中國科學(xué)院院士陳俊武

　　燒煤會產(chǎn)生很多問題，現(xiàn)在全國各地出現(xiàn)霧霾天氣，很多人歸結(jié)于燒煤，當(dāng)然還有汽車尾氣排放。如何解決燒煤產(chǎn)生的問題?

　　陳俊武：燒煤的確會產(chǎn)生很多問題，但富煤、少油的自然稟賦又注定我國不能不讓人燒煤。事實上煤發(fā)電是可行的，但是需要脫硫、脫銷、回收排放的二氧化碳、處理污染。煤的清潔燃燒在國外是一個很早的課題。

　　煤化工就是煤清潔化的重要手段?

　　陳俊武：我國煤的用量很大，其中直接燃燒占到十分之九;煤化工用量很少，只有十分之一。煤化工又分為傳統(tǒng)煤化工和新型煤化工。傳統(tǒng)煤化工是煤制成化肥、煤焦化后做成電石、乙炔;新型煤化工則是煤制成甲醇(一碳化工)，然后以甲醇為中心和起點，做成二碳化工乙烯、三碳化工丙烯，然后制成更多產(chǎn)品。傳統(tǒng)煤化工國內(nèi)已經(jīng)有很多項目，產(chǎn)品質(zhì)量不佳、效益不好、環(huán)保也有問題。傳統(tǒng)煤化工正在向新型煤化工過渡。新型煤化工目前投資很大、規(guī)模很小、有的工藝還不成熟，工藝成熟的也就有MTO、MTP?？梢哉f，新型煤化工還在起步階段，雖然方案很多，但都處在實驗階段，大量推廣的不多。

　　我國的煤化工技術(shù)在國際上居于什么水平?

　　陳俊武：我們近十幾年來才開始重點開發(fā)新型煤化工，以前都是傳統(tǒng)煤化工，或者引進(jìn)一些國外技術(shù)，沒有自己的東西。但是新型煤化工這些年在中國搞得不錯。我們做了很多研究、建設(shè)了很多裝置，有的裝置規(guī)模還比較大。中國這方面發(fā)展很好，國外并沒有這些，因為他們多是用天然氣。天然氣很簡單，甲烷很容易就可以變成很多東西。新型煤化工則很復(fù)雜，人家不需要過多研究，我們則因為自然稟賦的問題必須研究。

　　既然煤化工是我國能源替代的一個重要方向，為什么國家現(xiàn)在嚴(yán)格限制煤化工項目上馬?

　　陳俊武：中國人習(xí)慣于盲目競爭?，F(xiàn)在煤多了，國家要限制發(fā)展、減產(chǎn)能。一些煤炭老板、煤炭企業(yè)把煤礦關(guān)了可惜，想為煤炭找一條出路。一聽說有煤化工，覺得把煤炭變成煤化工原料，需要削減的產(chǎn)能就可以不用削減，可以解決燃眉之急。煤炭老板因為只是要處理自己的煤炭資源，對化工市場不了解，所以往往隨便找個煤化工項目，但市場不是這么簡單。剛開始中國市場比較粗放，煤化工產(chǎn)品甚至石油產(chǎn)品沒有那么多，只要生產(chǎn)出來就可以用，品種、牌號都不需要太講究。現(xiàn)在市場過剩，煤化工產(chǎn)品需要提高檔次，企業(yè)需要建設(shè)一系列工藝裝置和環(huán)保設(shè)施，還得考慮產(chǎn)品怎么升級，不能是初級的聚烯烴。煤炭老板就無能為力了，也拿不出那么多錢來。

　　現(xiàn)在煤化工產(chǎn)品大多是大路貨、市場競爭又比較無序，那么應(yīng)該怎么推動煤化工發(fā)展?

　　陳俊武：現(xiàn)在我們先要把技術(shù)搞起來，做戰(zhàn)略性的技術(shù)儲備，不是馬上就用?，F(xiàn)在很多人認(rèn)為，搞了煤化工技術(shù)就能賣出去、就能建廠，就可大量推廣。這不是我們的初衷。如煤制油技術(shù)，雖然現(xiàn)在成本很高，但必須得儲備有這個技術(shù)。萬一打仗，我國石油資源只能解決自己需求的30%，需要煤制油作為國家戰(zhàn)略性能源替代。

　　煤化工技術(shù)如煤制油雖然目前是作為儲備技術(shù)而存在，但有沒有可能在某一天取得突破，變得比較經(jīng)濟(jì)，從而大量推廣應(yīng)用?

