煤矿循环经济园区低碳化经济分析.pdf

总第 1 6 4期 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 52 7 9 8 2 0 1 3 0 4 0 2 0 煤矿循环经济 园区低碳化 经济分析 栗少卿 ( 潞安矿业集 团公司 ， 山西 长 治046 2 04 ) 摘要 ： 以潞安煤油循环经济园区为例， 从资源产出指标、 资源消耗指标和废物排放( 处置) 指标对循环经 济园区进行了经济性评价。结果表明： 余吾煤业各项指标最优， 为循环园区的优势行业； 余吾热电充分利 用工业固体废弃物煤矸石发电， 但单位生产综合能耗最大， 属高耗能行业 ， 需要对发电系统改进优化 ； 煤基合成油能源产出率相对较低， 有必要对整个过程进一步模拟分析。 关键词： 循环经济； 低碳； 评价指标 中图分类号： F 2 0 5 ； F 1 2 4 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 5 2 7 9 8 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 0 4 8 0 3 中国地大物博 ， 但 “ 多煤 、 贫油 、 少气” 的能源格 局， 注定煤炭成 为了能源 消费主体。2 0 1 0年 ， 中国 一 次能源消费结构为： 煤炭 6 8 O 、 石油 1 9 0 、 天 然气 4 4 、 水电、 核电和风 电为 8 6 。由上可知 ， 中国能源消费构成为煤炭占7 0 左右， 其他能源约 占3 0 ， 同世界能源消费构成刚好相反， 且这种消 费结构长期内不会发生根本性的改变 。 鉴于中国资源特征和能源消费现状， 我国必须 大力发展煤化工产业 ， 以缓解紧张的能源消费局势 。 基于上述背景 ， 潞安集 团建立了煤油循环经济园区， 为缓解我国紧张的石油情况进行了前沿探索 。 l 园 区概况 1 1 基本条件 煤油循环经济园区位于山西省长治市屯留县余 吾镇东部， 外部环境 良好。园区附近交通便利， 公 路、 铁路运输线发达， 具有丰富的地表、 地下水资源， 周围分布了7 个工业企业， 紧邻余吾煤矿和余吾热 电， 不仅为园区的能源需求提供 了强有力 的保 障， 也 为园区的低碳循环发展奠定了坚实 的基础。 1 2园 区组成 煤油循环经济园区是发展低碳化经济而建设 的 一 个新型工业园区， 主要由煤基合成油、 余吾煤业、 余吾热电三大部分组成 。其 中煤基合成油主要包括 煤基合成油单元、 1 8 3 0生产化肥和整体煤气化联合 循环发电 I G C C( I n t e g r a t e d G a s i f i c a t i o n C o m b i n e d C y c l e ) 系统； 余吾煤业主要包括生产矿井和模块选煤 单元； 余吾热电主要包括煤矸石综合利用电厂和建 材单元。图 1 为煤油循环经济园区总体结构。 在煤油循环经济园区内， 余吾煤业生产的煤炭 48 产品， 全部送至模块选煤厂 ， 筛选后的块煤输送至煤 基合成油工厂 ， 经气化、 合成 、 精制后生产出超 洁净 的液体燃料 ， 成为石油替代产品 ， 洗选出的洗精煤 、 喷吹煤用于销售 ， 分选 出的 中煤和煤矸石作为余吾 热电的固体燃料； 余吾热电生产的电力供给余吾煤 业和煤基合成油， 发电余热供给余吾煤业生产及生 活取暖； 煤基合成油的尾气经甲烷重整后， 氢气用于 1 8 3 0 化肥厂生产尿素， 低热值尾气进入 I G C C发电 系统； 煤基合成油和余吾热电产生的灰渣输送至建 材厂用于水泥、 空心砖的掺合料 。由上可知 ， 园区规 划突出体现了循环经济理念 J ， 通过物料和能耗最 少 的规划和管理 ， 将废 弃物减量化 、 资源化 和再利 用， 不仅可以提供高效能源， 而且能够合理使用资源 和能量 ， 并达到保护环境 的目的， 进而促进经济效益 和环境效益的协调发展 ， 最终实现资源综合利用 、 环 境友好 、 节约能源 、 能量利用率大幅度提高和可持续 发展的 目标。 