煤炭清洁利用发展模式和科技需求

张 鑫

(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046299)

环境保护

煤炭清洁利用发展模式和科技需求

张 鑫

(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046299)

我国的煤炭利用较为粗疏，产业范围较为狭隘，缺乏完善的结构模式，导致环境问题日益加剧，因此，需要转变发展模式。对煤炭清洁能源生产中煤炭利用发展条件和科技需求进行简要分析，实现煤炭清洁、科学、合理化运用，为推动产业转型提供强有力的技术保障。

煤炭清洁利用；发展模式；科技需求

我国是煤炭资源大国，2015年，煤产量38亿t，占总产量的72%，煤炭消耗41亿t，占能源消耗的64%，预计在2020年，我国的煤炭消费量将达到44亿t[1]。目前，我国煤炭消费较大，进而出现CO2排放量的增加，因此，煤炭的清洁高效利用就显得尤为重要，也是坚持可持续发展的必经之路。

1 煤炭清洁利用发展模式

我国把煤炭清洁利用视为科技发展的重点项目，在开采、加工、发电、转化、控制等方面实行可持续发展战略，并且效果显著，实现了我国煤炭清洁利用技术的新高。但从客观角度看，我国的煤炭利用，仍有待进一步完善和提高。

1.1 煤炭开采

在进行绿色开采上，我国取得了显著的成绩，但受地质条件、开采技术、市场发展形势影响，不同的矿区在进行煤炭开采上存在较大的不同。例如，山西、陕西、内蒙古等地区，在清洁高效开采上，技术较为先进，其核心是煤和瓦斯共采、保水采煤等方面，具体为，华东地区的瓦斯抽采、矿井水等的利用，居于我国首要地位；东北区域，是最早实行瓦斯抽放和开采的地区；中南地区，受地形的影响，使得煤炭清洁技术受到影响；新疆多是采用一些技术方法进行开发、利用。

1.2 煤炭提质加工

我国的煤矿区域规模大，煤矿近30座，规模达到35 Mt/a。目前，我国的选煤工艺，技术水平呈上升趋势，并趋于全球领先位置。但从工业水平而言，我国的选煤设备有待进一步提升，目前，仍然需要借鉴国外设备。我国的煤炭使用量约在4 000万t/a，利用型煤取缔散煤，在一定程度上，能够降低排放量，节约煤炭达到10%[2]。现阶段，我国的褐煤提质技术处于初级发展阶段，但其经济价值较为显著。

2 煤炭清洁利用发展条件

2.1 西移和基地建设

2.1.1 开发重点出现西移现象

2012年，我国西部的煤炭总量相对于2000年增长了53%，每年增长速度为15%；中部区域，煤炭产量相对于2000年下降至38%；东部区域，煤炭产量相对于2000年，下降8%。由此可以看出，全国煤炭产量逐年下降，因此，煤炭开发要进行转型，以西部为主、中部为辅、东部补充式的模式[3]。

2.1.2 煤炭开发实行大型化、基地化、集约化

数据显示，我国煤炭基地产煤量在30亿t，占全国总量的90%，14个煤炭基地中，有12个煤炭基地达到上亿吨。从全国范围看，大型煤矿700余处，产量在24亿t，其中，产量大于千万吨的煤矿近50处，产量5亿t。

2.1.3 受西部水资源影响

我国的水资源呈现出分布不一的形态，在华北、西北等地域，水资源较为缺乏，而煤炭的利用多数在水资源紧缺的区域，较大规模的煤炭清洁基地需消耗水量近亿吨，因此，水资源成为我国煤炭清洁利用的影响因素之一。而在黄河沿岸、云贵地区等，水资源较为充足，因此，可以将其作为煤炭清洁利用的主要发展区域。

2.2 技术突破和成就

清洁技术和产业示范，是煤炭清洁利用的主要决定因素。该技术在我国一些化工领域，效果较为明显。

2.2.1 煤炭气化技术

我国的气化技术发展迅速，近几年，相继研发了航天炉、东方炉、清华炉等，拥有知识产权的有2 000 t级干煤粉、气流床气化技术及2 000 t水煤浆气化技术，如今，已正式投入运行，实现了煤气化的新突破。目前，我国的煤气化技术趋于大型化发展。根据不同的煤质特点，研制出创新型的化工炉，通过新的技术、材料的应用，使得单台气化炉的处理量达到2 000 t[4]。