　　陳俊武：這個不是太容易。雖然我們的技術(shù)在不斷進(jìn)步，但是國際上以煤炭為原料開展煤化工利用的國家很有限，已經(jīng)不大搞煤化工研究。只有中國一家為了我們的稟賦資源在研究，所以競爭的程度不夠，成本很高。

　　是不是說，因為沒有競爭也沒有可以學(xué)習(xí)借鑒的國際同行，所以我們的煤化工技術(shù)提高難度很大?

　　陳俊武：不完全是這個原因，還有一個怎么算賬的問題。煤化工一般是把固體變成氣體然后變成液體，固體不能直接變成液體。煤直接制油雖然很時髦，但難度很大。國外搞了很多年也沒有多大成果。我國現(xiàn)在煤制油直接液化做的比較好的代表是神華集團(tuán)。

　　2008年12月31日，神華集團(tuán)鄂爾多斯煤直接液化示范工程第一條百萬噸級生產(chǎn)線，打通全部生產(chǎn)流程，順利實現(xiàn)產(chǎn)出合格的柴油和石腦油，使我國成為世界上第一個掌握百萬噸級煤直接液化關(guān)鍵技術(shù)的國家。

　　神華集團(tuán)原計劃一開始建設(shè)3條生產(chǎn)線，規(guī)模達(dá)到300萬噸/年，評估后上的第1條生產(chǎn)線(年產(chǎn)100萬噸油品)投資就超過了100億元，遠(yuǎn)大于煉油廠的投資。當(dāng)時我國的煉油廠也就是幾百萬噸/年。我當(dāng)時審批神華煤制油項目時就提出來，‘那么大規(guī)模是浪費國家資源，因為風(fēng)險很大’。以石油催化裂化來說，我們也是從60萬、120萬到200萬、300萬開始的，再縮小也可以到十幾萬、幾萬噸。這個放大就是一個過程?，F(xiàn)在他們建了一條生產(chǎn)線，形成100萬噸/年的生產(chǎn)能力，掌握了技術(shù)，運行還可以。當(dāng)然，成本還是高，還不可能大量推廣。

　　中國工程院院士謝和平

　　煤炭行業(yè)應(yīng)該朝著什么方向轉(zhuǎn)型升級?

　　謝和平：轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)什么?要在本行業(yè)優(yōu)勢特色發(fā)展基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)向能源、資源、環(huán)境、材料、高科技技術(shù)等相關(guān)有潛力、有前景的新興產(chǎn)業(yè)。轉(zhuǎn)型需要創(chuàng)新引領(lǐng)，包括發(fā)展多元清潔能源體系，如果轉(zhuǎn)型仍停留在低端領(lǐng)域，即便轉(zhuǎn)型也難逃被淘汰的命運。升級更要高端起步，樹立安全、高效、清潔、低碳的觀念。其實，煤炭也可以成為清潔能源，煤炭應(yīng)該朝著清潔利用方向努力升級，這也正是煤炭工業(yè)“十三五”規(guī)劃所強(qiáng)調(diào)的。

　　怎樣才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級?

　　謝和平：轉(zhuǎn)型首先應(yīng)將礦區(qū)資源環(huán)境條件全面開發(fā)。相對城市的寸土寸金，礦區(qū)一般都有足夠大的地盤，完全可以將礦區(qū)打造成新的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)、科技創(chuàng)新中心、雙創(chuàng)科技城等。其次，應(yīng)考慮怎樣將本省資源環(huán)境條件充分利用，不僅是煤炭，頁巖氣等資源都可以爭取“收入囊中”進(jìn)行開發(fā)利用。在此基礎(chǔ)上，努力爭取全國、全球資源條件，這樣才能走出去。此外，要從過去我們“只能干什么”轉(zhuǎn)變到“能干什么”，積極謀劃高科技前沿領(lǐng)域。

　　升級也應(yīng)從四個方面著手。實現(xiàn)技術(shù)水平高端化，機(jī)械化、智能化、盡量減少人員作業(yè)是必然趨勢，開采應(yīng)做到低生態(tài)損壞，利用要實現(xiàn)潔凈、低碳、低排放，爭取有利地位。目前，很多煤企的礦井水平相當(dāng)，都有采掘隊、通風(fēng)組等，但沒有特別精尖的隊伍，如果進(jìn)行專業(yè)作業(yè)體系改革，實現(xiàn)技術(shù)管理專業(yè)隊化，就可以如同農(nóng)村承包制一樣，插秧、收割等各盡其職，哪個礦需要去哪里，不斷提高專業(yè)水平。同時，煤炭行業(yè)的很多技術(shù)裝備是可以拓展的，通過技術(shù)裝備功能化，可將煤炭裝備擴(kuò)展到其它領(lǐng)域使用。另外，煤礦不僅擁有煤田，整個礦區(qū)的所有條件都可供開發(fā)利用，如果將所有資源很好利用，可以實現(xiàn)潔凈能源基地多元化，形成風(fēng)、光、水、電、熱、氣一體化潔凈能源體系。

　　為什么煤炭革命是必然的?

