煤炭潔凈轉化產業與戰略性新興產業耦合發展路徑研究

霍　影，霍金剛

(1.黑龍江科技大學管理學院，黑龍江 哈爾濱 150022；2.七臺河市工業與信息化委員會，黑龍江 七臺河 154600)

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煤炭潔凈轉化產業與戰略性新興產業耦合發展路徑研究

霍影1，霍金剛2

(1.黑龍江科技大學管理學院，黑龍江 哈爾濱 150022；2.七臺河市工業與信息化委員會，黑龍江 七臺河 154600)

在國家調整產業結構和發展戰略性新興產業的背景下，傳統煤炭產業高排放、高污染和低效率的發展模式必須做出極大的變革。本文以煤炭潔凈轉化產業在保障國家能源安全和促動煤炭產業整體前行方面所具備的發展潛力為基礎，探討以新能源、新材料和節能環保三個產業作為主導耦合產業，以高端裝備制造、新一代信息技術和生物三個產業作為輔助耦合產業，以煤基多聯產作為產業示范的煤炭潔凈轉化產業與戰略性新興產業耦合發展機制，并以六類戰略性新興產業的發展導向為依托，提出具體的技術耦合路徑和配套政策建議。

煤炭潔凈轉化產業；戰略性新興產業；耦合發展路徑

為更好適應轉變經濟發展方式的需要，國家發展與改革委員會于2013年5月對《產業結構調整指導目錄(2011年本)》有關條款進行修改，涉及到煤炭產業層面，將“既無降硫措施，又無達標排放用戶的高硫煤炭(含硫高于3%)生產礦井”以及“不能就地使用的高灰煤炭(灰分高于40%)生產礦井”等11類生產設施(裝備)劃入到“淘汰類”產業目錄，將“設計的煤炭資源回收率達不到國家規定要求的煤礦項目”等5類項目劃入到“限制類”產業目錄，但同時也將“型煤及水煤漿技術開發與應用”、“煤炭共伴生資源加工與綜合利用”、“煤層氣勘探、開發、利用和煤礦瓦斯抽采、利用”、“煤矸石、煤泥、洗中煤等低熱值燃料綜合利用”、“煤炭高效洗選脫硫技術開發與應用”以及“提高資源回收率的采煤方法、工藝開發與應用”等20類應用技術規劃到“鼓勵類”產業目錄。

由產業結構調整的整體布局不難看出，國家部委層面僅僅對傳統煤炭產業中高排放、高污染、低效率及低安全的生產環節加以了約束和限制，但對于能夠提高資源利用效率、匹配低碳經濟發展方式的煤炭潔凈轉化環節，則同樣予以大力支持和鼓勵。因此可以說，煤炭產業若想擺脫目前不景氣的發展狀態，就應該盡快適應以高效率、低排放、減污染、可循環為特征的新常態經濟發展方式，積極構建以清潔、高效、低碳、安全和可持續為發展目標的現代煤炭清潔利用體系，以新能源、新材料、節能環保和生物等戰略性新興產業為技術耦合導向，在煤炭潔凈轉化領域探尋新的發展契機，并實現與戰略性新興產業的協同演進和耦合發展。

1　煤炭潔凈轉化產業與戰略性新興產業耦合發展的戰略意義和產業價值

1.1保障國家能源安全的戰略意義

伴隨國際能源格局的新變化及國內能源供需關系的日趨緊張，我國石油及天然氣對外依存度正呈現出逐年攀升的態勢，尤其是石油，早已超越50%這一國際公認的警戒線。根據中國石油集團經濟技術研究院于2015年1月28日發布的《2014年國內外油氣行業發展報告》顯示，2014年我國石油全年凈進口約為3.08億t，同比增長5.7%，石油對外依存度達59.5%，較2013年上升1.1個百分點。天然氣進口量為590億m3，同比增長11.5%，對外依存度上升至32.2%。

我國缺油、少氣，但卻富煤。2012年我國石油剩余技術可采儲量33.3億t，天然氣剩余技術可采儲量4.4萬億m3，煤炭查明資源儲量1.42萬億t[1]。2013年我國的能源生產結構中，原煤占75.6%，原油占8.9%，天然氣占4.6%，水電、核電、風電占10.9%[2]。在石油及天然氣對外依存度逐年走高、原煤產量占能源生產結構主導優勢的現實背景下，大力發展煤炭潔凈轉化產業，將有利于我國在“固本培源”的層面上保障國家的能源安全。

