以煤炭为主体能源的重大创新

   厦门嘉申能源技术有限公司（以下简称厦门嘉申公司）利用福建地产劣质粉煤资源，制作一种具有空腔结构的圆球状型煤，经过4个工业燃煤场合应用实验，实现了洁净、节能的燃烧效果。2001年5月25日，上海科技情报研究所通过国内、国际联机检索后出具《查新检索报告》，结论为：“国内外未见和本项目相同的、中间有空腔的圆球型煤”。2003年8月，国家知识产权局授予发明专利，空腔型煤技术拥有7项自主知识产权。2007年8月18日，空腔型煤技术通过了中国民营科技促进会组织的专家评审、鉴定。

   2007年9月30日至10 月4日，北京大学中国地方政府研究院组织国家发改委、国家安全生产监督总局、商务部、中央编办、国务院新闻办等单位的领导和专家，实地考察调研了厦门嘉申公司空腔型煤技术的利用价值与推广前景。调研组的同志在认真听取当地领导汇报、召开专家和企业家座谈会后认为，空腔型煤技术及其相应的成型工艺和设备属于首创，填补了国内外工业型煤技术的空白。这项重大技术创新成果一旦在全国推广，对推动节约发展、清洁发展、安全发展、可持续发展将起到积极的作用。

   一、空腔型煤能够完全替代块煤，实现洁净、节能燃烧效果，是一种具有高附加值的工业型煤制品。

   煤炭能否作为可持续发展的主要能源，取决于洁净、节能效果。我国一直把支持洁净煤技术的开发、应用作为一项重大战略任务，鼓励创新发展。2006年，空腔型煤技术获得福建省和厦门市重点成果转化扶持资金。这项技术的创新点在于，原料来自价格低廉的福建地产劣质粉煤资源，经过高温高压成型，结构新颖、燃烧性能优越、洁净节能效果明显，彻底解决了传统实芯型煤和块煤燃烧不充分、残余煤渣核问题。

   传统实芯型煤和块煤的热效利用率，一般在80%至85%左右，燃烧不充分又污染环境。为提高实芯型煤和块煤的燃烧效率，达到燃尽并消除煤渣核的效果，国内外都尝试采用在粉煤原料中掺入一些可爆元素的方法，促使燃烧过程中发生爆碎或开裂。但这种爆裂燃烧的使用场合相当有限，而且工艺复杂、难于掌控。厦门嘉申公司围绕煤炭燃烧过程必须有科学合理的通风比表关系这个关键环节，进行了长达十多年的科研攻关，终于克服工艺和技术障碍，在空腔型煤的物理与化学结构上实现了重大创新。

   2002年8月24日，苏州钢铁厂用0.3吨空腔型煤，在薄扳车间一号煤气发生炉进行制气应用实验； 2005年8月20日至29日，江苏南天集团化肥公司用300吨空腔型煤进行化肥生产制气应用实验； 2006年11月7日，厦门华达鑫工贸有限公司用30吨空腔型煤，进行替代焦炭的应用实验；2006年12月28日，大田盛和铸冶有限公司用30吨空腔型煤，进行替代优质块煤的应用实验。

   上述4次应用实验的结论为：1、空腔型煤热效利用率达98%以上，节煤率在18%以上。2、空腔型煤二氧化硫排放浓度降低41％、排放量减少43%，烟尘排放浓度降低40%、排放量减少42%。3、采用福建地产劣质粉煤生产的空腔型煤，发气量、气体质量与使用优质块煤相当，从而能够改变我国化工生产必须使用优质块煤的现状。江苏南天集团化肥公司300吨空腔型煤应用实验的结论表明，每吨合成氨可以降低成本90元以上。

   尽管应用实验过程中空腔型煤数量少，有的指标只能定性而不能得出定量的比较结论，但通过这些试验可以判断，空腔型煤是一种具有高附加值的工业型煤制品，作为一次能源应用时能使煤炭资源的利用效率几乎达到极限；在其转换为二次能源时则成为一种洁净的工业燃烧气；当采用空腔型煤制取工业煤气用作化工合成中间体时，能大幅度降低终端产品成本。国内外各种传统实芯型煤或块煤的燃烧效果，无法与空腔型煤相比。2005年10月，空腔型煤被列为福建省煤炭工业“十一五”发展规划建设项目。