　　謝和平：國際能源大趨勢要求煤炭必須革命，整個能源格局在變化，當(dāng)前全球形成了煤炭、石油、天然氣、“無碳”能源平分天下的新格局。由于化石能源的碳排放和污染問題還沒有很好解決，因此在能源消費總量中的占比逐步下降，全球煤炭也從主要能源變成重要部分。對國內(nèi)而言也是如此，我國開始進(jìn)入化石能源比重下降、“無碳”能源比重上升的結(jié)構(gòu)清潔化的能源調(diào)整期。霧霾加大了政府壓力，煤炭如果不變革，不變成清潔能源，不解決排放問題，即使價格便宜也不能被社會普遍接受。

　　不可否認(rèn)，目前煤礦開發(fā)利用方式仍然較為粗放，但這并不是說我們沒有技術(shù)和水平，相當(dāng)程度上是因為粗放已成為習(xí)慣，全行業(yè)沒有提高認(rèn)識和提高標(biāo)準(zhǔn)。同時需要強(qiáng)調(diào)的是，中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展還需要煤炭保持適度增長，在相當(dāng)長一段時間內(nèi)，我國還將保持以煤為主的格局，只不過比例會下降。另外，能源革命和“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開發(fā)、共享”五大發(fā)展理念也倒逼煤炭行業(yè)必須主動革命。

　　總之，煤炭革命已具備現(xiàn)實可行性——煤炭是最經(jīng)濟(jì)最可靠的主體能源這個國情沒有變;煤炭綠色開發(fā)和超低排放已具備技術(shù)基礎(chǔ)，煤炭可以實現(xiàn)綠色開發(fā)、潔凈利用，且技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行。

　　在您看來，煤炭革命應(yīng)該達(dá)到什么目標(biāo)?

　　謝和平：應(yīng)該實現(xiàn)兩個目標(biāo)：煤炭本身變成清潔能源，開發(fā)是綠色的、利用是清潔的，實現(xiàn)高效智能和可持續(xù)開發(fā);以煤為基礎(chǔ)，礦區(qū)本身變成集光、風(fēng)、電、熱、氣多元協(xié)同的清潔能源基地，不只是煤炭這一單一的能源品種。我們希望30年后的煤炭工業(yè)可以實現(xiàn)近零生態(tài)損壞的綠色開采、近零排放的低碳利用，并形成多元協(xié)同的清潔能源基地，真正實現(xiàn)采掘智能化、井下無人化、地下電氣化。

　　為實現(xiàn)該目標(biāo)應(yīng)如何謀劃?

　　謝和平：目前，煤炭行業(yè)處于最困難的時期，但煤炭消費量的減少與我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)有直接關(guān)系。其實不僅是煤炭，其它所有能源品種均出現(xiàn)需求彈性減少的趨勢，風(fēng)電、水電等清潔能源同樣出現(xiàn)了限電現(xiàn)象，煤炭處于困境不是孤立的。我國經(jīng)濟(jì)正處于換檔調(diào)速期，但調(diào)速不等于降速，去產(chǎn)能不等于不要產(chǎn)能，困境不等于絕境。這就需要我們清晰認(rèn)識到：去產(chǎn)能是指去落后產(chǎn)能，最關(guān)鍵的是發(fā)展科學(xué)產(chǎn)能，要制定標(biāo)準(zhǔn)來倒逼科學(xué)產(chǎn)能;煤炭行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級是挑戰(zhàn)，更是機(jī)遇，需要變被動為主動。

　　其實煤炭是個寶，關(guān)鍵是要謀劃好，因此，我認(rèn)為煤炭人應(yīng)該有煤炭夢，繪制一個煤炭革命的藍(lán)圖。我初步劃分了三個階段，2020-2030年進(jìn)入少人、接近天然氣排放的煤炭工業(yè)3.0時代，2030-2040年進(jìn)入無人、接近清潔能源排放的煤炭工業(yè)4.0時代，2040-2050年進(jìn)入地上無煤、純清潔能源的煤炭工業(yè)5.0時代。實現(xiàn)這個藍(lán)圖需要綠色生態(tài)開發(fā)、清潔低碳利用、多元協(xié)同發(fā)展等發(fā)展戰(zhàn)略來支撐，也需要政府能給予政策支持，提供環(huán)境保障。

　　進(jìn)行煤炭革命最核心的問題是什么?

