中國科學院院士陳俊武

　　燒煤會產生很多問題，現在全國各地出現霧霾天氣，很多人歸結于燒煤，當然還有汽車尾氣排放。如何解決燒煤產生的問題?

　　陳俊武：燒煤的確會產生很多問題，但富煤、少油的自然稟賦又注定我國不能不讓人燒煤。事實上煤發電是可行的，但是需要脫硫、脫銷、回收排放的二氧化碳、處理污染。煤的清潔燃燒在國外是一個很早的課題。

　　煤化工就是煤清潔化的重要手段?

　　陳俊武：我國煤的用量很大，其中直接燃燒占到十分之九;煤化工用量很少，只有十分之一。煤化工又分為傳統煤化工和新型煤化工。傳統煤化工是煤制成化肥、煤焦化后做成電石、乙炔;新型煤化工則是煤制成甲醇(一碳化工)，然后以甲醇為中心和起點，做成二碳化工乙烯、三碳化工丙烯，然后制成更多產品。傳統煤化工國內已經有很多項目，產品質量不佳、效益不好、環保也有問題。傳統煤化工正在向新型煤化工過渡。新型煤化工目前投資很大、規模很小、有的工藝還不成熟，工藝成熟的也就有MTO、MTP。可以說，新型煤化工還在起步階段，雖然方案很多，但都處在實驗階段，大量推廣的不多。

　　我國的煤化工技術在國際上居于什么水平?

　　陳俊武：我們近十幾年來才開始重點開發新型煤化工，以前都是傳統煤化工，或者引進一些國外技術，沒有自己的東西。但是新型煤化工這些年在中國搞得不錯。我們做了很多研究、建設了很多裝置，有的裝置規模還比較大。中國這方面發展很好，國外并沒有這些，因為他們多是用天然氣。天然氣很簡單，甲烷很容易就可以變成很多東西。新型煤化工則很復雜，人家不需要過多研究，我們則因為自然稟賦的問題必須研究。

　　既然煤化工是我國能源替代的一個重要方向，為什么國家現在嚴格限制煤化工項目上馬?

　　陳俊武：中國人習慣于盲目競爭。現在煤多了，國家要限制發展、減產能。一些煤炭老板、煤炭企業把煤礦關了可惜，想為煤炭找一條出路。一聽說有煤化工，覺得把煤炭變成煤化工原料，需要削減的產能就可以不用削減，可以解決燃眉之急。煤炭老板因為只是要處理自己的煤炭資源，對化工市場不了解，所以往往隨便找個煤化工項目，但市場不是這么簡單。剛開始中國市場比較粗放，煤化工產品甚至石油產品沒有那么多，只要生產出來就可以用，品種、牌號都不需要太講究。現在市場過剩，煤化工產品需要提高檔次，企業需要建設一系列工藝裝置和環保設施，還得考慮產品怎么升級，不能是初級的聚烯烴。煤炭老板就無能為力了，也拿不出那么多錢來。

　　現在煤化工產品大多是大路貨、市場競爭又比較無序，那么應該怎么推動煤化工發展?

　　陳俊武：現在我們先要把技術搞起來，做戰略性的技術儲備，不是馬上就用。現在很多人認為，搞了煤化工技術就能賣出去、就能建廠，就可大量推廣。這不是我們的初衷。如煤制油技術，雖然現在成本很高，但必須得儲備有這個技術。萬一打仗，我國石油資源只能解決自己需求的30%，需要煤制油作為國家戰略性能源替代。

　　煤化工技術如煤制油雖然目前是作為儲備技術而存在，但有沒有可能在某一天取得突破，變得比較經濟，從而大量推廣應用?

　　陳俊武：這個不是太容易。雖然我們的技術在不斷進步，但是國際上以煤炭為原料開展煤化工利用的國家很有限，已經不大搞煤化工研究。只有中國一家為了我們的稟賦資源在研究，所以競爭的程度不夠，成本很高。

　　是不是說，因為沒有競爭也沒有可以學習借鑒的國際同行，所以我們的煤化工技術提高難度很大?

