塔山模式:高碳产业的低碳样本

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  “煤炭产业实现低碳化发展,从煤炭开采源头、转化过程直至终端利用的各个环节,每个环节力求做到‘低碳化’,即对地质环境的扰动最少,对矿产资源的开发最优,对资源的综合利用效果最好,对生态环境的影响最小。”
  
  5月25日,全国政协机关会议楼第三会议室,全国政协人口资源环境委员会和国土资源部的50多名政协委员和专家,听取了大同煤矿集团公司董事长、党委书记吴永平关于同煤集团建设绿色矿山,发展低碳经济的情况汇报。之前,同煤集团塔山循环经济园区因全新的发展模式引起了全国政协的关注。所谓塔山模式,是全国煤炭系统建成的首个循环经济园区——同煤集团塔山循环经济园区所走的循环经济之路。
  “煤炭产业实现低碳化发展,应当树立全过程着眼、全方位实施的理念,从煤炭开采源头、转化过程直至终端利用的各个环节,每个环节力求做到‘低碳化’,即对地质环境的扰动最少,对矿产资源的开发最优,对资源的综合利用效果最好,对生态环境的影响最小。”吴永平介绍说,“在同煤,绿色矿山、低碳发展最典型的代表就是以塔山煤矿为依托,建成的塔山循环经济园区。我们按照‘黑色煤炭、绿色开采’,‘循环经济、吃干榨尽’,‘高碳行业、低碳技术’的全新理念,瞄准为行业发展探索道路、打造模式、创造标准的目标,建成了我国煤炭行业第一个产业链条最完整的循环经济园区——塔山循环经济园区。”
  
  理论引领 科学决策
  
  同煤集团是一个与共和国同龄的国有特大型煤炭生产企业,现已发展成为地跨晋、蒙两省(区)8市,以煤为主,电力、化工、冶金、机械制造多业并举,总资产922亿元,煤炭产销量过亿吨的特大型综合能源集团。
  点亮全国一半的灯,烧热华北一半的炕。新中国成立以来,山西煤炭为全国经济发展做出了卓越的贡献。半个多世纪以来,这里生产的18亿多吨优质动力煤,为共和国的经济发展和能源建设做出了巨大贡献。
  然而,长期以来超强度开采,使得资源、环境、效益等一系列问题摆在同煤的面前。同煤集团决策层认为,煤炭工业要实现可持续发展,必须抛弃传统的粗放型资源开采方式,走以提高资源利用率、减少废弃物排放、清洁生产和循环利用为目标的全新发展道路。进而确立了转变经济发展方式,调整产业结构,发展循环经济的战略规划,启动了中国煤炭工业史上规模最大、山西煤炭行业第一个循环经济示范园区——塔山循环经济园区建设。
  塔山循环经济园区2003年开工建设,2009年正式建成,总投资204亿元,包括1500万吨塔山煤矿、1000万吨同忻煤矿、选煤厂、坑口电厂、资源综合利用电厂、甲醇厂、煤矸石砖厂、高岭土加工厂、水泥厂、污水处理厂和铁路专用线,共“两矿十厂一条路”13个项目,构建起“煤—电—建材”和“煤—化工”两条完整的产业链条。
  建设一流的循环经济园区必须要有科学的理论来支撑引领,循环经济、园区经济、规模经济三大理论在塔山循环经济园区建设中得到了充分的体现。塔山园区不仅完全按照循环经济“减量化、再利用、资源化”的原则建设,而且还做到了“四个最”,即:对地质环境的扰动最少,对矿产资源的开发最优,对资源的综合利用效果最好,对生态环境的影响最小;园区经济理论就是在条件优越的区域内,精心营造一个小环境,建成一个相对独立完整的产业群,实现项目、资金、人才、技术的聚焦效应。塔山园区产业关联、招商引资优势明显,资源、人才等要素充分融合,形成了园区的集成创新效应,产生了强大的市场竞争力;规模经济理论就是扩大经营规模可以降低平均成本,从而提高利润水平。塔山循环经济园区拥有世界上设计能力最大的井工矿井,拥有煤炭企业控股建设的最大电厂,拥有国内生产能力最大的高岭土加工厂。塔山矿设计年产量1500万吨,是产业链的源头。一方面,其产量规模大,为园区产业链下游建设大型坑口电厂、甲醇等项目提供了足够的原料和燃料供给;另一方面,在产煤的同时也产生了大量的煤矸石等废弃物,为产业链下游煤矸石砖厂、高岭岩加工厂等企业的规模生产提供了充足的原料。
  
