中國能源煤化工基地循環經濟發展研究*

沈 鵬 傅澤強 高 寶 智 靜

（中國環境科學研究院 清潔生產與循環經濟研究中心，北京 100012）

1.能源煤化工基地發展現狀

“缺油少氣富煤”是我國的能源結構特點，資源稟賦決定了在相當長的時期內我國以煤為主的能源結構不會改變。能源煤化工基地是集煤炭采掘、火力發電和煤化工等產業于一體的多產業聚集體。此類基地最借助本地區煤炭資源的優勢，以原煤開采為基礎，圍繞煤炭生產過程所涉及的一系列相關聯的生產單元的不同組合，從煤炭產業延伸的角度，向前、向后關聯，形成不同的煤炭產業鏈。這些產業鏈不僅延長了原煤的價值鏈，還在很大程度上減輕了廢棄物排放對生態環境造成的影響。建立能源煤化工基地將煤炭資源就地轉化，能實現資源優勢互補、提高能源安全保障水平、增強能源供應能力。

2007年11月29日，國家發改委正式對外發布了中國第一部《煤炭產業政策》[1]。《政策》明確提出，我國將建設13個大型煤炭基地，且優先發展循環經濟和資源綜合利用項目。2008年年底，作為我國13個億噸級大型煤電基地中正式建成投產的第一個基地——兩淮億噸級煤電基地竣工投產。2009年啟動錫林郭勒盟煤電一體化和山西煤電基地項目建設，同時逐步形成向遼寧輸送300萬千瓦、向山東輸送400萬千瓦的送電能力。同時，寧東也建成了規模最大的煤電化項目群[2]。

2.產業鏈的構建

能源煤化工基地的產業鏈主要由四大主導產業組成，即煤炭開采、發電、煤化工及建材產業，煤炭開采生產的產品用于電廠發電和化工廠的生產，而發電廠和煤礦產生的固體廢物又可直接用于建材的生產，此外，能源煤化工基地整個生產過程中所產生的水、氣等物質也都參與到了循環過程中，從而形成了一個閉合的、可循環的、生態的循環經濟產業框架。

煤化工基地產業循環經濟框架如圖1所示。

圖1 能源煤化工基地循環經濟示意圖

3.物質的循環利用

物質流：煤炭開采過程中產生的原煤經過洗選后，精煤送往化工廠進行焦化、氣化、液化等生產，中煤、煤泥以及洗選矸則送往發電廠進行發電，電廠所產生的粉煤灰和脫硫石膏、以及煤礦和洗選廠所產生的掘進矸被送往建材廠，生產水泥、混凝土和石膏等產品。

水流：煤炭開采過程中產生的礦井水進入污水處理廠，經處理后的中水又重新用于煤炭開采環節；而洗選廠的洗煤廢水經污水處理廠的處理后，也可重新用于洗選；居民生活污水經污水處理廠處理后，中水可用于公共綠化、沖廁等方面。

能流：首先，燃煤發電是能源煤化工基地的主導產業之一，因此，電力是能源煤化工基地的主要產品之一。此外，煤炭開采所產生的煤矸石和煤層氣，也可分別用于發電，供居民生活使用。再有，焦化工程中所產生的焦爐煤氣可用于居民生活的燃氣使用。

4.主導產業循環經濟的發展

能源煤化工基地四大主導產業（煤礦開采、煤化工、發電、建材）的產品、原料、能量、廢棄物在一定程度可以在行業內部或基地內部循環利用，達到節能、降耗、低碳、綠色的目的。

4.1 煤炭開采

煤炭開采行業是能源煤化工基地的先導產業，其他產業的引入和運行很大程度上依賴于基地的煤炭產量。循環經濟從煤炭資源開采行業來講, 是以最有效利用資源和保護環境為基礎的經濟形式[3]。就煤炭行業來講, 循環經濟的發展主要體現在以下幾個方面:

① 綜合開采。開采煤炭資源的同時, 將與煤炭共伴生的礦產品、煤層氣、礦井水等多種資源及廢棄物,統籌規劃、綜合開采, 并進行加工利用。

② 深度加工。不同煤種、品質的煤炭進行粗加工、深加工和精加工, 把煤炭加工成高附加值產品。

③ 高效利用。各煤炭開采和洗選過程中產生的廢棄物, 如煤矸石、礦井水、煤泥、瓦斯和焦化氣等進行綜合利用, 創造出較高的經濟效益、環保效益和社會效益。

④ 循環發展。資源低開采、高利用、低排放、高收益, 從而提高環境資源的配置效率。

煤炭資源的綜合開采、深度加工、高效利用、循環發展是相互依存、相互促進、優化配置的過程, 它能從根本上擺脫傳統煤炭工業以大量消耗資源、犧牲環境為代價的發展模式, 形成煤礦生產經營與礦區人口、資源、環境協調發展的新模式[4]。

4.2 燃煤發電

目前，電力行業的主要問題是結構不合理，煤電發展比重過大;電力工業科技含量有待提高;廢棄物排放量大、造成嚴重環境污染等。我國燃煤電廠循環經濟實施途徑主要有：

① 改革生產工藝,更新生產設備。通過改進鍋爐的設計,采用先進的燃燒設備,控制較好的燃燒狀況,可以減少污染物排放,并提高熱效率。

② 選擇清潔能源。有關人士曾預測,電廠脫硫設施的初期投資約占電廠總投資的30%左右,現階段選用特低硫電煤可能會成為很多燃煤電廠的首選方案。

③ 提高資源、能源利用率。發展高參數、大機組,逐步淘汰熱效率低下、污染嚴重的小機組,優化火電結構,提高能源利用效率。

④ 延伸產品產業鏈,構建生態產業鏈網體系。燃煤電廠鍋爐燃燒產生的煙氣經靜電除塵器處理后,收集的粉煤灰對其進行分級利用,對于高級的從中提取鐵粉和碳粉,中級的則加工為生態水泥或加氣混凝土等,低級的用于筑路和填埋。燃燒后產生的爐渣一般外銷,作為水泥廠或者磚廠的原料。

