陈俊杰

(霍州煤电集团公司，山西 霍州 031400)

我国正处于改革发展的关键时期，资源、经济和环境协调发展问题十分突出。高投入、高消耗的粗放型生产模式难以维系经济增长的长远发展，寻求新的经济增长方式、实现节约型发展是改革的必由之路。循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以“低消耗、低排放、高效率”为基本特征，符合可持续发展理念，有助于促进经济建设发展与资源环境保护相统一的经济增长模式。

传统的煤炭产业片面追求产量和经济效益，忽视了社会效益和综合开发问题。煤炭属于耗竭型资源，具有不可再生性。要保持煤炭企业的可持续发展，必须综合利用、合理开发资源，做到废物减量化、再利用、资源化。近年来，霍州煤电集团公司在探索、总结发展循环经济方面取得了一定的进展，但推进循环经济发展仍然面临着思想观念、具体模式、实用技术等方面的困难。因此，针对目前霍州煤电的具体情况，探索发展循环经济的有效模式和实现的技术途径，对于实现煤炭及其相关资源循环利用、全面推进该集团公司循环经济发展具有一定的现实意义。

1 霍州煤电循环经济建设现状与存在的问题

1．1 循环经济建设现状

近年以来，该集团公司以科学发展观为指导，全面落实山西焦煤发展思路和工作总体部署，按照“做强做大煤业，扩大提升电业，积极延伸焦化，配套建材机械”的战略思路，立足优势，因地制宜，延伸煤炭产业链，在循环经济建设中进行了积极的探索和实践。

1)加大环保节能投入，巩固和发展已经初具规模的园区循环经济模式。2009年，投入5 069万元用于吕梁山园区节能环保工程，包括2座煤矿(原煤产能300万t)、1座洗煤厂(入洗能力300万t)、1座装机容量2×50 MW的综合利用电厂(年燃烧煤矸石、煤泥、中煤等副产品70万t)、1座粉煤灰制品厂(年消耗电厂粉煤灰20万t，生产6 000万块标砖和15万m3混凝土砌块)，各种废物在产业链中均能“吃干榨尽”，初步形成“煤—电—材”产业链综合发展模式。2009年，共投入1 198万元用于李雅庄工业园区环境保护及节能减排，目前，形成以矿井及150万t配套洗煤厂为主，60万t焦化厂、2×6 MW焦炉煤气热电厂为下游产业的产业链，矿井原煤经皮带输送至洗煤厂，洗煤厂精煤产品经皮带输送至紧邻的焦化厂，煤矸石用于电厂发电，焦炉煤气经管道输送至紧邻的热电厂发电，电厂热电联产，集中供热，形成“煤—焦—化”产业链综合发展模式。

2)改善矿区环境，实现节能减排，综合治理。a)对煤矸石热电厂及采暖锅炉、矿井热风炉脱硫除尘设施进行改造，减少二氧化硫排放2 800 t/年，减少烟尘排放1 900 t/年，大大减轻了有害气体对环境的污染，职工生活环境得到改善。b)中煤发电厂利用洗煤厂洗煤矸石发电，余热进行集中供热，使6 000余户居民享受清洁取暖，代替了传统的烧煤取暖，采暖锅炉由原来55台270蒸t/h，减少为12台56蒸t/h。c)利用洗煤矸石及炉渣废渣进行填沟造田，黄土覆盖后进行绿化造林，团柏煤矿矸石山绿化已取得显著成效，曾荣获“山西省首批生态示范矿井”。d)通过技术改造升级和建设中水复用系统，减少污水排放，提高废水复用率。目前已形成污水处理能力39 700 m3/d，采取混凝沉淀法、絮凝沉淀法、平流沉淀法进行净化处理，每年可减少COD排放500 t。

3)坚持自主创新，提高资源回收率。2008年，山西省科技厅将曹村矿“黄土矸石充填采煤技术研究”列为首推重大研发课题，申报国家科技支撑计划项目，不仅能够最大限度解放矿井呆滞资源，提高资源回收率，而且对于保护矿区生态环境、保护地面水资源都具有非常重要的意义。在坚持自主创新的同时，投入12．5亿元，建立以综采综掘为主体的采掘核心技术体系，综采率达到100%，综掘率达到78．1%，单井口平均产量由原来的130万t提高到190万t;投入4亿元，对白龙洗煤厂、辛置洗煤厂实行了重介改造，重介洗选率达到100%。