  黑色煤炭 绿色开采
  
  所谓“绿色开采”,就是站在广义资源的角度,对矿区范围内的煤炭、伴生矿产、地下水、瓦斯等进行综合开发,尽可能减少开采对环境的不良影响。核心内容是精采细采、适度开发、最大回收、最少排放,保证合理的资源回收率。
  塔山煤矿年设计能力为1500万吨,是全球最大的单井口井工矿井,现通过技术改造产能已达2000万吨。塔山开采的不再是侏罗纪煤炭而是地层更深处的石炭二叠纪煤田。这一煤系在大同有着300多亿吨的储量,塔山的井田范围内,可采储量有26亿吨,按照矿井的年设计能力,能够开采120年。这里的煤炭属特低硫煤,是优质的动力煤,而且储量丰富、地质构造简单、煤层赋存稳定。这些条件,决定了塔山矿能够建成高度集中的现代化矿井。事实正是如此,塔山煤矿全部井下工人和地面管理人员加起来不过800人——如按传统的开采方式,用工人数将至少突破2万人。
  在塔山,国际先进的设备数不胜数:工作面设备采用每小时产运能力达到3000吨的德国生产的最大功率综合机械化采煤机和世界一流的刮板运输机;主平峒采用每小时运量为6000吨的胶带运输机;无轨胶轮车将人员、物料从副平峒直接运送至工作面,不仅减少了工人的劳动强度,还极大地提高了生产效率;由环境监测、设备监测、井下人员跟踪定位监测等组成了严密的监测监控系统,确保了矿井安全生产系数;选煤厂成套设备主要由澳大利亚厂商提供……塔山矿井采煤综合机械化程度达100%,主要装备均代表了当今世界的最高水平。
  塔山井田的煤系属特厚煤层,煤层厚度高达18米,顶板构造复杂。如何实现安全高效开采,并且做到高回收、低消耗,实现循环经济所要求的“减量化”,是摆在塔山人面前的一个重要而严肃的课题。
  为了破解这个难题,塔山人立足现实,博采众长,进行了集成创新。他们自主研发了世界上第一个特厚煤层综放开采工艺,成功攻克了超厚煤层高产高效高资源回收开采的世界性难题,极大地提高了资源的回收率。此外,塔山还完成了煤矿地下多层火区探测技术、两硬综放瓦斯运移规律研究等成果。今年4月8日,“十一五”国家科技支撑计划重大项目,特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备地面联合配套试运转在塔山煤矿获得成功。一大批新技术新成果的运用,使塔山全员效率可达62.5吨/工,年人均效率达2.5万吨,资源回收率达到85%左右,比全国平均水平高出一倍。由此,塔山煤矿的服务年限也从120年延伸到140年。
  不独在于工艺装备的先进,塔山循环经济园区还是一座“环境友好型”园区。井下开采的原煤经胶带运输机进入选煤厂,选煤厂洗出的精煤亦经全封闭的皮带运输机进入精煤仓,为防止减少煤尘排放,选煤厂采用了密封通风式圆筒仓储煤,有效控制了储煤扬尘。所以,除了在装车线上,地面所有地方看不到裸露的煤炭,真正实现了“黑色煤炭、绿色开采”。
  
  循环经济 吃干榨尽
  
  塔山循环经济园区的规划建设,具有鲜明的循环经济特点。按照“减量化、再利用、资源化”的原则,充分利用煤炭及其伴生资源和各种生产废弃物进行深加工,将传统的从资源到产品再到废弃物的单项直线式经济发展模式,变为由资源到产品到废弃物,再到再生资源的反馈式经济发展模式,以最小的资源消耗和环境成本获得了最大的经济效益和社会效益。
  矿井开采出来的原煤一部分输送到坑口电厂进行发电,一部分供给甲醇厂,其余全部进入选煤厂经洗选后将精煤直接装车外运;而洗选过程中产生的中煤、煤泥、以及排放的部分煤矸石输送到综合利用电厂,发电产生的热能经过热电联控系统取代锅炉为居民供暖;将煤矸石中的伴生物—高岭岩输送到高岭岩加工厂进行深加工;将综合利用电厂、坑口电厂、甲醇厂排放出的粉煤灰和炉渣脱硫石膏做为水泥厂的原料;将剩余煤矸石、高岭岩厂、水泥厂排出的废渣进入煤矸石砖厂用于生产新型砌体材料,将园区排放的污水进行加药处理后重新回到园区循环利用。这样,各个项目首尾相接、环环紧扣,上一个单位生产的废料正好是下一个单位的原料,逐层减量利用,物料闭路循环,将资源“吃干榨尽”。可以说塔山循环经济园区是拉长产业链,榨干废弃物,推进节能减排,发展循环经济的典范。
  与传统煤炭生产方式相比,塔山循环经济园区具有这样一些特点:一是区域经济科技层次高,塔山矿井和选煤厂等项目都采用国际、国内最先进的技术设备和技术工艺,产业链条完整;二是资源回收率高,达到了 80% 以上;三是变废为宝,煤矿伴生资源和各个产业的废弃物得到了充分利用;四是改善了区域环境质量,把传统开发模式中的环境污染问题作为企业开发的重点进行综合利用,加强了生态修复和环境建设。
  