　　謝和平：最關(guān)鍵的是構(gòu)建全產(chǎn)業(yè)鏈的煤炭革命倒逼機(jī)制，來實現(xiàn)煤炭革命的目的和要求。這需要依靠政府、國家、行業(yè)以及企業(yè)的自我約束，來加快并實現(xiàn)煤炭行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級、結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，使煤炭行業(yè)從挖煤、供煤的初級階段發(fā)展為供應(yīng)清潔優(yōu)質(zhì)能源全產(chǎn)業(yè)鏈的高級階段。

　　具體而言，可以通過科學(xué)產(chǎn)能倒逼煤炭科學(xué)開采的技術(shù)革命，通過超低排放和低碳循環(huán)發(fā)展倒逼煤炭清潔利用的技術(shù)革命，以多元開放協(xié)同清潔能源倒逼煤基多元清潔能源基地的技術(shù)革命，以建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系倒逼煤炭結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型發(fā)展的技術(shù)革命。

　　您提到了全產(chǎn)業(yè)鏈，進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈煤炭革命技術(shù)的重點方向是什么?

　　謝和平：煤炭行業(yè)必須有觀念、理念的變革，技術(shù)保障也很重要。根據(jù)我們的研究規(guī)劃，煤炭工業(yè)3.0時代，將發(fā)展深部煤礦基于“應(yīng)力場-裂隙場-滲流場-濕度場”融合的地質(zhì)保障技術(shù)等8項煤炭開發(fā)技術(shù)，以及低階煤分級分質(zhì)利用等6項煤炭利用技術(shù)，形成超低生態(tài)損害與超低排放的機(jī)械化、信息化煤炭開發(fā)利用體系。煤炭工業(yè)4.0時代，進(jìn)行“深部”與“采動力學(xué)”基礎(chǔ)科學(xué)原理與理論探索等9項煤炭開發(fā)研究，以及高參數(shù)燃煤發(fā)電、新型煤炭氣化、新型燃燒脫碳3項煤炭利用技術(shù)，形成近零生態(tài)損害與近零排放的智能化、多元煤炭開發(fā)利用體系。進(jìn)入煤炭工業(yè)5.0時代，發(fā)展深部復(fù)雜礦井可視化智能探測技術(shù)等6項煤炭開發(fā)理論與技術(shù)，在煤炭利用方面，發(fā)展煤炭地下氣化與煤制油聯(lián)產(chǎn)、煤炭與瓦斯噴燃爆炸發(fā)電、低碳及近零排放新理論與技術(shù)等3項研究，形成煤基多元、開放、協(xié)同、綠色開發(fā)利用的清潔能源基地。

　　我國的煤礦資源并未利用充分，煤炭行業(yè)應(yīng)如何出新?

　　謝和平：煤炭行業(yè)有這樣一個特點，就是地下空間永遠(yuǎn)保持著，只是一直沒有利用而已。如果從開始采煤時就把巷道設(shè)計成永久性的，那么在采完煤后煤礦甚至能變成一座地下城市。

　　不妨大膽想象，將這種永久性巷道用來開發(fā)地下房地產(chǎn)，如果做好模擬陽光、生態(tài)植被、地?zé)徂D(zhuǎn)換與空氣循環(huán)系統(tǒng)、地下清潔能源抽水儲能及水電系統(tǒng)、地下水庫、地下瀑布生態(tài)景觀等，為何不能成為經(jīng)濟(jì)適用房積聚處?此外，參照德國魯爾，建設(shè)地下療養(yǎng)院、地下空間站等也未嘗不可。

　　目前我國不少煤礦開采完煤后，巨大的巷道空間都空著，沒有利用起來。水電站選址首先考慮要有很大的水位落差，不具備條件的還要創(chuàng)造條件。而煤礦千米深井不在少數(shù)，煤炭開采出來，落差就在那里，如果把地下水從負(fù)1000米提升至負(fù)200米，那已經(jīng)是800米的落差，理想狀態(tài)下完全可以用地下水來發(fā)電。如果還能建成小型蓄電站，就既可以形成地下水循環(huán)，又能進(jìn)行儲能了。

