二、煤炭企业发展循环经济的关键环节与趋势

    企业是经济发展主体。国家加快推进循环经济的发展， 必须落实到企业行动中。那么， 作为能源生产类型的煤炭企业， 如何发展循环经济呢? 总的考虑是， 一要按照国家的政策导向进行总体部署； 二是掌握发展趋势， 从实际出发， 因地制宜， 物尽其用。下面分别进行讨论。

    1. 煤炭行业发展循环经济的关键环节。

    依赖煤炭资源开采发展起来的资源型企业， 既为国家的经济建设和人民生活水平的提高提供了能源保障， 同时又是耗能大户。在煤炭生产和消费中还产生地表塌陷、煤矸石和尾矿堆放影响生态环境问题。因此， 需要我们以科学发展观为指导， 在煤炭开采、高效利用、低劣质煤综合利用以及复垦等生产链条中，通盘考虑， 用发展的思路解决煤炭资源开发利用、环境保护和社会经济发展的协调问题。将循环经济的发展理念落实在煤炭生产和消费的全过程， 归根到底，就是要在煤炭生产和消费的每一个环节， 都使资源得到最有效和循环利用， 达到提高资源利用效率和环境友好的目的。根据这一精神， 煤炭行业发展循环经济应抓好以下四个关键环节：

    一是煤炭的掘进和开采环节， 核心是尽可能地利用一切可以利用的资源， 或者说， 除了尽可能提高煤炭的开采回收率外， 要综合开发利用煤层附近分布的所有有价值的共、伴生资源， 如高岭土、煤层气以及矿井水等。综合开发利用这些资源， 不仅可以降低生产成本， 提高能源资源的利用效率， 而且还可以降低煤层气、水等可能对煤炭生产可能产生的危害。例如， 煤层气的主要成分是甲烷， 是全球气候变暖的六种气体之一， 开发利用它不仅可以为减少温室气体排放做出贡献， 还可以减少它对采煤安全的威胁， 是一举多得的好事。

    二是在加工利用环节， 采取先进的科学技术， 通过产业共生等形式， 尽可能地提高煤炭资源的利用或转化效率。例如， 可采取多联产的形式， 发展煤气供热(冷) 等产业， 通过系统集成提高热转化和利用效率； 采用洁净煤技术， 减少煤炭消费过程中的环境影响； 发展煤化工， 延伸产业链条， 提高附加值， 提升竞争力。总之， 要根据矿区的煤质特点和用户市场需求情况， 加大精煤洗选， 提高质量， 增加品种， 大力发展煤炭精加工、煤化工、多联产等， 以改变原来靠卖原煤维持财务平衡的做法， 实现经济效益和环境效益的有机统一。

    三是废弃物产生环节， 也就是煤炭生产环节的后端， 要多途径地开发利用低劣质煤炭。一是综合利用煤矸石、中煤、洗煤等低热值燃料， 既可以用于发电、生产建筑材料， 也可作其他用途。二是对于难开采的尾煤， 可采用地下气化的方法加以利用， 从而尽可能地利用一切可利用的低劣质煤炭， 达到提高资源生产率的目的。

    四是环境治理和生态建设环节， 要切实改善矿区的生态环境质量。一是大力开展塌陷区的复垦工作，利用矿业开采过程中产生的矸石等废弃物进行回填复垦， 不仅可以减少采煤过程中废弃物的继续占地， 而且还能腾出被占的土地， 用于生产或建设； 二是做好矿区的绿化工作， 增加绿化面积； 三是改善矿区的环境质量， 通过大家的努力， 创造一个和谐秀美的矿区。

     严格地说， 在煤炭开采环节的前端， 也就是煤炭资源的勘察， 虽然不属于煤炭循环经济的内容， 但却是事关煤炭企业可持续发展的大事。从发展趋势看，无论是跨国公司还是国内大的煤炭企业集团， 都非常重视这一环节， 并取得了大量的经验。因为资源储量是煤炭企业生产和可持续发展的根本保证。

    2. 系统集成与联产是煤炭高效利用的方向。

    美国能源部在21 世纪能源展望(Vision 21) 中提出了多联产的概念， 基本思想是以煤气化为龙头，利用煤气化得到的合成气， 一方面通过制氢供应燃料电池汽车使用， 另一方面通过高温固体氧化物燃料电池和燃气轮机组成的联合循环转换成电能， 能源利用效率可达50 %～60 % ， 经济效益比现代煤粉炉高出10 %； 而且排放少， 减轻煤炭生产和消费过程中对环境的压力。

    国际上， 许多能源公司在合成气园与多联产方面做了大量的探索， Shell 石油公司提出的Shell 合成气园就是一种典型的代表。以煤气化为核心的多联产能源系统， 以煤、渣油或石油焦为原料， 将其气化后生产一氧化碳和氢气为主要成分的合成气， 并在这一过程中脱除二氧化硫等污染物； 由此获得的洁净合成气可作为原料用于热、电、气、化工的联合生产， 在用于联合循环发电( IGCC) 的同时， 还得到包括液体燃料在内的多种高附加值的化工产品， 如用一步法生产甲醇及其衍生物(甲醛、醋酸、醋酐等) 和合成氨及其衍生物(尿素、硫氨、硝氨、碳氨等) 、城市煤气以及工艺过程中的热量。