   福建省煤炭资源少，煤质差，四分之三的工业型煤需要从外省调进。空腔型煤技术可以提高福建省煤炭资源利用效率，变废为宝。据了解，福建省 “十一五”期间年产煤炭1500万吨，约600万吨劣质粉煤资源可供生产空腔型煤，基本能够满足全省工业型煤需求。按建成年产600万吨空腔型煤、保守节煤率为15%计算，每年还可节煤90万吨。以块煤每吨600元的市场价格，每年仅节煤一项所产生的经济效益为5.4亿元。从污染减排、改善大气环境分析，能够减少40%以上的烟尘排放量和二氧化硫排放量，生态效益十分明显。

   应当强调的是，我国是以煤炭为主的能源生产大国和消费大国，减少污染排放，是我们向国际社会应该承担的责任。但我国工业型煤制品至今尚无国家技术标准，管理难度很大。长此以往，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。2005年，陕西省质量技术监督局和西安市环保局提出洁净型煤技术标准，报国家质量技术监督局备案，成为省级型煤技术标准。但该标准由于产品本身缺陷，不能适应工业型煤实际使用要求。厦门嘉申公司在研发实践中探索的《空腔型煤企业技术标准》，可以为制定工业型煤的国家标准提供参考和依据。

   二、空腔型煤符合我国以煤炭为主体能源的基本国情，对于建设资源节约型、环境友好型社会具有战略意义。

   基于国家能源安全的战略考虑，我国将长期坚持能源供应基本立足国内的方针，把煤炭作为主体能源。但大量使用煤炭必然会产生两个全球性的环境问题，一是由于二氧化硫和氮氧化合物的排放形成酸雨；二是由于二氧化碳的过量排放导致全球变暖，形成温室效应。因此，煤炭作为主体能源的根本出路，就是要把煤炭从一次能源转换为二次能源。而煤气化技术利用煤炭转化成含有氢气和一氧化碳的合成气，是煤炭转换为二次能源最为先进的方式，可以显著提高燃烧效率，有效减少环境污染。

   就世界范围来看，煤气化技术采用的气化炉主要分为固定床、流化床和气流床三种类型。其中，气流床气化炉是目前清洁环保、效率较高的煤气化类型。但气流床煤气化基地投资巨大，作为工业配套需要用户相对集中。不同国家的资源条件，决定了能源技术的个性特点。我国大量使用的是固定床气化炉以及工业型煤燃烧、气化设施，在冶金、化肥、有色、机械、陶瓷、玻璃等工业领域有着广泛用途。

   但困扰在于，固定床气化炉对燃用块煤的粒度大小、不同批次煤质稳定性均有较高要求，如果粒度分级不均匀、煤质性能指标不稳定，不仅给用户筛分块煤燃料带来操作麻烦，而且直接影响气化炉的产气效果和产气质量。空腔型煤是一个技术创新产品，用于固定床气化炉制作工业煤气，经应用实验证明是行之有效的。从长远考虑，空腔型煤有完全自主知识产权，在国内外工业型煤市场无同类产品可比，技术上具有独占、垄断性，符合我国相当长一个时期的基本国情，应当从贯彻落实科学发展观、走新型工业化道路和国家能源安全战略层面给予高度重视。

   我国煤炭产量逐年增长，但块煤供应日趋紧张，价格居高不下。块煤短缺的重要原因，是随着机械化程度的提高，煤炭采掘的块煤率仅为20%。据不完全统计，全国每年积压粉煤资源总量达数亿吨。除部分粗放使用外，均未能有效利用。通过空腔型煤技术进行加工成型，对这些“闲置”粉煤资源充分开发利用，可以用于燃料型煤（工业锅炉、蒸汽机车、工业窑炉、锻造炉、铸造炉、轧钢加热炉）、气用型煤（化肥造气型煤、燃料气造气型煤）、焦用型煤（包括冷压、热压，供冶炼和铸造用）、炼焦配用型煤，从而有效缓解块煤短缺状况，创造巨大的物质财富，实现全面、协调和可持续发展。