　　陳俊武：不完全是這個原因，還有一個怎么算賬的問題。煤化工一般是把固體變成氣體然后變成液體，固體不能直接變成液體。煤直接制油雖然很時髦，但難度很大。國外搞了很多年也沒有多大成果。我國現在煤制油直接液化做的比較好的代表是神華集團。

　　2008年12月31日，神華集團鄂爾多斯煤直接液化示范工程第一條百萬噸級生產線，打通全部生產流程，順利實現產出合格的柴油和石腦油，使我國成為世界上第一個掌握百萬噸級煤直接液化關鍵技術的國家。

　　神華集團原計劃一開始建設3條生產線，規模達到300萬噸/年，評估后上的第1條生產線(年產100萬噸油品)投資就超過了100億元，遠大于煉油廠的投資。當時我國的煉油廠也就是幾百萬噸/年。我當時審批神華煤制油項目時就提出來，‘那么大規模是浪費國家資源，因為風險很大’。以石油催化裂化來說，我們也是從60萬、120萬到200萬、300萬開始的，再縮小也可以到十幾萬、幾萬噸。這個放大就是一個過程。現在他們建了一條生產線，形成100萬噸/年的生產能力，掌握了技術，運行還可以。當然，成本還是高，還不可能大量推廣。

　　中國工程院院士謝和平

　　煤炭行業應該朝著什么方向轉型升級?

　　謝和平：轉型轉什么?要在本行業優勢特色發展基礎上，轉向能源、資源、環境、材料、高科技技術等相關有潛力、有前景的新興產業。轉型需要創新引領，包括發展多元清潔能源體系，如果轉型仍停留在低端領域，即便轉型也難逃被淘汰的命運。升級更要高端起步，樹立安全、高效、清潔、低碳的觀念。其實，煤炭也可以成為清潔能源，煤炭應該朝著清潔利用方向努力升級，這也正是煤炭工業“十三五”規劃所強調的。

　　怎樣才能實現轉型升級?

　　謝和平：轉型首先應將礦區資源環境條件全面開發。相對城市的寸土寸金，礦區一般都有足夠大的地盤，完全可以將礦區打造成新的現代農業產區、科技創新中心、雙創科技城等。其次，應考慮怎樣將本省資源環境條件充分利用，不僅是煤炭，頁巖氣等資源都可以爭取“收入囊中”進行開發利用。在此基礎上，努力爭取全國、全球資源條件，這樣才能走出去。此外，要從過去我們“只能干什么”轉變到“能干什么”，積極謀劃高科技前沿領域。

　　升級也應從四個方面著手。實現技術水平高端化，機械化、智能化、盡量減少人員作業是必然趨勢，開采應做到低生態損壞，利用要實現潔凈、低碳、低排放，爭取有利地位。目前，很多煤企的礦井水平相當，都有采掘隊、通風組等，但沒有特別精尖的隊伍，如果進行專業作業體系改革，實現技術管理專業隊化，就可以如同農村承包制一樣，插秧、收割等各盡其職，哪個礦需要去哪里，不斷提高專業水平。同時，煤炭行業的很多技術裝備是可以拓展的，通過技術裝備功能化，可將煤炭裝備擴展到其它領域使用。另外，煤礦不僅擁有煤田，整個礦區的所有條件都可供開發利用，如果將所有資源很好利用，可以實現潔凈能源基地多元化，形成風、光、水、電、熱、氣一體化潔凈能源體系。

　　為什么煤炭革命是必然的?

