我国煤炭工业节能减排的探讨

我国煤炭工业节能减排的探讨刘勇，周仕来（贵州大学矿业学院，贵阳550003）摘要：随着煤炭资源的不断开发利用和环保的要求，加强我国煤炭工业执行节能减排的工作势在必然。本文主要叙述了目前我国煤炭工业在节能减排方面的现状，并探讨了一些关于煤矿节能减排的技术措施，以及影响其发展的因数和解决方法。关键词：煤炭工业节能减排矿井“三废”DiscussionontheEnergySavingandEmissionReducinginCoalIndustryofChinaLIUYong,ZHOUShi-lai(MiningCollegeofGuiZhouUniversity,Guiyang550003,china)Abstract:Alongwiththedevelopmentandutilizationofcoalresourcesandenvironmentalprotectionrequest,itisnecessarytostrengthenontheenergysavingandemissionreducingincoalindustryofChina.Thispapermostlytalksaboutthesituationoftheenergysavingandemissionreducingatpresent、sometechnicalmeasures、theimpactfactorsandit’ssolutionmethod.Keywords:coalindustry;energysavingandemissionreducing;“threewastes”ofcoalmine前言：煤炭工业是我国重要的基础能源产业，是中国经济可持续发展的重要能源保障，具有很重要的战略地位。根据国家发改委制定的《煤炭工业“十一五”发展规划》和《煤炭工业节能减排工作意见》的要求，本着“技术上可行、经济上合理、安全可靠”的原则，加快推进我国煤炭工业节能减排工作的实施，使能源消耗、资源浪费和环境污染最小化，生产效益最大化，实现环保与经济的双赢。最终达到煤炭工业发展可持续化的目标，这将是煤炭工业远景规划的必经之路。1.节能减排现状分析众所周知，煤炭资源属于一次性不可再生能源，随着不断的开发利用，资源储量会不断减少；煤炭工业又是一个重要的耗能行业，它具有机电设备多、功率大、高耗能等特点；同时，煤矿生产所带来的矿井“三废”对矿区环境造成了严重的污染，给人们生活造成了严重的影响。（1）根据有关资料显示：2006年我国原煤的生产量约为2318亿t，耗费8500多万吨标准煤，耗电量却达到了1000多亿度。（2）我国煤矿机电设备的装备水平比较落后，有许多老矿井的装备水平还是2O世纪初的产品，设备陈旧，运行效率低。约有40%的高耗能设备属于落后淘汰设备；原国有重点煤矿主通风机、主排水泵的平均效率也只有60%，系统运行效率均低于55%，比国外先进水平还低15个百分点。（3）据统计，全国矿用乳化油、液压油、齿轮油的年用量约为1～1.1万t，乳化油使用时配成2%～3%的乳化液；煤矿井下采煤机、掘进机、转载机等设备每年要使用各类液压油为1.2万t，齿轮用油为1万t左右。（4）据不完全统计，全国煤炭行业规模较大的矸石山约有1600多座，总堆积矸石量约45亿t，占地面积约1.5万公顷，而且随着煤炭的开采，平均每年还以1.5亿t～2.0亿t的速度在增加。（5）我国国有重点煤矿每年外排矿井废水超过20亿m³，平均吨煤排水量约4m³左右；目前我国每洗1t原煤外排约0.8～1m³废水；而煤矿附属企业(如机修厂、矿灯厂、焦化厂等)在生产过程中年排废水量达2000～3000万m³之间。（6）据统计，我国每年从矿井开采中排放甲烷约70亿m³～90亿m³，约占世界甲烷总排放量的30%，除5%左右集中回收利用外，其余全部排放到大气中；矸石自燃及矸石电厂排放的二氧化硫达到160万t左右。