煤炭革命进入科技驱动时代

　　编者按

　　煤炭黄金十年一去不返，治霾成为全民诉求，深化能源结构、进行煤炭产业改革被推上了历史舞台。能源革命必然伴随煤炭自身的革命，煤炭革命不是“革煤炭的命”，而是要实现煤炭生产与消费利用的安全高效、生态清洁以及低碳集约发展。国家能源局等相关部门日前发布了相关指导意见，要求推进煤炭清洁高效利用。

　　中国矿业大学作为世界著名的矿业学府，为推动我国煤炭科技革命作出了重要贡献。煤炭科技变革如何助推煤矿安全高效洁净生产？为此，《中国能源报》专访了中国矿业大学校长葛世荣。

　　科技进步实现了一增一减

　　中国能源报：我国近2/3的能源供给依靠煤炭，科技与装备对此有怎样的贡献？

　　葛世荣：我国煤炭行业目前发生了两个巨大变化。一个变化是产量的大幅增长，去年全国煤炭38亿吨的产煤量，占世界总产量的50%。我国煤炭资源赋存条件差，在这种情况下有如此大的产量，是靠先进的科技和装备来支撑的。另一个变化是全国煤矿安全事故发生起数和伤亡人数均大幅下降，这离不开安全技术的发展，以及开采装备的进步。可以说，这两大变化，都是科技进步催生的。煤炭生产已经到了靠技术、靠装备的时候。

　　中国能源报：煤炭行业面临环境、安全、资源三大压力，目前行业又不景气，煤炭行业需要进行哪些技术变革来应对？

　　葛世荣：我们煤炭开采与利用虽然取得了很大进步，但与国际上煤炭开采利用的发达国家相比，差距依旧明显。煤炭行业的压力和困境，还得依靠科技进步来改变。例如，我校在十多年前就已经开始高度重视煤炭开采的环境问题，钱鸣高院士把资源约束、安全约束、环境约束等问题都考虑在内，提出了绿色开采技术理念。

　　总的来讲，我国煤炭开采在近三十年基本走过了从高效开采、安全开采到绿色开采的三个发展阶段。我相信，这三个开采技术体系的综合运用，肯定会促进煤炭行业形势进一步好转。

　　中国能源报：这三个阶段的技术变革是在何种背景下提出的？

　　葛世荣：在改革开放初期，煤炭能源需求旺盛，高效开采解决了煤炭产量的问题。煤炭开采的第一次技术革命是综合机械化采煤技术，实现了煤炭的高效开采，它支撑了我国煤炭产量从10亿吨到20亿吨的增长。

　　量的增长，也伴随着日益凸显的安全生产问题，这就需要实现煤炭安全开采，解决以人为本的问题。我国煤矿业态是大中小并举，既有世界一流的现代化煤矿，也有极其落后的传统小煤矿。因此，煤炭开采的第二次技术革命基本是围绕安全开采提出的，集中表现在瓦斯事故、顶板事故、突水事故、运输事故等重大煤矿安全隐患的综合治理等方面，使得煤矿安全事故得到了有效遏制。

　　近几年，煤炭开发的环境问题日益突出，绿色开采成为煤炭行业发展的瓶颈约束，所以第三次煤炭开采技术革命要解决生态环境破坏问题，其具体技术表现在煤与水共采、煤与气（瓦斯）共采、煤与共伴生矿物共采、煤与热共采，以及矿区生态修复、矸石减量化、开采节能化等诸多方面。目前，部分矿区和煤炭企业已经实现了“近零排放”，但实现广义的低损害、低排放、低能耗的绿色开采，要走的道路仍然很长。对雾霾溯源分析显示，煤的因素确实占了很大的比重。在未来的一二十年或更长时间里，在高效、安全开采基础上，更加重视开采过程中的环境问题，已经成为煤炭行业共识。

　　煤也可以和“脏”说拜拜

　　中国能源报：人们提及煤炭，往往逃脱不了“脏”的形象，如何改变这些形象？

　　葛世荣：煤本身是大自然赐予人类的宝物，它为我们人类文明发展作出了重要贡献。但煤炭之所以形象不好，是人们对它的利用方式不当。要改变这种形象，首要的是保障煤炭开采安全，不能要带血的煤，这就要大力推广智能无人化开采，从根本上提高煤炭开采的科技水平。其次，要改变煤炭的利用方式，推广降氮、降硫、降尘及二氧化碳捕捉等技术，这样煤炭就完全可以成为清洁燃料。当然，这需要全社会协同完成。

　　中国能源报：刚才您提到，在高效安全开采基础上，环境问题已是行业共识，那么，如何通过技术改革来实现煤炭清洁利用？

　　葛世荣： 煤炭的污染问题，主要出在煤炭利用之前和之后。所以，要洁净化利用煤炭，关键就要在煤炭利用的入口和出口的相关技术上作出变革。

　　入口上的变革，是围绕煤炭商品质量作洁净化、低污染的源头处理，减少煤炭质量劣化，提供洁净度更高的商品煤。目前，我国只有60％原煤进入洗选，还有近15亿吨原煤没有经过洗选而被直接使用，其污染必然很大。因此，在利用时应把煤“分门别类”，针对不同用户的“胃口”，针对不同的工业设备提供不同的“粮食”。正如，同样需要营养和热量，成人可以直接食用大米，婴儿就需要加工成米粉，面对不同人群要提供不同的食物。如果不对用户进行区分化供煤，就会造成煤炭价值浪费，不能物尽所用，还会形成污染。因此，要把好煤炭利用入口关。