1.2促動煤炭產業前行的商業價值

煤炭潔凈轉化是有別于傳統煤炭燃燒和轉化的新領域，是充分利用煤中有機元素和無機稀缺元素，制取化工產品、燃料及相關礦物產品的新模式[3]。煤炭潔凈轉化產業，主要包括“潔凈煤”和“煤轉化”兩個方向，涵蓋褐煤提質加工、水煤漿制備應用、清潔高效燃煤鍋爐、煤制清潔油氣或化工品、煤轉化過程中稀缺元素二次富集、采洗廢物處理及資源綜合利用等多方面產業鏈條。簡而言之，煤炭潔凈轉化產業是一類將煤炭的能源功能和材料功能融合為一體的耦合聯產系統，具有煤基低碳和煤基多聯產的技術特征。

2.3.1 癥狀該病全生育期均可發病，以幼苗到6對真葉前感染損失最大。幼苗期病菌從向日葵的幼根、子葉和幼莖基部侵染，發病初期病部產生褐色、水漬狀、濕腐型凹陷的大斑，并生出白色絨毛狀的霉。病菌向上發展到莖桿，引起病部皮層腐爛，容易破裂，菌絲從莖皮向莖內擴展到髓部，莖桿容易折斷，產生白色菌絲及黑色菌核，病部以上莖葉萎蔫干枯，稱莖腐。病菌向上發展到向日葵的花盤上，發病初期，花盤背面產生褐色水漬狀斑點，發展擴散以后，蔓延到花盤肉質部位，引起腐爛，稱盤腐，以后，病部產生白色絨狀霉和黑色菌核。

從世界能源環境的變化趨勢來看，伴隨石油、天然氣和相關稀缺礦物資源的日益枯竭，煤炭中高富含碳、氫以及共伴生鋁、鎵、鈾等稀缺礦物元素的資源屬性，將會得到日益增強，其傳統的生產加工和資源利用方式也勢必會伴隨新能源、新材料、節能環保等戰略性新興產業所引導的技術創新方向而做出適應性的轉變。因此，深入挖掘煤炭潔凈轉化技術的產業價值，并實現與戰略性新興產業的深層對接，將成為煤炭產業調整產業結構、實現產業延續和價值鏈提升的必由前進方向。

2　煤炭潔凈轉化產業與戰略性新興產業的耦合發展機制

2.1以新能源、新材料和節能環保三個產業作為主導耦合產業，引導煤炭產業轉方式、調結構

我國正處在工業化進程的中后期，轉變經濟發展方式和調整產業結構的壓力倒逼煤炭產業必須做出極大的改革與創新。作為引領國家工業經濟發展高端水平的戰略性產業，為煤炭產業的轉型升級指明了方向：即以同時具備新能源、新材料和節能環保三方面生產潛力的煤炭潔凈轉化領域作為新興的增長極，牽引、關聯和帶動煤炭產業其他生產領域做出適配性和聯動性的改革，以充分實現煤炭產業轉型升級的整體預期。具體的改革措施，可從以下三個方面并行施力：一是要盡快淘汰對于煤炭資源野蠻式的開采方式與低效率的使用模式，轉而大力發展煤層氣、煤制液體燃料等清潔能源制備項目，主動契合新能源產業的發展導向；二是要合理布局現代煤化工產業項目，注意區域之間的合作分工與梯級開發，有序對接我國工業對于煤基聚合物復合材料、煤基碳材料等新材料的生產需求；三是要積極推進環保水煤漿制備應用、循環硫化床燃燒技術、井下洗選及煤矸石充填綜合應用、煤矸石制備環保型建筑材料等節能環保技術，在充分釋放煤炭產業巨大的資源紅利的基礎上，向煤炭資源的梯次開發和綜合利用要效益。