（7）矿井煤炭资源回收率较低，中大型煤矿的回采率约为40%～50%，地方乡镇小煤矿更是低于20%；并且原煤的入洗率仅为32%左右，不足世界主要产煤国的一半。（8）到2006年为止，我国大小煤矿有近2万多个，而煤矿企业从业人员却有550多万人，年人均产煤量400t；而发达国家年人均产煤量远远大于这个数，如美国为14285t、澳大利亚为7560t。由此可得出一个结论：目前我国煤炭工业在节能减排工作中出现很多严重的问题，如能耗大、设备落后、污染严重、资源回收率低、工效低、管理机制不健全等等。因此，加快推进我国煤炭行业节能减排工作又好又快的发展是迫在眉睫。2.煤矿的节能技术2.1节煤技术1）加大对难采煤层的开采利用根据难采煤层的具体条件和矿区当前的开采技术水平、设备和工艺现状，合理地选择一种有针对性的开采技术措施，减少煤炭损失，提高对难采煤层的开采利用率，对节煤节能都大有作为。加大对难采煤层的开采利用，特别是薄和极薄煤层。我国薄和极薄煤层的可采储量约为60多亿吨，约占全国煤炭储量的19%，而产量只占总产量的10%左右，这个比例还有逐步下降的趋势。例如：2003年，枣庄矿集团田陈煤矿作为全国首家薄煤层综采机组的试验开采一次获得成功，达到了国际先进水平，获得了全国煤炭系统2004年十大科技成果奖。枣庄矿集团有的矿已将煤层最低可采厚度由0.7m降到了0.5m，部分乡镇矿井已降到了0.35～0.4m，最大限度地开发利用煤炭资源。2）工业生产和生活自用煤量节煤节约矿井自身为了满足生产和生活的基本自用煤量，主要是指矿山工业锅炉用煤和职工生活用煤。其中锅炉是煤矿的主要能耗设备之一，节能潜力非常大，通过不断提高烧炉工的操作水平和节能意识，采用高效、清洁的新型节能锅炉会取得非常明显的节能效果；还可以充分利用煤泥、煤渣等劣质燃料，这也是达到煤矿节能和提高效益的有效途径之一。3）煤炭生产过程中的节煤煤炭生产过程中的节煤主要包括：提高采区或工作面的回采率，严格禁止采肥丢瘦的现象；采区边界煤柱、工业广场煤柱、阶段煤柱、断层煤柱等留设要合理，井下一些边角煤、三角煤尽量开采利用；大力推行“三下”压煤的无煤柱开采技术，即充填采煤法；加强各生产环节“零煤”的回收，提高井下工人回收浮煤的积极性，现场浮煤清扫要干净等等。2.2节电技术1）煤炭开采技术上的节电（1）矿井开拓方式按照井筒形式划分，依次优选平硐→斜井→立井的开拓方式或综合开拓方式；缓倾斜煤层应优先选用壁式采煤法；急倾斜煤层应优先考虑选用伪倾斜柔性掩护支架采煤法；对煤层倾角小于12°的煤层，尽可能采用倾斜长壁采煤法；对厚煤层可采用大采高或放顶煤采煤法。（2）在条件适合的煤矿尽量选择单层开拓、单层准备；对于大型矿井在条件合适时可以采用分区开拓、分区通风、分区辅助提升、集中运输的开拓系统。例如：英国的赛尔比矿、我国山东省兖矿集团的兴隆庄矿。（2）在巷道布置上尽量简单，布置方式上尽量采用全煤巷布置，少开岩巷。2）矿山机电设备节电煤矿具有机电设备多、体积庞大、功率大、高耗能等特点，做到节能节电的关键就是合理选择高效、节能、环保的矿用机电设备。（1）选用新型节能变压器（S11型低能耗变压器），改造和淘汰高耗能的老式变压器；（2）优化机电设备运行方式，采用变频调速技术、软启动技术、无功功率就地补偿技术等；（3）抓好对矿井通风系统、排水系统、运煤提升系统、运料排矸系统等，主要生产系统机电设备的技术改造；3）矿井供配电技术（1）当井田范围、生产能力较大时，应优先考虑采用110kV供电，或采用10kV直接下井；（2）单机功率为200kW及以上的设备，宜采用6kV及以上高压供电；（3）合理布局配电系统，井上下所有配电变电所一般为6kV或10kV变电所，均应尽量设在负荷中心点；（4）合理布局设计供配电系统，积极推广供电系统的信息化和自动化管理，实时监测，逐步采用集中化生产与管理，以减少设备空载损失，降低电耗。4）矿山照明节电技术煤矿行业是一个特殊的生产行业，属于全天候24小时不间断作业，使其照明具有时间长、范围广、亮度高、耗能大等特点。