⑤ 發展環保技術,搞好末端治理。燃煤電廠對鍋爐煙塵的治理,主要采用各種類型的除塵器；煙氣脫硫方面目前濕法工藝是世界上應用最多、最為成熟的技術[5][6]。

⑥ 加強企業內部管理。可通過清潔生產審計,尋找一切可能減少排放物和節約能源的機會,用無/低費方案創效益、用中/高費方案治污染;可在清潔生產審計的基礎上建立起企業環境管理體系,使企業逐步向ISO 14000靠攏。

4.3 煤化工

大型煤化工基地建設應注重采用當前國內外的新技術和新裝備，如先進粉煤氣化技術、高效催化合成技術和反應器、新型節能和環保技術等。涉及CO2隔離、大規模燃料電池、高效氣體分離、氫能儲存等關鍵單元技術的基礎研究和技術開發已在一些國家進行，中國在一些方面也進行了初步研究、探索和現場試驗。開發新型高效、潔凈煤基能源轉化系統是未來能源科技的方向。

未來煤化工的發展趨勢是:通過采用先進技術、不同工藝的集成聯產發展大型煤化工，形成產業鏈的有效延伸和綜合利用，提高資源、能源的利用效率，減少污染物排放，規模化集中治理污染，達到環境友好，建立煤化工生態工業。煤化工生態工業的含義是:將煤化工與建材、材料、發電、廢熱利用(包括種植、養殖等)等不同產業的工藝技術集成聯產，形成資源和能源的循環利用系統，使整體系統具有靈活、高效的調整和運行功能，同時不對區域生態環境造成破壞和污染。

4.4 建材行業

① 煤矸石，煤炭企業產出的煤矸石主要有兩種，一是煤炭生產過程中產出的掘進矸；另一種是煤炭洗選加工過程中產出的洗選矸。前一種由于巖石含量較多，成分復雜，發熱量低，一般多用于制造水泥、煤矸石磚。后一種煤矸石發熱量稍高，一般多用于發電[7]。

② 脫硫石膏，目前對于脫硫石膏的利用和研究主要有:利用脫硫石膏生產建筑材料，目前我國利用脫硫石膏生產建筑材料已形成規模，用于水泥輔料的生產已進入工業化，用于充填尾砂結劑也具有一定的發展潛力。根據循環經濟的原則，應把脫硫副產物作為一種產品來開發，產生經濟效益[8]。

③ 粉煤灰，我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。近年來，國內外粉煤灰綜合利用工作與過去相比較，發生了重大的變化，主要表現為：粉煤灰治理的指導思想已從過去的單純環境角度轉變為綜合治理、資源化利用；粉煤灰綜合利用的途徑以從過去的路基、填方、混凝土摻和料、土壤改造等方面的應用外，發展到目前的在水泥原料、水泥混合材、大型水利樞紐工程、泵送混凝土、大體積混凝土制品、高級填料等高級化利用途徑[9]。

5.結論

發展循環經濟是一個新生事物，循環經濟由概念到實踐在我國只有幾年的時間，雖然通過試點我國在該方面已經積累了一定的經驗，但是目前在能源煤煤化工基地層面如何發展循環還存在著一定的障礙和不足，這將對我國“十二五”期間的節能減排工作造成極大的壓力。能源煤煤化工基地循環經濟發展是個系統工程，涉及工程、技術、管理、信息、機構、基礎設施等多個方面，為保證能源煤化工基地真正實現資源能源的節約和污染物的減量，必須在能源煤煤化工基地發展循環經濟。

[1] 中華人民共和國國家發展和改革委員會，煤炭產業政策[EB/OL]，[2007-11-23], http://www.ndrc.gov.cn/zcfb/zcfbgg/2007gonggao/t20071128_175124.htm.

[2] 中國創新網，破解煤電矛盾 大型煤電基地建設啟動[EB/OL]，[2009-02-16]，http://www.chinahightech.com/views_news.asp?NewsId=039313737333.

[3] 郎慶田.煤炭企業發展循環經濟的實踐與思考[ J] .能源與環境保護, 2003: 114-116.

[4] 劉峰, 門洪云.以資源循環利用方式促進礦區循環經濟的發展[ J] .煤炭工程，2006: 11-13.

[5] 王克強, 劉艷芹.我國煤炭企業發展循環經濟研究[J].武漢理工大學學報，2010.Vol 32,No.4，95-97.

[6] 李逐翔,楊麗蕓.我國燃煤電廠清潔生產初探[J].科技資訊，2007（21）：49.

[7] 張長森等編著.煤矸石資源化綜合利用新技術[M]，北京：化學工業出版社，2008.

[8] 百度網，脫硫石膏，http://baike.baidu.com/view/1839297.htm.

[9] 楊金杰.洗矸煤泥發電及粉煤灰的利用[J].潔凈煤技術，2001年第7卷第3期，47-48.