煤炭循環經濟產業鏈發展模式研究

李彩惠

（河北金牛能源股份有限公司，河北 邢臺054021）

我國是世界上煤炭資源最豐富、產量和消費量最大的國家之一。由于我國長期以來的傳統經濟發展模式，煤炭生產企業面臨著礦產資源的耗竭、水資源的短缺、三廢污染等問題，嚴重限制了煤炭產業的健康發展。隨著市場競爭日益激烈，以及社會對資源節約和環境保護的重視，隨著2009年1月1日 《循環經濟促進法》的實施，我國迫切需要一種新的模式發展煤炭產業。綜合考慮資源、環境及技術含量等因素，以資源節約、環境保護為目標，形成低投入、高產出、少污染、零排放的循環經濟產業鏈新型發展模式，以實現煤炭產業的可持續發展。

1 煤炭循環經濟

循環經濟的概念是20世紀60年代美國經濟學家K·波爾丁首先提出的。傳統經濟是 “資源-產品-廢物”單向流動的線性經濟，以高開采、低利用、高排放為特征。循環經濟是一種實踐可持續發展理念的新的經濟發展模式，它基于資源環境是支撐人類經濟發展的物質基礎這一根本認識，通過 “資源-產品-再生資源”的反饋式循環過程，使所有的物質、能量在這個永續的循環中得到合理和持久的利用，從而實現用盡可能小的資源消耗和環境成本，獲得盡可能大的經濟效益和社會效益。循環經濟遵循生態經濟學原理，以“減量化、再利用、再循環”為原則，以低開采、高利用、低排放為特征，以資源的高效利用和循環利用為核心，是資源節約、環境保護型經濟發展模式，是新型工業化的重要內容和標志。[1]因此，循環經濟從根本上緩解了資源、環境容量的有限性與發展無限性間的矛盾，解決了日益嚴重的資源短缺、環境污染、生態破壞等問題，真正實現經濟的可持續發展。[2-3]

煤炭循環經濟是指遵循礦產物質自身特征和自然生態規律，按其勘查、采選冶生產、深加工、消費等過程，在系統內部以互聯的方式構成物質、能量的閉環流動，與之依存的能量流、信息流內在疊加，達到與環境、社會等和諧發展的一個經濟系統。煤炭循環經濟是一種 “礦產勘查-礦產資源-產品-再生礦產資源-最終排放”的反饋式流程，它重視生態效率，要求降低礦物開采量，提高礦物利用率，減少廢棄礦物的處置及堆存量，以追求物質和能源利用效率的最大化和廢物產生量的最小化，其核心是礦產資源的綜合利用。[4]

2 章村礦循環經濟產業鏈發展模式

經過近幾年的快速發展，章村礦形成了以煤為主，電力、建材多元經營的現代化礦業企業，在礦區內形成了內部循環經濟產業鏈 （圖1）。原煤首先進入重介洗煤廠洗選，優質洗精煤作為工業用煤，主要作為煉鋼、化工產品的原料；洗煤副產品 （煤泥、次中煤）以及煤矸石，作為坑口電廠的燃料；對開拓矸石實施井下充填，實現了矸石不升井、不外排；礦井水一部分直接供給洗煤廠生產，一部分經過處理后，作為電廠的冷卻循環水和廠區內生產及生活用水。坑口電廠發電，主要滿足礦井和水泥生產所需，礦區用電自給率達到80%；電廠鍋爐余熱為礦區生產、生活供暖；電廠粉煤灰、爐渣等廢棄物，作為水泥配料用于水泥生產；電廠廢棄硬水又補充到洗煤廠循環利用；水泥生產過程中產生的粉塵，通過除塵裝置回收后，直接進入生產系統；利用水泥廠回轉窯窯頭、窯尾產生的余熱，建設一座裝機容量為9 MW的余熱電站，直接供水泥廠生產自用，可以有效地實現節能減排。

