煤炭清洁高效利用100问

能源是人类文明进步的基础和动力，攸关国计民生和国家安全。党的二十大报告强调，深入推进能源革命，加强煤炭清洁高效利用，加快规划建设新型能源体系。这些重要论述科学擘画了我国能源高质量发展的新蓝图。当前，面对国际能源安全新挑战，夯实煤炭煤电兜底保障基础的重要性愈加凸显。因此，基于我国“富煤、贫油、少气”的能源禀赋，推进煤炭清洁高效利用则是实现“双碳”目标的重要途径。 煤炭清洁高效利用，是指在煤炭生产、加工、运输、利用和转化过程中，降低能源消耗，控制和减少污染物和温室气体排放，提高煤炭利用效率的活动。基于对煤炭清洁高效利用的理解，山西科城能源环境创新研究院梳理了目前国内外有关煤炭清洁高效利用有关的研究成果以及相关技术规范，针对煤炭清洁高效利用的基本知识、煤炭清洁高效利用的形势、煤炭绿色低碳开采、煤炭洗选、商品煤质量、燃煤发电、煤焦化、煤化工、散煤治理等九个方面的问题，同时梳理了煤炭清洁高效利用的相关案例，形成《煤炭清洁高效利用100问》，供相关人员参考。 目录 第一篇基础篇1 01煤炭的形成机理2 02世界煤炭资源分布情况2 03我国煤炭资源分布情况3 04我国煤炭分类标准3 05世界煤炭分类4 06煤炭形成于哪些时代4 07煤炭组成成分是什么5 08什么是无烟煤，它有哪些性质用途6 09什么是烟煤，它有哪些性质用途6 10什么是褐煤，它有哪些性质用途8 第二篇形势篇9 11能源与人类发展的关系10 12世界能源发展的趋势10 13世界煤炭发展历程11 14煤炭与气候变化的关系12 15煤炭与环境的关系13 16全球控煤进程14 17煤炭资源的供应现状15 18煤炭资源的消费现状15 19中国能源对外依存情况17 20煤炭清洁高效利用相关政策17 第三篇采矿篇19 21煤炭科学产能是什么20 22什么是煤炭先进产能20 23煤炭绿色开采技术有哪些21 24什么是绿色矿山22 25煤炭开采的低碳技术路径23 26煤炭与新能源多能互补技术路径23 27矿区生态碳汇技术路径24 28煤矿节能减碳技术措施25 29矿区瓦斯抽采利用关键技术26 30煤炭开采扰动空间CO2封存关键技术27 第四篇选煤篇28 31什么是重介质选煤29 32什么是跳汰选煤29 33什么是浮游选煤29 34什么是高精度煤炭分选技术工艺30 35炼焦煤选煤典型重选工艺32 36什么是智能选煤33 37为什么要井下选煤33 38煤炭洗选行业节能减排技术路径33 39什么是煤炭洗选标准化管理34 40选煤厂原煤运输、产品贮存的清洁生产技术要求34 第五篇商品煤36 41什么是商品煤37 42商品煤质量有哪些要求37 43煤炭产品的类别、品种和技术要求37 44炼焦用煤质量要求38 45发电用煤质量要求39 46气化用煤质量要求40 47直接液化用煤质量要求41 48高炉喷吹用煤质量要求42 49什么是特殊和稀缺煤种42 50哪些煤炭禁止或限制开采42 第六篇火电篇44 51全国火电装机现状45 52全国电力生产和外送现状46 53电力行业煤炭消费与碳排放现状47 54什么是三改联动48 55先进灵活超超临界发电技术是什么48 56碳捕集方式的技术路线有哪些49 57二氧化碳封存与利用技术有哪些51 58什么是煤电联营53 59什么是风光火储一体化发展54 60什么是煤电与新能源一体化发展54 第七篇焦化篇56 61全国焦化行业发展现状57 62焦化行业煤炭消费及碳排放现状57 63焦化行业节能降碳技术路径有哪些57 64什么是焦炉精准自动加热技术58 65什么是干熄焦58 66什么是煤调湿技术58 67焦炉煤气的利用方向有哪些59 68粗苯精制的方向有哪些60 69煤焦油深加工方向有哪些62 70山西省焦化超低排放的技术要求有哪些63 第八篇煤化工65 71全国煤化工行业发展现状66 72煤化工行业煤炭消费及碳排放现状66 73现代煤化工的生产过程特点66 74现代煤化工行业清洁低碳转型路径67 