　　出口上的变革，就要做到用煤的“近零排放”。固体废物排放，通过井下采选一体化或智能化选择性截割技术，实现矸石不出井；液体废物排放，通过地下循环或者地上地下两级循环，实现地下水循环利用；气体废物排放，在井下解决粉尘产生问题，并通过低瓦斯收集利用和高瓦斯含量煤层气的高效抽采，实现瓦斯零排放。

　　另外，我认为，如果把燃煤作为能源供给时，应实现集中燃烧，分布式供应，这样不仅可以提高利用效率，也可大大减少散煤燃烧和小锅炉燃烧的污染物排放量，而这也是当前燃煤排放的大部分来源。

　　中国能源报：要实现清洁利用，煤矿从开采、运输、加工到排放，各个环节的关键技术是什么？

　　葛世荣：在开采环节，要提高采煤集约化程度，逐步淘汰小规模开采；开拓系统要简约化，发展大功率采煤装备，实现高度智能化开采。此外，煤系地层除了煤炭以外，还有许多固体矿产、气体资源和液体资源。应高度重视这三种形态伴生资源的综合评价和系统开采，力求实现资源利用的最大化、最优化。

　　在运输环节，要实现连续、智能、集控，充分利用现代信息和控制技术。现在的煤炭运输方式基本上仍停留在一百多年前发明的运载方式，比如矿车运输、轨道运输、胶带运输等，除了功率变大，实现重载化，在原理上没有大的变革。其实，煤炭运输也可以实现流态化，采用管道连续运输，这种连续运输方式不仅少占用铁路运力，提高效率，还可避免扬尘污染。

　　在加工环节，实质上就是讲综合利用，要增加原煤洗选的比重。我国原煤直接利用的比重还过高，要通过法规约束、政策引导等提升原煤洗选比重，由直接使用原煤转变为大量使用洁净煤。同时要加强高效、大规模的干法洗选技术的研发推广。

　　在排放环节，对燃煤气体和粉尘的处理、回收和利用，要朝着燃煤“近零排放”的目标努力。

　　推进颠覆性技术变革

　　中国能源报：勿庸置疑，煤炭生产革命势在必行，您认为煤矿开采系统的理想状态是怎样的？

　　葛世荣：煤炭行业变革靠的是技术进步，我认为未来煤炭开采的理想状态是智能化开采，有可能是化学开采。自人类开采煤炭以来，都采用物理开采方法，从原始的镐头，到机器代替镐头，都是通过物理破碎作用来挖掘煤炭。化学开采就是把煤炭直接在井下完成气化、液化、生物溶解，采出来的是固体煤炭经过化学反应之后的液态或气态产品。

　　另一种境界是进行井下采选充电热气一体化研究和技术可行性探索，也就是变输煤为输电、热、气的能源输送体系。这样，也实现了从输出原煤这种低端资源，变成输出完全清洁能源的终端产品。

　　中国能源报：目前物理开采状态下，技术上应该朝哪些方向发展？

　　葛世荣：即使现在物理开采，也要朝着信息化与煤炭开采深度融合努力，逐步实现科学开采和智能化开采。目前高效开采是很重要的一个方向，我所指的“高效”不仅仅是产量提高，而且资源回收率也要提高，开采还要节能降耗。智能化开采的最终目标是实现少人化开采，直至无人化开采，实现装备自动化。无人则安，如果井下都用机器人，可以判别井下环境，识别危险，那么安全开采可以得到充分保障。

　　其次，矿区不是污染的、衰败的，而应该是绿色、生态的；开发不应该是掠夺式的，而应该是可持续的，要与环境充分协调。通过技术的发展，实现煤炭的清洁高效利用，也应促使我们煤矿从业人员感到自豪，拥有较高的职业成就感、社会认可度和美誉度。

　　中国能源报：实现煤炭清洁高效利用，除了技术上的变革，还需要哪些制度保证？

　　葛世荣：首先要为煤炭行业健康可持续发展创造有效的政策环境。国家的宏观战略规划应是科学的、有序的、可持续的。应加大煤炭环保利用的立法，例如，规定未经加工的煤炭不得使用，煤炭使用后不达标的废弃物不得排放，如果违反法律就要严厉惩罚。此外，要逐步淘汰煤炭落后产能，为煤炭行业的良性发展创造条件。

　　其次，要避免因降低成本而出现高新技术“逆淘汰”现象。在清洁生产环节，要制定鼓励煤炭清洁化开采的税费政策，制定约束高排放开采的法规，以有利于采用安全保障程度高的技术、有利于采用适于生态环境保护的技术、有利于采用促进减排的技术等为指导方向。

　　资源不可再生，我们要实行优质煤炭资源的保护性开发。应通过税费的调节，将未经洗选的、非洁净的低品质煤炭逐步淘汰。中国煤炭的远景储量很大，但实际上可供开采的储量不大，要出台一些保护优质煤炭资源的法律，以保护优质煤炭资源的合理、高效开发，减少宝贵的不可再生资源浪费。

　　再者，一定要大力鼓励或支持那些超前的科技创新，要制定有利于提高人才素质的培训、就业和社保政策。同时进一步加大对行业院校的投入，设立专项资金来保证煤炭高效、清洁开采技术研究。