匝 动力煤 、原 至 = = l合成油尾气= 、 垦 -I 煤 矸石电 厂l 热力 一 图 1 煤油循环经济园区总体结构 2 园区技术经济指标 2 1 物 流 图 按照余吾煤业原煤产量6 5 4 万 t 、 余吾热电负荷 收稿 日期 ： 2 0 1 3 - 0 2 - 2 8 作者简介： 栗少卿( 1 9 6 8一) ， 女， 山西长治人， 高级工程师， 从事节能降耗的研究及管理工作。 栗少卿： 煤矿循环经济园区低碳化经济分析 第2 2卷第4期 29 4 MW、 煤 基 合 成 油 生 产 1 6万 t合 成 油 和 3 3 3万 t 尿素推算循环 园区全年物流情况 ， 见 图 2 。 在循环园区中， 生产加工原料主要由余吾煤业提供 ， 一 部分原煤和筛选后的块煤用于煤基合成油的原料 煤和 动力 煤 ， 煤 基 合 成 油产 出 1 0 0 1万 t 柴 油 ， 5 9 9万 t 石脑油， 并利用合成油尾气进行 I G C C发电 和联产尿素， 全年 I G C C可累计发电7 0 0 0万 k W h ， 多联产尿素产品 3 3 3万 t 。原煤经过洗选后生产 出 3 2 5万 t 喷吹煤作为商品煤销售， 洗选后的矸石、 中 煤为余吾热电提供燃料 ， 产 出的 电力供循环 园区使 用 ， 同时上网电量 1 2 6 6 7 8万 k W h 。 2 2 主要经济评价指标及分析 根据发改环资 2 0 0 7 1 8 1 5号 关于印发循环经 济评价指标体系的通知 文件精神， 并结合煤油循 环经济园区实际运行情况 ， 确定 了该园区主要 经济 评价指标 。通过分析计算 2 0 1 1年循环园 区实 际运行数据 ， 得出各项指标 ， 具体数值如表 1 所示 。 厂 喷吹煤3 2 5 万 = = 二二二二= 广 I广 - 柴 油1 0 0 1 J t 匾叫 i l L 一 发0 a T0 0 o 万k h 一 5 5 8 Z r t = 篙 图2 煤油循环经济园区物流图 表 1 煤油循环经济园区主要经济评价指标 2 2 1 资源产 出指标 J 资源产出指标主要是指消耗一次资源所产出的 国内生产总值( 按不变价计算) 。该类指标越高， 表 明自然资源利用效益越好 ， 主要包括煤炭资源产 出 率、 能源产出率、 土地产出率、 水资源产出率 4个指 标。余吾煤业主要开采煤炭， 消耗煤炭较少， 此指标 没有意义， 煤炭资源产出率指标不与其他两厂比较， 余吾热 电、 煤基合成油煤炭资源产 出率 分别 为 0 0 5 7万Y r t 和 0 1 3 1 万 t ( 如表 1 所示 ) ， 煤基合 成油资源产出率优于余吾热电， 主要原因是煤基合 成油充分利用合成油过程 中的尾气进行 I G C C发电 和联产尿素 ， 在增加效益、 减少污染的同时也使煤炭 资源得到了充分利用。 在能源产出率、 土地产出率和水资源产出率 3 项指标中， 余吾煤业各项指标最优， 煤基合成油次 之， 余吾热电最差， 如表 1 所示。因为余吾煤业主要 开采、 洗选煤炭， 是简单的物理过程， 而余吾热电和 煤基合成油主要是将煤炭资源加工成产品， 所以余 吾煤业各项指标最好， 能源利用效率最高， 对循环经 济园区贡献最大 ； 煤基合成油的水资源产 出率指标 最差 ， 主要原因是煤基合成油多联产尿素 ， 生产尿素 工艺用水量大 ， 所 以煤基合成 油的水资源产 出率指 标对循环经济园区的贡献最少 。 2 2 2 资源消耗指标 资源消耗指标主要描述单位产品或创造单位 G D P 所消耗的资源， 该类指标反映了节能降耗， 推 进“ 减量化” ， 从源头上降低资源消耗的情况。该类 指标越低 ， 表明资源利用效益越好 ， 主要包括单位生 产总值能耗 、 单位生产总值取水量 、 重点产品单位能 耗和重点产品单 位水耗 4个指标 。由表 1可知 ， 余 吾煤业的两项指标均最低， 说明余吾煤业开采出的 煤炭价值最大， 能耗最少， 水资源利用效益也最好。 余吾热电因其燃料主要为矸石和中煤， 此类燃料不 易燃烧且灰分大、 发热量低， 需消耗较多的能源， 所 以其单位生产总值能耗最高。