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山东能源集团“绿煤战略”淘黑金

2015-3-17 9:44:13 来源:中国矿业报 本报记者:刘艾瑛 通讯员 姜玉泰

“到2020年,我省煤炭消费总量将控制在3.8亿吨左右,占全社会能源消费比重下降到60%左右。为此,将重点从高效清洁使用传统能源、积极发展新能源和清洁能源、提升能源开发转化和利用效率,以及合理控制能源消费总量四方面入手,实现能源生产、消费与生态环境的协调可持续发展。”山东省发改委能源交通处副处长王福栋在1月13日召开的山东清洁用煤节能减排技术研讨会这样表示。

山东省是经济大省,同时也是能耗大省,能源消费量约4亿吨标准煤左右,全省能源消耗总量约占全国能耗总量的十分之一,全省能源消费增速高于国家要求的目标,煤炭消费占全社会能耗的比重仍达70%左右,节能减排压力很大。山东省迫切需要在技术进步、管理体制、市场化机制等方面,引进先进理念和经验。

山东能源集团作为当地重要的能源企业,率先创新性地实施了“绿煤战略”,将黑色煤炭做成绿色能源,做好黑色煤炭的绿色开采、绿色加工、绿色利用,形成了一整套的战略部署。在当前环保要求越来越高的形势下,这不仅对于山东能源集团具有重要意义,而且对于那些苦于结构调整和转型升级的能源企业也具有积极的借鉴作用。

实现绿色充填开采模式

传统煤炭生产方式的副产品煤矸石会导致严重的社会问题和环境危害。针对煤炭矸石含量大、环境污染重的现实,山东能源集团创新生产观念,提出了开采与充填同行的绿煤采掘模式,实施以矸换煤、绿色充填开采,使煤矸石不升井直接充填到采空区,不仅更环保,还能置换开采矿井煤柱和“三下”(建筑物下、铁路下、水体下)压煤,提高矿井使用年限。

2012年4月,国家能源局为推广山东能源集团煤矿充填开采的经验做法,在泰安召开了现场会。会议期间,与会人员到山东能源新矿集团翟镇、鄂庄矿、协庄、孙村、华恒、山能机械塔高分公司等下属单位参观了充填现场和设备,并高度肯定了他们的充填做法。

2014年10月12日,山东能源集团煤矿充填开采“国家工程实验室”在新矿集团正式启动。据山东能源集团总工程师翟明华介绍,针对山东煤炭赋存日益减少、品质不断降低、直接燃烧加重污染排放的实际,山东能源集团创新使用井下矸石拣选、井下充填开采、土地复垦等生产方式,在煤质提升的同时,实现了以矸换煤、沉陷区实时治理的综合开发。

通过多年持续的科研攻关,截至目前,山东能源集团已掌握两种类型、五种工艺形式的矸石充填开采技术,并形成了技术研发、设备制造、充填操作一揽子标准化示范工程,拥有矸石充填开采发明专利6项,实用新型专利25项,参与制定行业技术标准8项,累计完成以矸换煤量约1000多万吨,累计减少矸石排放2700万吨。

如今,新矿集团多年来形成的22座矸石山,通过充填已消失7座,剩余的15座有望在5年内全部消失。孙村煤矿研发出的“煤矸石似膏体充填”开采技术,是国内目前最为成熟的充填技术之一。这个矿将煤矸石与水泥、粉煤灰按比例搅拌成膏体状,通过钻孔和管道从地面输送到井下采空区。利用此技术,煤矿每天消耗地面矸石350吨,置换优质煤400吨。

传统煤炭生产方式另一负面影响是采煤区塌陷对耕地的破坏。山东能源集团通过煤矸石复垦造田、高效生态农业开发再生等方式复垦土地,变被动治理为主动预防,改变了过去单纯的“开采-塌陷-治理”的旧观念,采取“开采、复垦、开发”三同步,对采煤预沉陷区进行综合开发。新矿集团新巨龙公司多年来坚持“绿色、低碳、清洁和可持续”的发展思路,构建“两站两厂两中心”矿井水循环利用体系,实现了“污水不上排、净水出效益、用水不采水”的多重功效。同时,采用水源热泵技术,提取矿井水热量,用于地面供暖,实现采煤不用煤。整合开发耕地、湿地、淡水、地热、生物五大资源,建设了高效农业、园林苗圃、油料牡丹、观光旅游、淡水养殖、地热利用、循环农业、畜牧养殖等八大产业集群,把沉陷区建成集生态湿地公园、高效种植养殖为一体的综合经济园区。

