一、引言

中國目前處于城市化工業化階段，經濟增長方式粗放，主要靠大量能源與資源的消耗，并且對能源的需求量與日俱增。在經濟高速發展的同時，是資源的枯竭及一系列的環境問題。中國現在已超過美國成為了世界第一大二氧化碳排放國，同時又是作為世界第二大經濟體，我國節能減排壓力巨大。近期持續嚴重的大范圍霧霾天氣，已經深刻影響到人們的日常生活。作為大氣污染的主要來源，煤炭的粗放型開發利用模式給環境生態造成了巨大壓力，直接影響了國家社會經濟的發展。中國是世界上最大的產煤國和消費國，煤炭占我國能源消費結構的68%。由于我國資源稟賦特征和產業結構的現狀，決定了在未來相當長一段時期內煤炭在我國能源結構中的主體地位不會改變。因此尋求一種高效、潔凈的能源利用方式是我國經濟可持續發展的重要任務，煤炭的清潔利用將是今后中國經濟可持續發展的戰略選擇和落腳點。

二、煤炭在我國經濟發展中的重要地位在過去

20 年中，總體來看中國產業結構的趨勢為：第一產業比重持續下降，第二產業的第一大產業地位得到鞏固和第三產業份額明顯提高[1]，但是長期以來一直是第二產業的增長構成了中國經濟高速發展的主要動力[2]。而在第二產業中，重工業的所占比重一直很大，在經濟發展過程中煤炭的廉價性、可得性滿足了我國經濟發展的需要，使得經濟發展對煤炭的依賴度較高。而煤炭使用過程中產生的污染是中國主要的大氣環境污染源。燃煤熱能是我國工業、城市供電、以及北方冬季取暖的主要資源。利用燃煤熱能的行業在我國工業總行業中的比例達到了80%。而燃煤過程中產生的氮氧化物、硫化物、粉塵等都是大氣污染的主要來源[3]。近十幾年來，中國煤炭資源生產消費量仍在持續穩步上升，見圖1。2013年我國煤炭產量為36.8億噸，占一次能源生產的76%。煤炭消費38億噸，占一次能源消費的66.6%，見圖2。中國"富煤、貧油、少氣"的能源稟賦特點決定了未來相當一段時間內煤炭的主體地位不可替代[5]。

圖1 中國煤炭生產消費及進出口量示意圖

數據來源：EIA-Analysis-China （U.S.Energy InformationAdministration）

 

經濟的可持續發展是由能源安全來保駕護航的。2013年，中國石油、天然氣的對外依存度已分別達到了58.1%和31.6%。受技術、經濟、安全等因素的影響，非化石能源未來供應能力還存在不確定性。樂觀估計，到2020年，非化石能源占中國能源消費的17%，短期內也難以大規模替代傳統化石能源。因此，短時期內煤炭仍將作為中國主要的能源在能源消費構成中占有重要地位。而煤炭的清潔利用將是今后中國能源戰略的關鍵問題[5]。
 
三、我國煤炭工業發展及煤炭清潔利用現狀

從空間分布上看，中國煤炭資源分布極不平衡，呈現出既廣泛又相對集中的特點。中國煤炭資源品質的空間分布也呈現出北優南劣、西優東劣的格局。昆侖山－秦嶺－大別山一線以北地區的煤炭資源占全國的90.3％，此線以南地區只占到了全國的9.7%[10]。煤炭資源的空間分布與區域社會經濟發達程度呈逆向分布又是中國煤炭資源的另一個顯著特點。這種煤炭生產區消費區嚴重分離的現象，造成了煤炭的區域性流動,給交通和生態環境帶來很大壓力[10]。

我國煤炭工業近些年發展較快，煤炭資源整合力度持續加大，大型煤炭基地、企業發展較快。但也還存在一些現實的問題: 第一，雖然原煤入洗率有所上升,但總體水平仍然不高。第二，煤炭直接燃燒利用比例仍然過大,有80%以上的煤炭都是以直接燃燒的形式加以利用的，潔凈高效燃燒技術推廣應用范圍小[11]。第三，煤炭集中利用程度低，在鋼鐵電力等行業中分散使用現象嚴重。第四，煤炭清潔利用技術層面發展較快,但產業化程度不足,政策體系有待進一步完善。

目前學術界普遍認同的煤炭清潔利用的概念是:以提高煤炭的利用效率和減少環境污染為宗旨的生產、加工、燃燒、轉化及有害物質排放控制的總稱,這些措施貫穿煤炭開發到利用的全過程中,是經濟、社會與環境的結合[13]。煤炭清潔利用中開發、燃燒、轉化及污染物排放的控制這幾方面分別涉及以下核心技術：

煤炭選洗技術

洗煤就是將開采出來的原煤中的雜質去除提高洗后精煤的發熱量，提高熱效率，按照優劣分成不同質量、規格的產品 ,以適應不同用戶的需求，提高利用率[14]。煤炭洗選是潔凈煤技術的基礎和源頭，在煤炭潔凈利用產業鏈條中起著關鍵作用。