由于煤基合成油多联 产尿素产品耗水量较大， 所以其单位生产总值取水 4 9 栗少卿： 煤矿循环经济 园区低碳化经济分析 第2 2卷第4期 量指标最大。 重点产品单位能耗和重点产品单位水耗指生产 每吨产品所消耗的能源和水资源 ， 指标越低 ， 表明能 源和水资源利用效率越好。余吾煤业、 余吾热电和 煤基合成油的各项指标如表 1 所示 。 2 2 3废物排放( 处置) 指标 废物排放 ( 处置) 指标反映了通过减量化 、 再利 用和资源化 ， 从源头上减少资源消耗和废物产生 ， 降 低废物最终排放 ( 处置 ) 量 、 减轻环境污染 的成果 。 此处 ， 主要是指二氧化碳排放量指标。二氧化碳 的 排放与循环园区各厂煤炭消耗量有关 ， 余吾煤业煤 炭消耗最少， 二氧化碳排放最少， 为0 0 3 7 万 t a ； 余 吾热电厂消耗矸石和 中煤 ， 直接燃烧提供热量后 ， 二 氧化碳排放最多 ， 为 2 0 2 6 5万 t a ； 煤基合成油二氧 化碳排放量为 1 9 4 3 5万 t a 。 2 3 同山西省循环经济评价指标对比 通过计算循环经济 园区主要技术经济指标 ， 与 山西省 2 0 0 9年循环经济评价指标对 比， 可以清楚地 看到循环经济 园区各 项指标 的优 劣， 如表 2所示。 其 中循环经济园区的能源产 出率 、 单位生产总值 能 耗和单位生产总值取水量均优 于山西循环经济 指 标 ， 说明循环经济园区能够综合利用矿井水 ， 并最大 限度地将水资源循环使用 ， 减少取水量。而单位工 业增加值能耗和单位工业增加值用水量同山西省循 环经济评价指标相 比具有一定差距 ， 分别多出 0 7 8 吨标煤 万元和 1 O 6 2 r n 3 万元 ， 其原因主要为该循 环经济园区是一个 以煤炭为依托 的化工企业 ， 目前 国内煤炭资源 的利用率还不是很高 ， 煤化工企业仍 存在着能耗高的问题。 3 结语 通过对煤油循环经济园区运行数据进行宏观分 析 ， 余吾煤业开采、 洗选原煤等各项指标均优于余吾 热 电和煤基合成油 ， 表 明开采原煤 消耗 的能源相对 较少， 价值高， 为循环经济园区的优势行业。余吾热 电单位生产综合能耗最大 ， 属高耗能行业 ， 需要对发 电系统进一步优化 ， 以降低能耗 ， 提高整个园区的经 5 0 济效益。煤基合成油在国内没有经验可 以借鉴 ， 只 能在实践中改进 ， 煤基合成油的水耗最大 ， 需要对煤 炭转化为石油的各单元进行模 拟分析 ， 以降低水 消 耗， 同时煤基合成油能源产出率也较低， 需对煤基合 成油多联产整个过程进行模拟分析 ， 统计出能耗最 大的单元及能耗大的装置 ， 为煤油循环经济园 区的 节能降耗工作提供依据 ， 同时为全国煤炭行业循环 经济园区的经济运行提供借鉴。 表2 循环经济园区与山西省2 0 0 9年 循环经济评价指标对比情况 参考文献 ： 1 盛团秀， 白宏峰， 郭建伟 潞安集团循环经济的探索实 践 J 中国煤炭， 2 0 0 9 ， 3 5 ( 5 ) ： 8 6 8 8 2 李刚 煤炭矿区构建循环经济发展模式的思考 J 商业经济 ， 2 0 1 0， 3 5 9 ( 1 0 ) ： 1 9 2 0 3 曾绍伦 ， 任玉珑， 王伟 循环经济评价研究进展与展 望 J 生态环境学报 ， 2 0 0 9 ， 1 8 ( 2 ) ： 7 8 3 7 8 9 4 国家发展和改革委员会 ， 国家环境保护总局 ， 国家统 计局 关于印发循环经济评价指标体系的通知( 发改 环资 2 0 0 7 1 8 1 5号) E B O L 2 0 0 7 0 6 2 7 h 卜 t p ： h z s n d r c g o v c n n e w f z x h j j t 2 0 0 7 0 8 1 41 5 3 5 0 1 h t m 5 徐田伟 清洁生产和循环经济评价指标体系在规划矿 区中的应用 J 环境保护与循环经济， 2 0 0 8 ， 2 8 ( 4 ) ： 2 7 2 9 责任编辑： 常丽芳