2.2.2 煤制天然气技术

该技术主要是由煤气技术甲烷化组成。但现阶段，我国仍处在引进阶段，我国的煤制天然气没有核心技术支持。我国的煤制天然气总产能已达到900亿m3/a。

2.3 煤炭清洁利用的实践

我国的煤炭清洁基地代表是：宁东化工，它是我国主要的煤炭基地、生产基地，以及西电东送火电基地。2014年，煤炭产量达到7 000万t，转化煤2 000万t，电力装机800万kW，产能达到700万t。该煤炭基地主要实行煤炭、发电、化工转化、碳材料综合开发模式。

3 煤炭清洁利用科技需求

现阶段，我国的煤炭清洁技术有待进一步提高，存在以下问题，在重要技术上，仍需依靠国外技术；在技术装备上，国产率较低；废水处理上，经济支出较大等。这些问题，影响着煤炭清洁利用技术的发展。

3.1 煤炭清洁利用技术需求

3.1.1 低阶煤清洁利用技术

褐煤、长焰煤等低变质煤，其资源较为丰富，约占煤炭资源的一半，但是，这种煤具有热值低、易碎、水分高等特点，因此，不适合较长时间的运输。但同时，一些低阶煤的油率较大，我们可以利用热解，进行油值、气体组分提取，剩下的组分再进行利用。这也是低阶煤利用的方法之一。

3.1.2 焦油制清洁燃料油技术

中低温煤焦油是低阶煤的副产品，因此，伴随着低阶煤的迅速发展，使得中低温煤焦油产量随之增加，预计到2020年，将会达到1 500万t。煤焦油全馏分实行分质加工、利用，实现不同的组分转变，提高了轻质油生产率。目前，科学研究院正在研发相关技术，但仍处在试验阶段。

3.2 煤炭清洁利用装备技术

目前，我国的煤炭清洁利用装备技术在一些主要的技术上仍主要依靠国外，这也是影响煤炭清洁利用的主要原因。因此，我国需要在装备技术上不断的强化，进而完成技术装备自主化。

3.2.1 大型气化炉

开发投煤量2 000 t/d气流床气化炉，气体组分约为80%，碳转化率90%，炉径5 m左右；烧嘴负荷在80%～110%，应用时间7 000 h以上粉煤气化炉；烧嘴范围在60%～110%，使用时间在7 000 h以上的水煤浆气化炉。

3.2.2 10万m3/h等级空分设备

开发压力5 MPa、纯度大于90%氧气，液氧1 000 m3/h、纯度大于95%氧气，液氮2 500 m3/h、纯度在95%氧气空分精馏塔；了解煤化工型内压缩程序，大型空分装置成套系统设计、高压板翅式换热器、下塔设计研发等主要技术。

3.2.3 大直径、大壁厚加氢反应器

开发外径6 500 mm、内径大于5 400 mm、壁厚大于400 mm加氢反应器，了解过渡段、封头锻件、大型筒体及组焊、组装工艺等技术。

4 结语

总之，笔者认为，煤炭的清洁利用，在技术、产业范围、环境上实现了全面发展，为城市化发展提供了技术保障，降低了生态压力，推动了煤炭的科学、高效利用。虽然我国的煤炭技术仍处于全球领先地位，但在煤炭清洁利用上，处于发展阶段，未来，我国仍需优化核心技术、装备，为煤炭利用提供技术保障，进而为社会可持续发展奠定更广阔的发展前景。

[1] 张绍强.发挥资源优势,加大清洁高效利用,促进煤炭企业转型发展[J].煤炭加工与综合利用,2016(5)：1-5.

[2] 张国昀.低阶煤分质利用的前景展望及建议[J].当代石油石化,2014(9)：19-23.

[3] 刘佳，曹祖宾，韩冬云，等.低阶煤低温干馏工艺技术的发展现状[J].当代化工,2015(9)：2151-2154.

[4] 陈贵锋，罗腾.煤炭清洁利用发展模式与科技需求[J].洁净煤技术,2014(2)：99-103.

Development patterns and technology requirements of clean coal utilization

ZHANG Xin

(Shanxi Lu'an Coal-based Clean Energy Co., Ltd., Changzhi Shanxi 046299, China)

China's coal utilization is rough with narrow industry scope, and lacks perfect structure mode, which leads to growing environmental problems. Therefore, it needs to change the development mode. In this regard,this paper carries on a brief analysis of development conditions, the demand of science and technology in coal utilization of coal clean energy production, so as to provide strong guarantee for realizing the clean,scientific and rational utilization of the coal, and promoting industrial restructuring.

clean utilization of coal; development model; scientific and technological demand

2016-11-03

张 鑫，男，1988年出生，2012年毕业于河南理工大学，本科，助理工程师。研究方向：煤炭的清洁利用。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.40

X382

A

1004-7050(2017)01-0121-03