4)引进国际先进能源管理(EMC)模式，提高能效管理水平。2008年，公司配合施耐德电气(中国)公司对煤矸石热电厂、李雅庄矿洗煤厂进行了多次现场调研、工厂能源审计，对两厂总体能耗及相关设备进行了分析，确定了具有节能潜力的系统及设备，制定了企业一体化节能解决方案，目前，作为山西焦煤集团试点的李雅庄洗煤厂、矸石热电厂节能整体改造项目三方正式合同已经在第二届中国(太原)国际煤炭与新能源新产业博览会上签定，2009年7月已投入运行。

5)充分利用工业废弃物，提高产品附加值。a)对水泥厂原炉进行技术改造，使电厂粉煤灰成为水泥厂原料，年消耗电厂粉煤灰1．2万t。b)合作开发矿井瓦斯资源。霍州煤电集团以李雅庄矿作为试点，与山西胜动燃气综合利用有限责任公司合作开发建立坑口瓦斯发电站，既可避免因瓦斯排放带来的环境污染及支出的污染费，又可享受低价供电。

6)积极稳妥治理煤矿土地塌陷问题。经几十年开采，矿区范围内绝大多数面积已经采空，形成约60 hm2地下采空区，每年新增地面裂缝、塌陷、采动滑坡面积约5 hm2，涉及自然村庄46个，人口约45 900人。目前，集团公司每年投入土地复垦资金685万元，对地面裂缝和塌陷区进行填埋，对土地进行复垦，对边坡、滑坡进行治理，基本上满足了土地耕种要求。

1．2 存在的主要问题

1)“减量化、再利用、资源化”是所有工业企业的发展方向，受资金、市场和适用开发项目选择的影响，集团公司在资源综合利用方面进展缓慢、利用率低。

2)污染治理欠账量大。煤炭行业在生产过程中产生的主要污染物是煤矸石、矿井水和煤粉尘等。集团公司共有18座矸石山，按国家规定的贮存、处置标准，治理的工作量还很大。

3)环境保护与生态修复任务繁重。煤炭开采造成地下水破坏、地表塌陷等环境破坏。国家对煤炭行业试行的煤炭可持续发展基金、矿山环境恢复治理保障金主要用于生态恢复方面。由于煤炭企业污染治理长期欠账，生态恢复工程普遍尚未真正起步，环境保护与生态修复任务繁重。

4)没有专门的循环经济管理机构和专职人员，没有形成系统性管理机制，在统计信息、科学技术、可行性研究等方面还需要做大量的基础性工作。

2 霍州煤电发展循环经济的一般模式

结合煤炭资源开发及其与相关产业的关系，确定发展循环经济的一般模式。霍州煤电集团公司发展循环经济应立足于煤炭开采及洗选加工产业，在此基础上有选择地发展电力、运输、煤焦化工、高耗能产业和环保产业。煤矿循环经济园区生态产业链总体结构见图1。

构建园区生态产业链总体框架应着重考虑以下问题：

1)以资源的有限性和不可再生性为出发点，提高煤炭资源回收率，尽可能做到保水开采，能减少土地塌陷和“三下”压煤。

2)确保煤炭资源开采过程中产生的掘进矸石、矿井水等共伴生资源以及洗选加工过程中产生的煤泥、煤矸石和电厂粉煤灰等固废资源得到充分的开发与利用，全过程、全方位对各类资源和矿区废弃物进行资源化利用和循环利用。

3)以煤炭高效开采和洗选加工为主导产业，注重延长产业链，提高产品附加值，实现各类资源优化配置和综合利用;发挥煤炭、电力、建材等产业间的协同和聚合作用，主导发展“煤—电—材”、“煤—焦—化”等相关产业。

4)坚持开发与节约并举，把节约放在首位的方针，通过强化节能降耗管理，实施清洁生产技术，建立企业内部清洁生产体系，加快技术进步和技术改造，提高园区节能降耗水平。

5)充分考虑环境承载能力的有限性，既着眼于解决园区大气环境、生态环境问题，又注重解决安全环境和劳动作业环境问题，把治理环境的项目与经济效益结合起来，力争使环境投入有所回报。

6)内外循环互动，促进企业与区域经济协调发展。将园区循环经济建设融入地方经济建设之中，积极寻求所在地政府的大力支持，实现园区经济和地方社会和谐发展。

图1 煤矿矿区发展循环经济的一般模式示意图

3 构建循环经济产业链的主要技术途径

1)煤—电产业主要技术途径。霍州煤电煤炭资源丰富，利用洗中煤及煤矸石来发电供热，可节约能源，变“废”为宝，符合国家资源利用政策及环保政策。燃煤发电还有助于缓解铁路外运压力，实现煤炭就地转化增值。