2.2以高端裝備制造、新一代信息技術和生物三個產業作為輔助耦合產業，促進煤炭潔凈轉化產業提質增效

作為轉變發展模式和調整產業結構的重要載體，新能源、新材料和節能環保三個戰略性新興領域承載了煤炭產業實現整體變革的主要發展預期。但在提高發展質量和提升生產效率方面，作為新興的增長極，煤炭潔凈轉化產業卻也需要以高端裝備制造、新一代信息技術和生物產業作為輔助的技術支撐，以實現煤炭潔凈轉化產業與戰略性新興產業的全面耦合。具體的耦合模式上，首先是要大幅度提升高可靠性、高性能的大型煤礦洗選裝備以及清潔、高效燃煤工業鍋爐的現役比例，并在礦區積極敷設基于大數據、云計算與物聯網的實時監控網絡，建設基于智能化控制和信息化管理的煤炭清潔轉化產業示范園區。其次是應科學規劃并有序構建煤炭生物降解轉化新菌種基因工程，尋找開發能夠實現煤炭高效轉化的菌株，以充分釋放生物產業潛在的巨大支撐潛力。

2.3以煤基多聯產作為產業示范，帶動煤炭潔凈轉化產業各生產鏈條的循環發展和綜合利用

在六大戰略性新興產業的優勢引領和輔助支撐下，煤炭產業的轉型升級將迎來空前的發展契機。為進一步增強新興增長極的牽引作用和拉動能力，煤炭潔凈轉化領域還應在優化邊際生產效率方面深挖來源于低碳環保、梯次接續和循環經濟的產業價值。具體的資源開發與產業鏈條匹配模式，應以煤基多聯產作為產業示范，鼓勵集“煤、化、電、熱”為一體的循環式發展模式，強化各系統的梯次耦合。可以在產業基礎較好的地區率先推進煤化工與發電、油氣化工、鋼鐵、建材等產業間的耦合發展，實現物質的循環使用和能量的梯級利用，集約資源消耗、降低生產成本、減少污染排放，逐步實現“分質分級、能化結合、集成聯產”的新型煤炭利用方式[4]。

煤炭潔凈轉化產業與戰略性新興產業的耦合發展機制，總體發展路徑如圖1所示。

圖1　耦合發展機制路徑示意圖

3　煤炭潔凈轉化產業與戰略性新興產業耦合發展的技術路線圖

3.1新能源領域

以等量替換為原則，在煤焦化、煤制合成氨、電石等傳統煤化工領域進一步“上大壓小”，加速淘汰落后產能。注意梯次開發和循環利用，提高焦爐煤氣、電石尾氣等副產品的利用效率。重點開發以沸騰床加氫預處理—固定床加氫裂化組合工藝為代表的煤焦油處理工藝，改善生成油性質并拓展其作為原料油使用的范圍[5]。推廣將造紙黑液、城市污泥、工業污水等非煤元素用于配制環保型水煤漿的新型制備技術，優化分級研磨及超細漿返流工藝，推廣配入煤焦油制備多元料漿，用低揮發分(石油焦)制備超細煤漿，用超低灰煤制備精細煤漿，用低階煤制備褐煤煤漿、煤泥煤漿、氣化用煤漿及速溶煤粉等水煤漿制備應用技術[6]。加速可燃冰(瓦斯水合物)的規模化開發和產業化應用。

3.2新材料領域

我國鋁土礦資源貧礦多、富礦稀、總量少、資源相對貧乏[7]。根據煤炭固體廢棄物(粉煤灰和煤矸石)中二氧化硅和三氧化二鋁含量總和可高達70%的特點，利用高鋁粉煤灰和煤矸石作為主要原料，采用電熱還原法進行硅鋁合金制備，提升粉煤灰鋁基復合材料、粉煤灰鎂基復合材料、鑄造涂料、復合陶瓷涂層、滲硼保護層等煤炭固體廢棄物在金屬材料熱加工領域的精細化應用，對于緩解我國鋁土礦資源短缺的發展現狀具有重要的戰略意義[8]。此外要注重新材料領域側重基礎研究的特點，圍繞煤炭分級轉化和清潔利用的總體要求，在煤瀝青基高性能碳材料、煤基儲能與吸附材料、煤基高分子材料等方面加強投入配套，以保障煤炭新材料能夠平穩跨越從技術到市場間的“死亡溝壑”。