为解决沉陷区土地无法耕种难题,临矿集团邱集煤矿针对本矿塌陷区濒临黄河引黄干渠,周边多沉沙池的状况,提出尝试用黄河泥沙吹填矿区塌陷地的设想。该设想得到了山东省物化探勘察院的大力支持。双方共同规划设计了治理方案,并于2013年春季正式启动了此项工程。据悉,邱集煤矿采用的这种“引黄输沙吹填”土地的复垦途径,方法新颖,具有很强的创新性和可行性,是国内首次利用黄河泥沙吹填复垦塌陷地的试验,试验成功后有望在全省乃至全国整个黄河流域矿区塌陷区全面推广。

循环经济盘活产业结构

煤炭资源的“绿色开采”只是初级诉求,构建可持续的产业结构是能源企业健康发展的迫切要求。多年来,山东能源集团坚持发展循环经济,形成了“资源-产品-废弃物-再生资源”的闭合式循环,实现了产业链的纵向延伸和横向拓展。

实现煤炭资源的充分利用是山东能源集团产业链拉长的重要方式之一。在确保煤炭主业稳产的同时,山东能源集团大力推进原煤精加工和深加工,开展的“高比例配加新汶气肥煤试验研究”,使气肥煤市场需求量大增,价格也提高了15%。这一研究制订出的10个配煤方案,所产焦炭质量全部达到国家二级冶金焦标准,有两个方案达到国家一级冶金焦标准。由于气肥煤更加廉价,应用这种配煤比例,炼焦的济钢、莱钢的吨焦成本均下降100余元。同时,山东能源集团在洗选方面实施“精煤战略”,不断提高原煤入洗率,通过提高精煤销售比例,最大程度提高煤炭利用率。

此外,山东能源集团还积极开发应用水煤浆技术。水煤浆在燃烧时能自然脱硫脱氮,减少污染。约2吨水煤浆可代替1吨重油,而成本只有重油的一半。在我国富煤少油的情况下,水煤浆可以说是替代石油的一种理想燃料。山东能源枣矿集团八一煤矿早在1983年就与中国矿业大学合作开发了水煤浆技术,经过三十多年的探索和发展,目前该矿几乎已囊括我国水煤浆领域的所有最高荣誉,成为我国水煤浆产业的领军企业。山东能源集团还系统开展了煤炭地下气化技术研究,自1999年开始,先后建设了孙村、协庄、鄂庄3个气化站,形成了煤炭地下气化工艺,日产气量稳定在5万立方米以上,能够供工业锅炉、工业窑炉、居民生活燃气、燃气发电用。目前,该集团正在开展内蒙古褐煤地下气化工业化示范项目的可行性研究,以期实现褐煤资源的安全低成本开采和清洁高效利用。

以煤伴生、废弃资源深度开发为切入点,山东能源集团不断提升煤炭综合利用的档次,实现了节能、降耗、减污、增效的有效统一。首先是利用煤矸石、煤泥发展电力产业,建造综合利用热电厂,在解决电力供应紧张局面的同时,通过实施集中供暖和余热利用,替代普通燃煤锅炉,改善矿区环境质量,实现了就地转化,避免了异地污染。同时,利用粉煤灰、煤矸石发展新型建材业。研制出了全硬塑矸石制砖机成套设备,被列为国家重大装备国产化项目和国家级新型产品,在全国已推广60多条制砖生产线;利用煤矸石、粉煤灰替代粘土生产配制水泥熟料,开辟了利用废弃资源、节约可耕土地、降低生产成本的综合利用新途径。山东能源集团不仅局限于在地面建设水处理站将矿井水再生回用,还将矿井水处理站建在井下,有效保护了矿区水资源和地面环境,开辟了煤炭行业矿井水处理利用的新方法。山东能源新矿集团“循环经济模式”被国家发改委确认为“全国煤炭系统循环经济典型模式”,“省内矿井矿产资源综合利用绿色矿山建设”被国土资源部列为国家“‘十二五’矿产资源综合利用示范基地”。