煤炭燃燒與發電領域

清潔煤發電技術——整體煤氣化聯合循環(IGCC)是指將煤炭、生物質、石油焦、重渣油等多種含碳燃料進行氣化，將得到的合成氣凈化后與高效的聯合循環相結合的先進動力系統。它代表著21世紀潔凈煤發電技術的發展方向。

煤氣化與煤液化

煤氣化是以以煤或煤焦為原料，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸氣或氫氣等作氣化劑，在高溫條件下通過化學反應將煤或煤焦中的可燃部分轉化為氣體燃料的過程。煤經過氣化以后,煙塵可有效降低95%,二氧化硫可降低90%以上，是實現煤炭潔凈利用的先導技術和主要途徑[4]。煤炭液化能夠脫除煤中的礦物雜質和有害硫份，使大量高硫煤轉化為低硫、低灰燃料，實現煤炭的潔凈利用，改善大氣環境。

污染物控制

對于煤炭燃燒過后的污染物控制方面，主要包括煙氣凈化、二氧化碳捕獲和封存( Carbon capture and storage, CCS)等技術。

其中，我國目前大氣污染治理的一項重要技術進展為“近零排放”技術，“近零排放”是指通過綜合治理，使火力發電廠各項大氣污染物排放指標達到或低于燃氣電站排放指標，同時利用系統的協同脫除效應，大幅減少PM2.5微粒、汞、SO3的排放和脫硫石膏雨現象。“近零排放”目前采用的技術路線是對現有的脫硫脫硝除塵設施進行增效升級改造，如圖3，這對于我國在以煤炭為基礎能源無法改變的客觀條件下，最大限度地減少污染物排放意義重大。

圖3 "近零排放"技術路線圖

資料來源：北京國能中電節能環保技術有限責任公司

表1 "近零排放"與一般排放指標、特別限值排放指標污染物排出情況對比表

單位：（ mg/Nm3）（以2×600MW機組為例）

目前，以北京國能中電節能環保技術有限責任公司在上海外高橋三電廠的示范性工程為起點，長三角地區各省、山東、河北等省以及各大電力集團紛紛開展了"近零排放"示范項目的研究和實施，具有良好的示范效應。由此我們可以看出，燃煤電站火電廠實施"近零排放"后，其污染物排放量較之前有大幅減少，以全國火電裝機9億KW計，如60%電廠實施近零排放改造，每年可減少SO2排放63萬噸，減少NOX排放48萬噸，減少煙塵排放24萬噸。

四、國外煤炭清潔利用經驗

德國煤炭清潔利用經驗

德國煤炭資源豐富，煤炭在其能源結構中占最大比例。德國魯爾礦區的成功經驗是世界煤炭產業發展的一個優秀代表。德國政府把環境修復作為出發點和著眼點，全面解決老礦區遺留下來的土地破壞和環境污染問題。在礦山治理方面建立了比較完備的法律體系，如《德國經濟補償法》《德國礦產資源法》等，保證了煤炭開采補償有法可依。州政府設立土地基金，購地后對污染嚴重地區進行修復處理后再出讓給新企業。其次，實現產業升級，關、停、并那些生產成本高、機械化水平低、生產效率低的煤礦，將采煤業集中到盈利多和機械化水平高的大型企業中。

倫敦煙霧治理經驗

1952年12月的倫敦煙霧事件震驚世界，兩周內4000多人死亡。而今日的倫敦，空氣已經有了極大的改善。上世紀50年代的英國和現階段的中國有很多相似之處，經濟增長主要靠大量能源與資源的消耗，過度依賴煤炭等化石燃料。從1958年到1978年的20年間，倫敦的顆粒物年均濃度降低超過90%，SO2降低超過80%。在這空氣質量快速改善的20年間，倫敦政府采取的一項核心措施是大范圍的劃定煙塵控制區，并在區域內進行壁爐的煤改氣、燃煤鍋爐的環保改造，同時禁止高污染燃料在控制區內銷售[24]。

五、支撐煤炭清潔化、低碳化發展的保障對策

基于以上對煤炭在我國經濟發展中重要作用的分析以及我國煤炭清潔化、低碳化利用的現狀闡述，并結合具有典型性的國外煤炭行業可持續發展的經驗，我國煤炭清潔利用的發展應參考以下幾方面的政策建議：

堅持科技興煤，加大科技投入

科技是第一生產力，而轉型發展的根本動力在于創新驅動。對中國這樣依賴煤炭資源的國家而言，最迫切需要解決的問題是如何利用好煤炭，實現高碳資源低碳發展、黑色煤炭綠色發展。需建立新一代清潔煤能源技術研發基地和綜合性清潔煤能源創新產業園，形成技術研發、工程化研究和示范緊密結合的國家級平臺 [30]。