3.3節能環保領域

大力推廣粉煤灰、煤矸石、脫硫石膏在生產磚、水泥等建筑材料、制備特種混凝土、防滲材料、進行土壤改良以及用于采煤塌陷地區、路基等部位的填充材料的應用，提升資源綜合利用效能。以利用二酰異羥肟酸的磺化煤油溶液從低酸度粉煤灰浸取液中提取鍺元素的萃取工藝為代表，積極開發從不同地質特征粉煤灰中提取鎵、鍺、鈾、鈮等稀有金屬元素及稀土元素的富集和回收技術[9]。注重高灰及高灰熔點煤轉化利用中關鍵問題的基礎研究工作，開展二氧化碳捕集、利用與封存技術、低氮燃燒技術及水煤漿燃燒技術的改造、應用與示范，開發推廣工業鍋爐余熱、余能高效回收和梯級利用技術，鼓勵現代煤化工企業與石油等相關行業企業進行交流合作，開展驅油、微藻吸收、地質封存等技術的協同攻關和聯合示范，為其它行業實施低碳減排積累經驗。

3.4高端裝備制造領域

針對煤礦安全、高效、綠色開采以及現代煤化工系統的整體發展要求，重點圍繞采、掘、運、提、洗、選、化過程中的關鍵生產環節與裝備，開展力學特性與新型復合傳動、協同分析與系統設計、實時監測與智能控制、綠色制造與節能運行等方面的高技術研究，為提升現代煤化工系統在安全生產、高效運行和節能環保方面的技術水平提供設備支撐。側重針對燃煤電廠節能降耗和污染物超低排放、燃煤電廠輔助系統優化、整體煤氣化燃氣—蒸汽聯合發電(IGCC)、交直流混聯電網安全穩定優化運行與控制等開展技術攻關，為電力行業節能降耗和清潔低碳高效發展提供輔助支撐。

3.5新一代信息技術領域

在數字礦山信息化平臺的基礎上，逐步接入工礦自動化系統、井下人員定位系統、煤礦環境安全感知系統、設備安全監控系統、地理信息數據系統、應急救援數據系統，以大數據、云計算和物聯網作為數據挖掘、清洗加工和統計分析的技術依托，沉淀來源于煤炭產業生產、加工、銷售、物流、貿易和金融等各環節的交互數據，實現多源數據的采集匯聚。借助于GIS、數據圖表、虛擬現實等信息可視化技術，對沉淀的數據進行歸納、整理、聚合與分析，實時、準確、清晰地監測整個行業的運行狀況和發展形勢，構建出符合煤炭產業“云”、“管”、“端”一體化的大數據信息平臺和應用系統，契合煤炭生產監管機構和大型礦業集團兩化融合的生產要求，為煤炭企業的高效運營和現代化管理提供服務支撐，為行業管理部門的科學決策提供數據參考。

3.6生物領域

擴大微生物在煤炭生物脫硫應用中的覆蓋面，推廣藻菌共生生物膜系統對于煤炭礦區污染水體修復技術的應用，構建煤炭生物降解轉化新菌種基因工程，以取得良好實驗室效果的枯草芽孢桿菌為基礎，側重開展煤炭生物絮凝及絮體分形的市場化測試，提升煤泥水沉降效果，拓展環保水煤漿的制備渠道[10]。加速生物質油、煤焦油與重油共減黏裂化工藝在產業化層面的可行性和市場測試研究，以期降低重油生產燃料油的生產成本、提升油品質量并獲得包括氣體、石腦油和輕質柴油等成分在內的更多輕質產物和輕質油品餾分[11]。加速生物質固硫型煤的生產和推廣，強化固硫劑在破碎稻草及玉米秸稈層面的選用空間，提升導熱油爐的熱利用效率，輔助提升節能減排的總體管控預期[12]。

4　制度保障和政策建議

1)加快煤炭清潔高效利用技術標準體系的建立。首先是要盡早建立起煤炭清潔高效利用先進技術遴選、評定、認證及推廣機制。高標準建立煤炭清潔轉化技術認證標準及其評價指標體系，嚴控評價指標的遴選和標準的制定，及時發布煤炭清潔高效利用先進技術目錄。其次是要嚴格把控煤炭清潔高效利用項目的建設立項。通過能源轉化效率、資源綜合利用率、綜合能耗、新鮮水耗、污廢產排率等具體的指標進行約束和引導，促進煤炭潔凈轉化產業的有序發展，防止盲目投資和低水平重復建設。