山东能源集团以清洁高效可持续为目标,发展新型煤化工产业。近几年,围绕炼焦煤气制液化天然气,煤化工产业实现链条化、精细化等项目,山东能源集团做了大量工作。2012年12月,山东能源集团在内蒙古建成了1.2亿立方米/年焦炉煤气制液化天然气(LNG)项目,该项目是世界上首家利用焦炉煤气制液化天然气工业化项目,也是世界上第一套大型炼焦煤气制液化天然气成功投产的装置,实现了炼焦煤气资源利用的新突破。同时,山东能源集团积极与中国矿业大学、天津大学、青岛科技大学等高校及世界500强韩国SK公司、韩国SK大德研究院等单位进行合作,开展了焦化下游产品深加工技术研究与应用,形成了由煤焦油到炭黑、针状焦,由煤气到甲醇、LNG、环己酮的精细化产业链。

技术创新助推转型升级

技术创新是能源企业发展的引擎,更是山东能源集团“绿煤战略”的重要支撑。多年来,依靠自主创新,山东能源集团不断推陈出新,将传统产业变身为朝阳产业,成功实现了企业的转型升级,旗下各单位的创新工作可谓各显神通,处处开花。

新矿集团赵官能源公司瓦斯资源总量约5.37亿立方米,但井内多为5%~9%超低浓度瓦斯,一度让瓦斯开发利用成为“鸡肋”。近年来,赵官能源应用两项自主发明专利,联合国内外科研院所,向超低浓度瓦斯开采利用发起冲击。科研人员不仅找到了矿井采掘生产过程中瓦斯解吸及渗流规律,为预防和控制瓦斯事故提供了基础数据,而且独创了“立体化”瓦斯抽采方法,采用井下分源抽采瓦斯、井上发电机组前进气等方式,破解了瓦斯抽采中的多道难题,确保安全抽采后,矿井全天候瓦斯“零报警”。他们还组建了省级瓦斯实验中心,每年有20多项新技术新成果问世,已有国家级和省级技术成果56项,并为国内40多家大中型煤矿进行瓦斯“体检”,形成了瓦斯治理市场化,并建成抽采、运输、发电、科研、灾害治理、市场推广等系列产业,形成瓦斯开发应用的产业链,完成了瓦斯从煤矿灾害向“绿色财富”的华丽转身。据悉,截至目前,赵官能源已累计利用瓦斯安全发电1300万千瓦·时以上,全部作为生产自用,发电站累计抽采瓦斯1440万立方米,如果换算成二氧化碳排放量,约80万吨。

在渤海湾畔的龙矿集团矿区,有一种被称为“煤皮子”的油页岩矿石,因发热量低,一度被当作“鸡肋”废弃。龙矿集团经过干馏提炼,已形成年处理油页岩210万吨、产油20万吨的能力,将这些“鸡肋”的油页岩,变成了页岩油,并充分回收利用油页岩干馏过程中产生的剩余瓦斯气、干馏半焦和页岩灰渣等污染物,取得了显著的经济效益。目前,山东能源集团在中颗粒油页岩炼油技术方面,居国内领先地位,被列为了国家油页岩综合利用示范工程和示范基地。

新矿集团协庄煤矿作为全国首家成功应用地热技术的煤炭企业,从矿井水中提取热量资源为副立井井口实现冬季供暖和夏季制冷,年可实现节能量1600吨标煤。目前,地热应用技术已在新巨龙、滨湖、赵官、万祥等多个矿井得到了推广和应用。

作为全国第一家矿井乏风余热利用企业,新矿集团孙村煤矿以矿井回风作为热源,利用喷淋换热技术,间接地用矿井水吸收乏风气体中热能,将升温后的水再利用。同时,喷淋换热设备吸收了大量的细煤粉,每年可减少二氧化硫排放约30吨,净化了周围空气。

山东能源集团一方面坚持自主创新的同时,另一方面也非常注重学习和引进国内外的最新技术。为了实现集团在内蒙古拥有的褐煤资源的高效利用,山东能源集团与北京滨海金地有限公司合作,引进了美国末精煤脱水提质技术,建成了国内第一套末精煤脱水提质装置,使褐煤水分从32%降低到23%左右。

在实施“绿煤战略”过程中,山东能源集团也面临着洁净煤等方面的技术难题,包括小颗粒油页岩炼油技术;褐煤分级提质多联产技术;煤制天然气、烯烃等新型现代煤化工产品(包括褐煤直接气化制天然气技术),绿色焦化及煤焦油深加工技术等,这些也是国内能源企业在煤炭清洁开采和高效利用方面的共性问题。下一步,山东能源集团将与国际能源署清洁煤中心进行深度合作,在清洁煤使用技术、煤气化和煤炭精细化工方面共同推进煤炭资源清洁高效利用,将“绿煤战略”进行到底。□

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