圖1 循環經濟產業鏈

3 章村礦循環經濟產業鏈特點

3.1 節能新技術

（1）積極推廣變頻節電技術。在煤礦、電廠、水泥廠等凡是具備條件的地方，都采用了節電新技術。電廠三臺內反饋式串級調速電機，節電達50%。

（2）積極進行環節改造。完成了-200水平排水系統環節改造，停運交叉點兩臺37k W轉排水泵，更換高耗能主扇，淘汰高耗能變壓器。

（3）科學調度生產運行方式。集中生產、集中開皮帶，減少空皮帶運行時間；加強中央泵房管理，保持水泵在大流量及高效工況點內運行，提高排水系統主排水泵的效率。

（4）合理安排生產，積極推行避峰就谷節電措施。調整井下主排水泵開泵時間，利用夜班電力低谷時間多開水泵；調整洗煤廠生產班次，充分利用夜班電力低谷時間生產；調整機修廠鑄工電爐夜班開爐時間，真正做到了避峰就谷，達到了節約用電提高經濟效益的目的。

3.2 資源效益最大化

積極推廣新技術、新工藝，提高礦井裝備水平。9#煤工作面，由高檔普采改為綜合機械化開采，采高由2.2 m提高到3.2 m，實現了9#煤層一次采全高，工作面資源回收率由68%提高到98%。在多年來沿空送巷的基礎上，成功應用了沿空留巷技術，節約了巷道掘進費用，提高了資源回收率。大力發展煤炭洗選深加工，2006年底，建成國內首家高變質程度無煙煤重介洗煤廠，進一步優化各項技術指標，精煤回收率提高3%～4%，洗選效率達到了95%以上。開展水泥生產試燒無煙煤技術攻關，節煤效果顯著。水泥生產屬高耗能行業，針對燃煤成本持續增加的問題，通過對風、煤、料的合理調整，使用無煙煤后，窯況非常穩定，原煤耗由原來的噸熟料150kg降至130kg以下，節省燃煤13%。既拓寬了燃料來源渠道，又降低了能耗，提高了效益。

3.3 礦井水循環

在礦井水循環再利用方面，形成了礦區內的小閉合圈。礦井水上井后，供洗煤廠、電廠使用。在坑口電廠建有處理能力400 m3/h的水處理站，經過處理后，可作為鍋爐冷卻、除塵用水。電廠排出的富含氧離子硬水，又補充到洗煤廠進行循環再利用。洗煤廠原煤耗水量0.11 m3/t，低于國家標準0.15 m3/t，年用水量8.74萬m3，其中電廠硬質水3萬m3。2007年，在產量增加的情況下，全年用水總量同比節約4.3萬m3。在生產過程中，嚴格執行環保標準，達到Ⅰ級洗水閉路循環，實現了生產廢水零排放。

3.4 廢渣循環

在煤、電、水泥循環經濟產業鏈上，水泥生產是節能減排的重要環節。前些年，由于坑口電廠粉煤灰燒失量過高，不能用于水泥生產，每噸還要花7.5元找山溝填埋。針對這種情況，電廠重點解決控制粉煤灰燒失量高的問題，水泥廠則主要在現有粉煤灰基礎上采取措施，調整工藝配方，進行生產系統技術改造，以解決利用高燒失量粉煤灰的難題。最終，電廠每年產生的8.5萬t爐渣和6.5萬t粉煤灰，全部由水泥廠作為生產原料綜合利用，起到了很好的減排效果，年綜合效益達到320多萬元。

3.5 利用余熱延伸循環經濟產業鏈

水泥廠在循環經濟產業鏈基礎上，進一步向前延伸，利用生產過程中窯頭、窯尾排放的廢氣余熱資源，采用純低溫余熱發電技術，建設一套裝機容量為9 MW的余熱發電機組，所發電力全部自用。每年可節約標煤2萬余t，每年CO2減排量達5萬多t。利用電廠余熱，替代礦區7臺采暖小鍋爐，實行集中余熱供暖，每年可節約1715t標煤。

4 結論

煤炭循環經濟產業鏈發展模式，不僅能使資源得到充分利用，節約企業成本，產生可觀的經濟效益；而且在企業內部，使污染物盡可能消化，減少其對生態環境破壞，產生良好的環境效益。因此，在循環經濟發展模式下，合理設計產業鏈，可以提高煤炭企業資源利用效率，充分循環利用廢棄物，降低能耗，減少污染物排放，在獲得顯著經濟效益的同時，也實現了企業與社會和環境的協調發展。