75现代煤化工行业节能减排技术路径68 76合成氨行业节能减碳技术路径69 77煤化工行业能效标杆水平和基准水平69 78什么是绿电绿氢与煤化工耦合70 79气化渣的综合利用方式有哪些71 80煤化工原料用能的管理要求72 第九篇散煤篇73 81什么是散煤74 82散煤的危害有哪些74 83为什么要治理散煤74 84高污染燃料禁燃区的划定及其法律依据74 85中国散煤使用及治理现状75 86中国散煤治理成效75 87民用散煤质量要求75 88农村清洁取暖的主要技术方式75 89散煤治理存在的问题及挑战76 90工业散煤治理的主要措施有哪些76 第十篇案例篇78 91美国佩特拉诺瓦碳捕集封存商业项目79 92加拿大边界大坝百万吨级燃烧后二氧化碳捕集封存项目79 93阿瑟港（PortArthur）碳捕集项目80 94国电泰州电厂百万千瓦超超临界二次再热示范工程项目80 95陕煤榆化1500万吨/年煤炭分质清洁高效转化示范项目81 97黄白茨煤矿连采连充式胶结充填采煤技术案例82 98沃能化工焦炉煤气制备乙二醇项目82 99水煤浆气化节能技术应用案例83 100国内首套二氧化碳加氢制绿色低碳甲醇联产LNG项目83 第一篇基础篇 01煤炭的形成机理 煤是地壳运动的产物。大量植物残骸经过复杂的生物化学、地球化学、物理化学作用后转变成煤。从植物死亡、堆积、埋藏到转变成煤经过了一系列的演变过程，这个过程称为成煤作用。成煤作用大致可分为两个阶段：第一个阶段是植物在泥炭沼泽、湖泊或前海中不断繁殖，其遗骸在微生物参加下不断分解、化合和聚积，在这个阶段中起主导作用的是生物地球化学作用。低等植物经过生物地球化学作用形成腐泥，高等植物形成泥炭，因此成煤第一阶段可称为腐泥化阶段或泥炭化阶段。当已形成的泥炭和腐泥由于地壳的下沉等原因而被上覆沉积物所掩埋时，成煤作用转入第二阶段— —煤化作用阶段，即泥炭、腐泥在以温度和压力为主的作用下变为煤的过程。这个阶段包括成岩作用和变质作用，在这个阶段中起主导作用的是物理化学作用。在温度和压力的影响下，泥炭进一步变为褐煤（成岩作用），再由褐煤变为烟煤和无烟煤。 02世界煤炭资源分布情况 根据《BP世界能源统计年鉴2021》，截至2020年年底，全球已探明的煤炭储量为1.07万亿吨。分地区来看，亚太地区储量占比42.8%，北美地区占比23.9%，独联体国家占比17.8%，欧盟地区占比7.3%，以上4个地区储备合计占比超过90%。从国家来看，美国是全球煤炭储量最丰富的国家，占全球资源的23.2%，俄罗斯占比15.1%，澳大利亚占比14%，中国占比13.3%，印度占比10.3%，以上5个国家储量之和占全球总储量的76%。 图1煤炭探明储量分布（截止2020年） 03我国煤炭资源分布情况 我国煤炭资源储量丰富、分布面积广、煤种齐全，但仍存在资源分布不均匀的情况。在昆仑山—秦岭—大别山一线以北地区，煤炭资源量占全国的90.3%，北方煤炭资源主要集中在山西、内蒙古、陕西、河南、甘肃和宁夏等省份，基础储量占全国基础储量的68%左右。根据山西省自然资源厅数据，山西查明煤炭资源储量2709.01亿吨（2015年），占全国煤炭资源量的17.3%。正由于煤炭资源和现有生产力呈逆向分布，从而形成了“北煤南运”和“西煤东调”的基本格局。 04我国煤炭分类标准 《中国煤炭分类国家标准（GB/T5751-2009）》按煤的煤化程度根据干燥无灰基挥发分等指标将煤分成褐煤、烟煤和无烟煤三大类。再按煤化程度的深浅及工业利用的要求，将褐煤分两个小类，无烟煤分成三个小类，将烟煤分成十二类。用干燥无灰基挥发份Vdaf=10%作为烟煤与无烟煤的分界值，小于该值的煤为无烟煤，大于该值的煤划分为烟煤；采用恒湿无灰基高位发热量Qgr，maf=24MJ/kg作为褐煤与烟煤的分界值，大于该值的煤为烟煤，小于该值的煤划分为褐煤。 