2)重視監督管理與政策保障的協同作用。作為規范煤炭潔凈轉化產業有序發展的監管者與引導者，政府及相關行業管理部門要充分重視監督管理與政策保障作用的協同發揮。在嚴格執行技術認證標準、加大能耗污排監測力度的同時，更要切實推進與煤炭清潔高效利用技術相關的財稅、金融及小企業等優惠政策的有效落實，并以此為基礎，積極引導各類社會資本以合同能源管理的方式進入到煤炭潔凈轉化產業領域，確保煤炭潔凈轉化產業的成長獲得充分的資源支撐。

[1]中華人民共和國國土資源部.我國查明煤炭資源儲量1.42萬億噸[N].中國煤炭報，2013-11-11(001).

[2]中華人民共和國國土資源部.2014中國礦產資源報告[M].北京：地質出版社，2014：6-14.

[3]張軍.培育與發展煤炭潔凈轉化戰略性新興產業的思考[J].神華科技，2015，13(2)：3-6.

[4]國家能源局.《煤炭清潔高效利用行動計劃(2015～2020年)》[Z].北京：國家能源局，2015-04-27.

[5]孟兆會，方向晨，楊濤，等.沸騰床與固定床組合工藝加氫處理煤焦油試驗研究[J].煤炭科學技術，2015，43(3)：134-137，81.

[6]段清兵.中國水煤漿技術應用現狀與發展前景[J].煤炭科學技術，2015，43(1)：129-133.

[7]許國棟，敖宏，佘元冠.可持續發展背景下世界鋁工業發展現狀、趨勢及我國的對策[J].中國有色金屬學報，2012，22(7)：2040-2051.

[8]馬壯，陶瑩，董世知，等.煤炭固體廢棄物在金屬材料熱加工領域的應用[J].煤炭學報，2014，39(1)：32-39.

[9]代世峰，任徳貽，周義平，等.煤型稀有金屬礦床：成因類型、賦存狀態和利用評價[J].煤炭學報，2014，39(8)：1707-1715.

[10]張東晨，侯志翔，周倩倩，等.煤炭生物絮凝絮體分形試驗研究[J].煤炭學報，2015，40(5)：1148-1152.

[11]苗強.煤焦油、生物質油與重油共減黏裂化的可行性研究[J].潔凈煤技術，2015，21(3)：75-78，82.

[12]汪琦，俞紅嘯，張慧芬.燃生物質固硫型煤導熱油爐的設計開發[J].化工裝備技術，2014，35(6)：4-7.

Research into the coupling development path of coal clean conversion industry and strategic emerging industry

HUO Ying1，HUO Jin-gang2

(1.School of Management，Heilongjiang University of Science and Technology，Harbin 150022，China；2.Qitaihe Committee of Industry and Information Technology，Qitaihe 150040，China)

The traditional high emissions，high pollution and low efficiency development model of coal industry must be made changed greatly under the background of industrial restructure and developing strategic emerging industries in China.The paper discussed the coupling development path of coal clean conversion industry and strategic emerging industry which was based on analyzing the potential development value of coal clean conversion industry which national energy security could be protected and overall strength of coal industry could be promoted simultaneously，and meanwhile，the paper took new energy，new materials and energy saving and environmental protection three industries as dominant coupling industry，took advanced equipment manufacturing，new generation of information technology and biology as assistant coupling industry，took coal polygeneration as demonstration industry.Finally，the paper proposed detailed technology development path and policy recommendations which were all relying on technology oriented of the six kinds of strategic emerging industries.

coal clean conversion industry；strategic emerging industry；coupling development path

2015-12-03

黑龍江省哲學社會科學研究規劃(青年)項目“黑龍江省戰略性新興產業培育與傳統優勢產業升級協同發展機制研究”資助(編號：13C052)；中國煤炭工業協會2015～2016煤炭行業軟課題“煤炭潔凈轉化產業與戰略性新興產業耦合發展路徑研究”資助(編號：MTRKT2015056)

霍影(1980-)，女，遼寧鳳城人，碩士，講師，研究方向為產業經濟及其戰略管理。E-mail：huoying926@126.com。

TD98；F426.1

A

1004-4051(2016)08-0038-04