排低热值煤、排矸石,并且将他们都用掉。只有我们的矿山地没有塌陷,所有废物都用掉了,这才是绿色矿山了。
煤矿从单一采矿到资源综合利用,现在形成一个产业,这是一个非常好的模式。以选煤为主,到矸石、高岭土、粉煤灰利用和水循环,整个形成一个产业园区。这是今后煤炭工业的发展方向,也是建设绿色矿山的必然要求,现在许多煤炭企业已经在朝着这个方向努力。