　　雖然這些想法看來是“異想天開”，可行性還有待考證和研究，但不失為煤炭行業(yè)發(fā)展方向的一個參照。

　　中國科學(xué)院院士何滿潮

　　煤炭開采：從110工法、N00工法到自動化、智能化、無人化　　110工法、N00工法是我國礦業(yè)技術(shù)變革的第三次探索。110工法把采煤與掘進(jìn)兩套工序初步統(tǒng)一起來，使每個采煤工作面少掘進(jìn)一條回采巷道，實現(xiàn)了無煤柱開采。N00工法在110工法的基礎(chǔ)上，把采煤與掘進(jìn)兩套工序徹底統(tǒng)一起來，由掘進(jìn)一條回采巷道變?yōu)椴恍枰蜻M(jìn)回采巷道。

　　“煤炭開采向深部進(jìn)軍，不能老用增加人的手段來實現(xiàn)高產(chǎn)。”何滿潮說，N00工法已實現(xiàn)采、掘、運、切、支、護(hù)一體化，未來可朝著煤炭開采自動化、智能化、無人化的方向邁進(jìn)。

　　N00工法對應(yīng)的采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)等成套裝備與傳統(tǒng)采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)等煤機(jī)裝備有很大不同。目前，N00工法配套的工作面整套裝備的專利都掌握在中國人手中。這為我國煤礦大面積推廣N00工法提供了可能，也為未來出口N00工法的配套技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

　　如果我國所有煤礦都裝備了N00工法配套的工作面整套裝備，煤炭行業(yè)就有可能實現(xiàn)“中國制造2025”的目標(biāo)。

　　煤炭燃燒：由熱化學(xué)過程變?yōu)闊嵛锢磉^程　　煤炭污染主要是由直接燒煤造成的，而挖煤造成的污染只是一小部分。未來煤炭潔凈利用的關(guān)鍵在于，將煤炭燃燒過程由熱化學(xué)過程變?yōu)闊嵛锢磉^程。

　　目前，煤炭燃燒的熱化學(xué)過程還沒有辦法把煤炭中的大部分有毒、有害元素提取出來。如果將煤炭燃燒過程變?yōu)闊嵛锢磉^程，那么就可以通過沉淀等其他方法將煤中的硫、砷等有毒、有害元素徹底提取出來。

　　未來，人類可以將深部煤礦地?zé)豳Y源與煤炭燃燒的熱物理過程結(jié)合起來，實現(xiàn)治理深部煤礦熱害、開發(fā)地?zé)豳Y源、煤炭潔凈燃燒的統(tǒng)一。這將是我們今后的研究方向。

　　采煤造成的地下空間：儲存油氣資源、CO2、核廢料等，幫助風(fēng)電調(diào)峰　　粗略估計，我國開采煤炭造成的地下空間有數(shù)十億立方米。這數(shù)十億立方米的地下空間有多少可供利用，目前還不太清楚，有待深入研究。未來，這數(shù)十億立方米中的可供利用空間加以相應(yīng)的專業(yè)化改選后，可作為儲存油氣資源、CO?、核廢料等的場所。這對保障石油供給、減輕溫室效應(yīng)和減少核廢料污染至關(guān)重要。通過利用廢棄煤礦的地下空間，可能使廢棄礦井煥發(fā)生機(jī)。

　　目前，我國風(fēng)電開工率不足60%。未來，人類可以通過利用開采煤炭造成的地下空間幫助風(fēng)電調(diào)峰。

　　“人類通過在條件合適的煤礦建設(shè)風(fēng)電調(diào)峰電站，利用煤礦第一水平與其他水平之間的數(shù)百米高差，在電力充足時，將低水平的水抽到第一水平，以備缺電時發(fā)電;在電力短缺時，將抽到第一水平的水流向低水平，推動水力發(fā)電機(jī)運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)發(fā)電。”何滿潮說。

　　煤系共伴生資源：將選礦與煤炭燃燒發(fā)電過程結(jié)合，開發(fā)煤系共伴生資源　　未來將選礦與煤炭燃燒發(fā)電過程結(jié)合，開發(fā)煤系共伴生資源，勢在必行。

　　長期以來，我國煤系共伴生資源有相當(dāng)一部分被白白燒掉或廢棄，造成了資源的巨大浪費。未來，可考慮將選礦與煤炭燃燒發(fā)電過程結(jié)合，利用煤炭燃燒的熱物理過程與選礦的統(tǒng)一，在電廠實現(xiàn)高效開發(fā)煤系共伴生資源。