采用高效节能照明设备是主要的照明节能手段，如：T8或T5荧光灯、紧凑型CFL荧光灯等高效照明灯具；其次，合理的照明供电线路设计、声光控制照明技术等也可达到良好的照明节能效果；同时，煤矿也可以安装太阳能、风能、生物能等新型环保照明设备。5）优化生产系统，提高集中化程度优化矿井生产系统，提高集中化程度。合理选择矿井的开拓部署形式、简化采区巷道布置、减少不必要的生产环节，努力实现全矿井“一矿一面”的生产模式，实行工作面集中、采区集中、水平集中、全矿井集中的“四集中化”生产与管理，达到高产高效的目标，创造良好的经济效益。2.3节水、节油、节材料1）节水煤炭企业节约用水主要表现在工业生产用水和生活用水两部分，要严格遵循“多水循环，一水利用”的原则。生产用水主要包括：洗煤、工业锅炉、井下及地面防尘、冷却用水等，在经过处理后可循环使用，如洗煤水闭路循环、工艺冷却水重复使用等；通过广泛宣传，增强职工的自觉节水意识。2）节油煤矿耗油主要包括：矿用设备所需的乳化油、液压油、润滑油，地面车辆用油等。为了使煤矿用油更具科学化、制度化和合理化，应加强设备耗油指标的管理、合理配油、减少设备漏油，达到降低油耗的目的；同时，减少油类的污染，积极开发新的液压传动介质来代替乳化油。3）节材料煤矿生产过程中节约木材和钢材也是煤矿节能的内容之一，过度消耗木材、钢材，不仅造成生产成本的增加，而且也是一种能源浪费。可从以下几方面着手降低生产过程中木材、钢材的消耗：（1）改进采煤方法和采煤工艺，大力推行综合机械化采煤，特别是现在一些技改、整合的地方乡镇煤矿，要加快其机械化；（2）不断改进井下巷道的支护方式，积极推广使用锚杆、锚喷、锚喷网支护技术，特别是地方乡镇小煤矿巷道的支护；（3）加强木材、钢材的管理工作，提高重复利用率；积极开发新型支护设备和支护工艺的研究。3.煤矿的减排技术3.1煤矸石减排技术（1）减少井下矸石的开掘量简化矿井开拓及井下巷道布置系统，多掘煤巷、少掘岩巷，尽量采用全煤巷布置；当实行单层开拓或单层准备时，大力推行单巷布置；条件合适的矿井，积极采用倾斜长壁采煤法，充填法开采技术；严格控制巷道断面的掘进量，减少超挖超掘；加强顶板管理，减少采掘工作面矸石的掺入量等。（2）矸石不出井、就地消化处理可采用宽巷掘进工艺，将掘出的矸石就地堆砌在宽巷的一侧或两侧，作为巷旁支护；在井下一些永久性煤柱内开掘专用硐室或巷道储矸；用作充填物来直接充填采空区、废弃的巷道或硐室；作为沿空留巷的巷旁支护材料等。（3）充分利用自然条件划分矿井和采区充分利用自然条件划分矿井和采区，这样既减少了煤炭损失和降低开采技术上的难度，同时也降低了矸石的产生量。3.2矿井废水减排技术（1）做好矿井水文地质工作根据矿井充水的水源条件，既矿体及围岩空隙的地下水、地表水、老窑积水和大气降水，认真弄清矿区范围内含水层的富水情况，地下水的径流条件，矿井水的补给水源和隔水层的情况；做好矿井前期的涌水探测，对生产矿井应做好防、排、疏、截、堵的治理方针，合理选择排水设备。（2）积极推行保水开采技术井下开采遇到强含水层时，应尽可能采用充填法、条带式采煤法、房柱式开采法等特殊开采方法，来保护煤层顶板强含水层不受采动的影响；当煤层底板有强含水层时，巷道布置应该尽量避开含水层，保持一定的距离；当矿区地表有河流、湖泊和水库时，应该采用留煤柱法开采或特殊开采法。（3）老窑积水、裂隙渗水当井下开采遇到老窑或采空区积水、塌陷坑裂隙水时，除了留足够的保护煤柱外，还要及时充填、及时疏通管道排水；在巷道掘进和煤炭开采时，必须坚持做到“预测预报、有掘必探，先探后掘、先治后采”的原则，同时必须坚持“有疑必停”的原则，杜绝误穿老巷，防止透水事故的发生。3.3矿井废气减排技术煤矿废气主要包括采矿废气、燃煤废气、自燃废气，其主要成分是甲烷（CH4），还有大量的CO、NO、NO2、CO2和H2S等有害气体。而且，瓦斯是属于温室气体成分，也是导致煤矿重大安全事故的根源，号称煤矿“第一杀手”。（1