   需要指出的是，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》把“工业节能”和“煤的清洁高效开发利用”列为重点领域。其中，在第77项煤炭的高效安全生产、开发与加工利用中列出了“型煤加工及利用设备”；在第82项高能耗工业生产节能与建筑节能中列出了“高效燃烧工业节能炉窑”。国家发改委、科技部、财政部、环保总局等八部门组织编制的《“十一五”十大重点节能工程实施意见》，第一条内容就是 “燃煤工业锅炉（窑炉）改造工程：更新改造低效工业锅炉，建设区域锅炉专用煤集中配送加工中心；淘汰落后工业窑炉，对现有工业窑炉进行综合节能改造”。空腔型煤完全符合国家产业政策要求，对于建设资源节约型、环境友好型社会具有重要的经济意义和社会意义。

   三、空腔型煤是具有长期投资价值的资源与环境产业项目，建议首先在福建试点，然后逐步在沿海煤炭转驳港口择点推广。

   空腔型煤是一个潜力大、应用面广的重大技术创新成果，应当作为调整经济结构、转变增长方式的突破口和重要抓手，积极推动以厦门嘉申公司为主体、产学研相结合的技术成果转化。在具体应用推广方面有三个地区可以优先考虑：（一）具有原煤资源的地区；（二）沿海煤炭中转驳运港口；（三）工业煤气发生炉用户相对集中的地区。从可操作性考虑，应当首先完善厦门嘉申公司产业化示范基地，产生规模经济效益并取得经验，争取结束福建从外省调进工业型煤的历史。在此基础上，可以通过成套生产技术有偿转让，逐步在沿海煤炭转驳港口择点推广。

   我国重要工业基地主要分布在沿海地区，块煤是不可缺少的能源资源，需求缺口很大。但这些地区所用块煤、特别是造气块煤，大多从山西等地调运并通过沿海港口转驳，才能进入终端用煤设备燃烧或气化。在这一转驳过程中，有大量块煤被撞击变成碎煤、煤屑、煤粉，不得不降价、降级处理，不仅造成优质煤炭资源浪费，而且直接导致终端用户GDP能耗成本增加。这种情况表明，在节约使用煤炭资源工作中存在着认识不到位，责任不明确、措施不配套、政策不完善、投入不落实、协调不得力等问题，应当及时加以扭转。

   空腔型煤技术实质上是一种块煤再生技术，通过集中回收块煤流转过程中的碎煤、煤屑、煤粉，再加工成可以完全替代块煤的工业型煤，既不占国家煤炭计划运输指标，所用原料就地取材，属于煤炭运输流转过程中散失资源的回收开发利用，又有助于缓解块煤的需求紧张状况，实现块煤资源的循环利用。如果能在沿海几个主要煤炭转驳港口进行散失煤炭回收，可再生利用的块煤资源相当于建一座年产500万吨的中型煤矿，所产生的经济效益和社会效益是显而易见的。

   我们建议国家能源领导小组办公室牵头，组织国家发改委、科技部、财政部、商务部、环保总局、知识产权局等相关部门，跟踪了解厦门嘉申公司空腔型煤技术的进展状况，给予必要的政策和资金扶持，组建国家重点实验室，推动技术攻关和产业化，增强企业自主创新能力。同时，我们建议考虑选择秦皇岛、连云港等港口建立国家煤炭回收储备基地。沿海港口散失煤炭的回收方式，可以通过当地政府出台相关政策进行引导，鼓励使用块煤的企业做好对碎煤、煤屑、煤粉的收存。煤炭回收储备基地根据这些企业接受的比价进行回收，同时置换相应价格一定重量、或相应重量一定价格的空腔型煤，不另收取加工费。这种置换方式的优点是手续非常简便，运输车辆往返不空驶。由于空腔型煤的燃烧效率超过块煤，企业在不增加支出的前提下，可以有效降低用煤成本，提高资源利用效率。（北京大学中国地方政府研究院院长 彭真怀）