  高碳产业 低碳发展
  
  旋转的风机叶片、白色的太阳能板,在通往塔山电厂的主干道两旁,一字排开的太阳能和风能互补节能路灯成为塔山园区一道靓丽的风景线。对于同煤人来说,这42盏节能路灯不仅仅意味着年节电1万度,更是塔山循环经济园区走低碳发展之路的注脚。
  煤炭是高碳产业,推动节能减排的关键是通过科技强力支撑,实现低碳发展。塔山循环经济园区累计完成了100多项科技创新项目,特别是充分运用了低碳技术,达到了资源综合利用的最大化。如塔山煤矿的“特厚煤层一次采全高”技术、塔山电厂的“直接空冷”技术、120万吨甲醇项目的干煤粉汽化合成技术、高岭岩厂的“细磨煅烧”技术等多项国内一流、世界先进的技术都成功运用于生产。
  塔山煤矿生产的1500万吨原煤,如果按照传统方式运至东南沿海电厂发电,运距2300多公里,运费26亿多元,全部发电后将产生500多万吨粉煤灰。而塔山园区变输煤为输电,通过不足1.5公里的输煤皮带直接运达电厂,实现了资源的就地转化,减少了运输过程中的环境污染,节约了大量的运力资源、能源资源和经济成本。
  塔山电厂是一座2×600MW亚临界直接空冷大型坑口燃煤电厂,也是煤炭系统控股建设的单机容量最大的坑口电厂。电厂设备采用直接空冷节水机组,较湿冷机组每年可节约用水900多万吨;选用的高效静电除尘设备使平均除尘效率达到了99.9%;脱硫效率平均可达到98.2%。而水资源实行闭路循环,生产废水的重复利用率可达到100%。
  资源综合利用电厂热电联供系统,替代了原有的80座小锅炉房和240多台燃煤中小锅炉,解决550万m2集中供热,每年节约标煤70万吨,年减少二氧化硫排放4000吨,烟尘排放量6900吨,矿区空气质量大幅提升。
  日产4500吨的新型干法水泥熟料生产线负责消化吸纳塔山循环经济园区电力、甲醇等上游产业产生的粉煤灰、炉渣、石膏等工业废渣,每年可消化53万吨。而针对其生产过程中产生的余热,同步配套了纯低温余热发电系统,可解决该生产线30%左右的用电量。
  2009年,塔山循环经济园区营业收入达到68亿元,实现利税26亿元。园区能源产出率为0.49万元/吨标准煤,生产总值取水量4.57立方米/万元,原煤生产能耗为0.002吨标准煤/吨,工业固体废物处置量为629万吨,二氧化硫排放量1923吨,COD排放量0吨,实现了资源利用的低污染、低消耗、低排放。
  塔山循环经济园区作为同煤集团落实科学发展观的一项重点工程和具体实践,得到了党中央、国务院的充分肯定。党和国家领导人胡锦涛总书记、温家宝总理、贾庆林主席、李克强副总理等先后亲临塔山视察工作。胡总书记称赞塔山园区为中国煤炭行业发展循环经济作出了表率。温总理肯定塔山循环经济园区的路子走对了,高度赞扬塔山矿是最先进、最现代化的矿井。
  塔山循环经济园区的建设也受到社会各界的关注和支持。多位专家学者前来塔山进行理论和实践的调研指导。他们把塔山所走的循环经济之路誉为“塔山模式”,代表了未来中国煤炭工业、能源工业、资源型企业的发展方向!
  按照塔山模式,同煤集团正在加快建设朔南、东周窑、白家沟、轩岗四个循环经济园区,构建起纵横交错网络化、立体式循环经济大格局。
  (作者单位:同煤集团新闻办)
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