對于資源轉化運輸方面，通過積極發展特高壓輸電，構建起堅強的特高壓骨干網架，能夠顯著增強電網大規模、遠距離輸電能力，促進煤、電就地轉化，變輸煤為輸電。應提高煤炭集中利用程度，對散布各地的燃爐進行拆除，通過整體的規劃集中供應能源，盡可能地減少終端分散利用的煤炭。煤炭清潔利用技術創新要將重點放在關鍵性的實用技術如整體煤氣化聯合循環（IGCC）、煙氣治理中的"近零排放"技術等。

發揮價格、稅收、補貼等的激勵和導向作用

制定重點行業能效、排污強度"領跑者"制度，對達標企業予以激勵。因此要充分發揮市場機制作用，完善環境經濟政策，運用經濟手段促進煤炭清潔利用的發展。

首先應在深化環保電價補貼政策方面下功夫。其次，應擴大一些對污染物總量指標進行有償分配的試點范圍，在借鑒國外經驗的基礎上結合中國實際情況，國家應抓緊選擇一些條件好的地區或企業開展排放指標有償取得和排污交易試點。推進已有碳交易、二氧化硫交易平臺的科學規范運轉。另外，應加緊對煤炭開發的生態補償政策的系統研究，重點選取山西、內蒙古、新疆等典型煤炭資源開采區域，開展煤炭開采生態補償試點，再逐步推廣。政府應引導銀行業金融機構加大對大氣污染防治項目的信貸支持，提供"融智+融資"的綜合化金融服務。

大力發展城市群，提高煤炭集中利用度

在新型城鎮化的發展中，城市群將逐漸成為新型城鎮化的主體形態，中國城市在新型城鎮化過程中，需要通過大力加強城市管理、規劃、設計等能力，提高城市集約緊湊的運行能力。大力發展城市群，城市集中供暖，綜合集中利用煤炭，有助于提高能源利用效率，可有效控制燃煤的污染物排放。相比集中供暖，分戶式供暖熱量消耗比較大、浪費能源。目前我國農村及小城鎮還大量存在著直排小型鍋爐或家庭燃爐。而人口向大城市集中，則有利于節能減排，對于全國范圍來講能源消耗總量會降低。未來我國將會有75%的人集中在城市，尤其是像西安、成都、鄭州、武漢這樣的二線城市，人口承載力還有很大空間，人口向這些城市集中構筑城市群，可提高集約緊湊的城市運行能力，市政基礎設施改造力度也會更大，效果更明顯[32]。相對于發達國家來說，中國的煤炭集中利用還有很大的提升空間。美國的煤炭集中度達到80%，日本達到90%，而中國則不及50%。這也是為什么中國大氣污染控制難度大、見效慢的原因之一。通過提高燃煤集中度，能夠大大提高能源效率，同時減小環境治理的壓力，實現綠色經濟。

完善促進煤炭清潔利用的法律法規

從國外的經驗來看，持續的立法努力是推動污染治理持久進行的有力保障和動力。因此我國應該加快制訂修訂煤炭行業排放標準、開采規范、供熱計量標準等，完善行業污染防治技術政策和清潔生產評價指標體系。

尤其值得注意的是，在煤炭開采階段的立法保護我國還很欠缺，煤炭開采后的生態恢復是國外煤炭循環經濟發展中最值得我們借鑒的經驗，我國絕大多數煤炭開采后不采取任何措施，造成了極大的生態破壞，國家需要立法強制要求煤炭開采后的生態恢復，采用復墾技術恢復土地原貌。

全民參與的機制

大氣污染治理是一項極其復雜龐大的工程，關系到人們的切身利益，影響深遠。因此需要社會公眾的共同參與，尤其是我國人口數量龐大，加強全社會的節能減排教育，普及相關法律法規，引導健康合理的生活消費習慣，對節能減排目標的實現十分重要。

六、結語

中國煤炭資源總量豐富，但資源賦存條件相對較差，因此開采難度不斷增大，隨之資源浪費也加重。在煤炭利用方面，煤電能效和轉化效率近年來有所改善，但是整體水平不高，還存在大量能耗高、服役時間長的燃煤小鍋爐，大大降低了煤炭資源的有效利用率。在煤炭燃燒后的污染物排放治理方面，我國處于剛剛起步階段，全國還有近一半的小型燃煤裝備煙氣凈化裝置不健全，燃煤過程中產生的氮氧化物、粉塵、硫化物等是導致我國大氣污染的主要來源。

盡管我國煤炭清潔利用技術在近些年取得了很大進步，但是產業化程度不足，與國外還有很大差距。結合國外煤炭行業發展的經驗，我國應著力從完善法律體系入手，完善管理機制。煤炭清潔利用是一項復雜持久的工程，應由政府引導，加強企業在節能減排中的主體作用。同時國家需要加大資金投入，使低碳化、清潔化利用真正落實在煤炭行業發展的各個方面,以保障煤炭長期穩定地供應。因此，不斷提高煤炭清潔利用水平才可破解我國"燃煤之急"。