2)煤矸石利用主要技术途径。实践表明，煤矸石综合利用是根除矸石山灾害事故最彻底的方法。煤矸石综合利用的途径包括煤矸石发电、生产建筑材料、回收有益矿产品、制取化工产品、改良土壤、生产肥料、回填(包括建筑回填、填低洼地和荒地、充填矿井采空区、煤矿塌陷区复垦)、筑路等。矸石发电的技术问题已解决，制约矸石电厂发展的突出问题主要是电网关系难以协调、建设资金严重不足和企业税费负担偏重。我国煤矸石制砖工艺、炉窑设计、生产设备基本接近发达国家水平，需要解决的是产品的市场问题。采用煤矸石制备陶粒具有工艺简单、设备投资小等特点，是煤矸石开发利用的重要方向之一。利用煤矸石等含铝矿产分级提取其中的Al2O3、Fe2O3和SiO2等有益矿产，可大量利用废弃资源，提高产品附加值。

矸石井下回填，既可实现矸石不升井、地面不建矸石山，又可利用矸石换取煤炭资源，集团可考虑在团柏、辛置、曹村等矿开展井下矸石充填试验。利用地表的矸石与电厂排放的粉煤灰进行井下综采机械化固体充填，在解决工业废弃物地表堆存和缓解采区地面沉陷问题的基础上，可实现建筑物下煤炭资源的最大程度回收。

3)粉煤灰利用主要技术途径。作为燃煤电厂废料的粉煤灰，应从其产生的源头来控制粉煤灰的产生和排放。粉煤灰直接资源化途径包括生产建筑材料(水泥、砖、砌块、陶粒等)、建筑工程(混凝土、砂浆、地基处理等)、道路工程(回填路面、路基等)、农业工程(改良土壤、化肥等)、环保与化工(污水处理等)、矿山充填。利用粉煤灰替代黄土注浆，既解决了传统的黄土注浆防灭火效果较差和对土地资源破坏的问题，又利用了电厂废料粉煤灰减少了环境污染。

4)废(污)水处理主要技术途径。矿井水处理工艺的选择应根据矿井水水质、含污染物类型、处理量等具体指标，遵照技术可行、经济合理、处理效果显著的原则来确定合理的处理工艺流程，并进行相应的工程设计。含悬浮物矿井水一般采用沉淀过滤消毒为主的工艺。高矿化度矿井水一般采用调节水池预沉处理、沉淀、过滤和消毒的处理工艺。酸性矿井水的处理较为复杂，方法较多，包括中和法、生物法及人工湿地法等，通常采用中和法，中和剂有石灰、石灰石、白云石、磷酸盐矿、苛性钠、苏打、电石渣及其它碱性废渣或废水。

矿区污水处理工艺的选择应根据进出水水质、处理程度要求、用地面积和工程规模等多因素综合考虑，适宜的污水处理工艺不仅可以降低工程投资，还有利于污水处理厂的运行管理以及减少污水处理厂的经常性费用，保证出水水质。根据国内外同类污水处理厂运转经验，生物膜法处理该类规模小、间歇性、低负荷污水是最经济有效的。

5)煤层气(瓦斯)产业主要技术途径。抽采的瓦斯已被广泛用于民用、工业、发电、汽车燃料等行业。煤层气(瓦斯)发电主流关键技术是适宜中浓度(浓度在30%以上)的内燃机发电技术和燃气轮发电技术。

低浓度瓦斯全部放空排散，既浪费能源又危害环境。低浓度通风瓦斯发电是一个资源利用率高、安全有保障、环境污染少的资源综合利用项目。可采用美国技术与设备，利用先进的氧化反应方式发电。

中国科学院理化技术研究所成功开发了煤层气液化技术，解决了煤层气远距离运输的难题，具有投资省、能耗低、操作方便、制冷剂简单易得等优点。此外，煤层气是一种优质的化工原料，可以合成甲醇、合成氨，也可以生产乙炔。

4 结论

霍州煤电集团发展循环经济，应在提高煤炭资源回收率的基础上，加大对煤炭资源开采过程中产生的掘进矸石、矿井水等共伴生资源以及洗选加工过程中产生的煤泥、煤矸石和电厂粉煤灰等固废资源的开发与利用，变“废”为宝，实现可持续发展。