    合成气经过进一步的转化反应和气体分离， 得到氢气和二氧化碳。氢气是未来氢能源的重要载体， 从而为氢经济的发展提供原料； 二氧化碳通过直接分离， 得到高纯度的二氧化碳， 而不必在燃烧后用氮气稀释处理， 化害为利， 使温室气体二氧化碳的综合利用和埋存成为可能， 并可能成为未来全球温室气体二氧化碳减排的重要途径。这样， 通过多种生产工艺的优化组合， 就形成以煤炭利用为主线的循环经济发展模式。

    煤的气化可以形成多种形式的气体， 这就使得煤中的大部分能量以使用方便的气体形式利用成为可能。在煤气化过程中， 煤与水和氧化剂(空气或氧气， 通常为氧气) 发生化学反应。在气化过程中， 氧化剂的作用是把煤部分氧化而不是完全燃烧。煤经过吹氧气化后的产品就是合成气， 是主要由氢气和一氧化碳组成的气态混合物。气化所需的氧气量是完全燃烧所需量的1/ 3 。通过气化生产的合成气热值约为生产这些合成气耗煤热值的80 %。煤中含有多种有害物质， 其中一些在气化过程中形成了合成气中的微量组分， 如悬浮颗粒、含硫和含氮的气体、氯化物等，其余的则保留在气化炉底部的灰渣中。但是， 从合成气中去除微量气体污染物比从烟道气中去除污染物要容易得多， 因为在合成气中， 污染物在很小的容积内浓度很高， 不像煤在空气中燃烧时那样被不可避免的大量氮气所稀释。同时， 由于气化装置需要处理的固体废弃物只有气化炉中以炉渣形式存在的炉灰和从合成气中回收的硫单质， 因此与直接燃烧系统相比， 气化系统在固体废弃物处理方面也具有明显的优势。

    合成气可以作为城镇用气， 也可以用于炊事和取暖等用途。如果城镇直接用合成气来替换煤炭， 原煤的终端使用量将大大降低， 同时颗粒物排放和硫排放可以降低到接近于零的水平， 氮氧化物排放也可以降低80 %～85 %。合成气也可以用于集中式发电、大规模热电联产、分散式热电联产、活塞式发动机热电联产以及微燃机热电联产等。另外， 合成气也可用来生产清洁燃料。先进的洁净合成燃料可以服务于运输和其它用途。出于对石油需求和进口的快速增长、减少室内污染的要求以及对过度依赖进口的能源安全的顾虑， 中国对利用资源丰富的煤生产合成液体燃料越来越重视。

    多联产系统的核心在于多种产品生产过程的优化耦合。一方面， 优化耦合后的生产流程比单独生产流程要简单， 可以减少基本建设投资和运行费用， 达到降低产品成本的目的。多联产从系统集成出发， 结合各种生产技术路线的优越性， 将生产过程耦合起来，解决了燃料和电独立生产时效率低的问题， 取长补短， 从而达到能源的最高利用效率， 最低的能耗， 最低的投资和运行成本， 以及最少的全生命周期污染物排放。另一方面， 可以根据需求调节多种产品的比例关系， 例如根据用电负荷的峰谷差， 调整用于直接发电和合成甲醇的合成气的比例， 使工艺流程更为优化合理， 从而提高整个系统的资源利用效率和经济效益， 形成以煤炭利用为核心的循环经济。它集中体现能源的洁净利用和煤炭下游能源产品的多样化， 在经济上达到充分的弹性结构， 具有非常强劲的市场竞争力。多产品联合生产技术不是各个单项技术的简单集成， 它推动了整个联产系统的创新和发展。此外， 还可以通过对合成气的集中净化， 不仅使二氧化硫、氮氧化物、粉尘等污染物排放量最小， 也使温室气体二氧化碳排放量大为下降， 从而成为国内外能源系统研究的前沿和煤炭洁净、高效利用的重要途径。

    多联产虽然比IGCC 在成本上有比较优势， 但是在中国目前的市场和政策条件下， 正像其它单一洁净煤发电技术一样， 无法直接与普通燃煤电厂竞争。表面原因是投资大、产品成本高， 本质原因则是没有计入环境成本。常规燃煤电厂投资低， 上马快， 易操作， 却是以浪费资源、空气污染为代价。多联产的高效率、低污染、易除碳的独特优点在目前的市场中尚不具有优势， 因为现有政策法规为常规燃煤电厂保留了很多的选择。
   之所以提出煤炭的高效利用问题， 是因为这样做可以比煤矸石、中煤等低热值利用产生更好的经济效益， 同时也说明， 如果只提综合利用而忽视煤炭的高效利用， 那么就会本末倒置。