表1中国煤炭分类国家标准（GB5751-86） 类别 缩写 分类指标 Vdaf% GRL Ymm b% PM% Qgr，maf 无烟煤 WY 10 贫煤 PM >10.0-20.0 <5 贫瘦煤 PS >10.0-20.0 5-20 瘦煤 SM >10.0-20.0 >20-65 焦煤 JM >20.0-28.0>10.0-20.0 >50-65 >65① <25.0 （<150） 肥煤 FM >10.0-37.0 （>85）① >25 ① 1/3焦煤 1/3JM >28.0-37.0 >65① <25.0 （<220） 气肥煤 QF >37.0 （>85）① >25.0 〉220 气煤 QM >28.0-37.0 >37.0 >50-65>35-65 <25.0 （<220） 1/2中粘煤 1/2ZN >20.0-37.0 >30-50 弱粘煤 RN >20.0-37.0 >5-30 不粘煤 BN >20.0-37.0 <5 长焰煤 CY >37.0 <5-35 〉50 褐煤 HM >37.0>37.0 <30 >30-50 <24 05世界煤炭分类 无论是中国还是世界其他国家，通常包括成因分类和工业分类（或称实用分类）两大体系。成因分类是根据成煤原始植物的不同而进行分类，工业分类是根据煤的工业利用的途径不同进行分类，如炼焦用煤、气化用煤、炼油用煤和发电用煤等。在国际上，对烟煤和无烟煤之和统称为硬煤。ISO11760以煤的变质程度（以镜质组反射率来表示）、岩相组成（以镜质组含量来表示）以及煤的品级（以干基灰分产率来表示）作为煤炭分类的依据。 表2国际ISO煤炭分类表 划分 类别 煤种 煤种分类 指标 褐煤 褐煤C褐煤B 煤层水分≤75% 低阶 次烟煤 <0.5% 烟煤A烟煤B 中阶 烟煤 烟煤C 0.5%≤<2% 类别划分 烟煤D 无烟煤A 2%≤<6% 高阶 无烟煤 无烟煤B无烟煤C ≤8% 其他分类 岩相组成 低镜质组含量煤中等镜质组含量煤中高镜质组含量煤 高镜质组含量煤 无机物含量 特低灰煤、低灰煤 中灰煤、中高灰煤高灰煤 06煤炭形成于哪些时代 在整个地质年代中，全球范围内有三个大的成煤期：古生代的石炭纪和二叠纪，成煤植物主要是孢子植物，主要煤种为烟煤和无烟煤。中生代的侏罗纪和白垩纪，成煤植物主要是裸子植物，主要煤种为褐煤和烟煤。新生代的第三纪，成煤植物主要是被子植物，主要煤种为褐煤，其次为泥炭，也有部分年轻烟煤。 表3我国各大区不同成煤时代的含煤沉积分布 占全国煤炭储量% 储量，% 成煤时代 晚古生代 中生代 新生代 石炭纪 二叠纪 三叠纪 侏罗纪 白垩纪 第三纪 下石炭纪 中石炭纪 上石炭纪 山西统 石盒子统 黔阳统 乐平统 全国统计 100 占全国 0.19 0.006 2.28 17.17 3.17 0.07 9.94 0.47 38.84 0.07 2.80 东北区 8.75 占本区占全国 1.530.13 2.100.18 87.00 7.61 9.370.82 华北区 60.36 占本区占全国 38.8924.09 21.4612.96 38.4132.19 0.120.07 0.120.07 华东区 6.61 占本区占全国 0.02 0.001 18.02 1.19 29.66 1.96 44.97 2.97 0.03 0.002 4.590.30 1.240.08 0.310.02 1.160.08 中南区 3.63 占本区占全国 4.940.18 0.04 0.001 26.26 0.95 36.20 1.31 5.190.19 1.450.05 16.92 0.61 1.790.07 4.600.17 2.620.19 西北区 9.41 占本区占全国 0.001 0.05 0.005 9.790.92 8.060.76 0.070.01 1.511.14 80.53 7.58 西南区 11.24 占本区占全国 0.050.01 00 0.130.02 80.31 9.03 1.640.18 2.420.