　　謝和平：國際能源大趨勢要求煤炭必須革命，整個能源格局在變化，當前全球形成了煤炭、石油、天然氣、“無碳”能源平分天下的新格局。由于化石能源的碳排放和污染問題還沒有很好解決，因此在能源消費總量中的占比逐步下降，全球煤炭也從主要能源變成重要部分。對國內而言也是如此，我國開始進入化石能源比重下降、“無碳”能源比重上升的結構清潔化的能源調整期。霧霾加大了政府壓力，煤炭如果不變革，不變成清潔能源，不解決排放問題，即使價格便宜也不能被社會普遍接受。

　　不可否認，目前煤礦開發利用方式仍然較為粗放，但這并不是說我們沒有技術和水平，相當程度上是因為粗放已成為習慣，全行業沒有提高認識和提高標準。同時需要強調的是，中國經濟社會發展還需要煤炭保持適度增長，在相當長一段時間內，我國還將保持以煤為主的格局，只不過比例會下降。另外，能源革命和“創新、協調、綠色、開發、共享”五大發展理念也倒逼煤炭行業必須主動革命。

　　總之，煤炭革命已具備現實可行性——煤炭是最經濟最可靠的主體能源這個國情沒有變;煤炭綠色開發和超低排放已具備技術基礎，煤炭可以實現綠色開發、潔凈利用，且技術經濟可行。

　　在您看來，煤炭革命應該達到什么目標?

　　謝和平：應該實現兩個目標：煤炭本身變成清潔能源，開發是綠色的、利用是清潔的，實現高效智能和可持續開發;以煤為基礎，礦區本身變成集光、風、電、熱、氣多元協同的清潔能源基地，不只是煤炭這一單一的能源品種。我們希望30年后的煤炭工業可以實現近零生態損壞的綠色開采、近零排放的低碳利用，并形成多元協同的清潔能源基地，真正實現采掘智能化、井下無人化、地下電氣化。

　　為實現該目標應如何謀劃?

　　謝和平：目前，煤炭行業處于最困難的時期，但煤炭消費量的減少與我國經濟進入新常態有直接關系。其實不僅是煤炭，其它所有能源品種均出現需求彈性減少的趨勢，風電、水電等清潔能源同樣出現了限電現象，煤炭處于困境不是孤立的。我國經濟正處于換檔調速期，但調速不等于降速，去產能不等于不要產能，困境不等于絕境。這就需要我們清晰認識到：去產能是指去落后產能，最關鍵的是發展科學產能，要制定標準來倒逼科學產能;煤炭行業的轉型升級是挑戰，更是機遇，需要變被動為主動。

　　其實煤炭是個寶，關鍵是要謀劃好，因此，我認為煤炭人應該有煤炭夢，繪制一個煤炭革命的藍圖。我初步劃分了三個階段，2020-2030年進入少人、接近天然氣排放的煤炭工業3.0時代，2030-2040年進入無人、接近清潔能源排放的煤炭工業4.0時代，2040-2050年進入地上無煤、純清潔能源的煤炭工業5.0時代。實現這個藍圖需要綠色生態開發、清潔低碳利用、多元協同發展等發展戰略來支撐，也需要政府能給予政策支持，提供環境保障。

　　進行煤炭革命最核心的問題是什么?

　　謝和平：最關鍵的是構建全產業鏈的煤炭革命倒逼機制，來實現煤炭革命的目的和要求。這需要依靠政府、國家、行業以及企業的自我約束，來加快并實現煤炭行業的轉型升級、結構調整和轉變發展方式，使煤炭行業從挖煤、供煤的初級階段發展為供應清潔優質能源全產業鏈的高級階段。

　　具體而言，可以通過科學產能倒逼煤炭科學開采的技術革命，通過超低排放和低碳循環發展倒逼煤炭清潔利用的技術革命，以多元開放協同清潔能源倒逼煤基多元清潔能源基地的技術革命，以建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系倒逼煤炭結構調整、轉型發展的技術革命。

　　您提到了全產業鏈，進行全產業鏈煤炭革命技術的重點方向是什么?

　　謝和平：煤炭行業必須有觀念、理念的變革，技術保障也很重要。根據我們的研究規劃，煤炭工業3.0時代，將發展深部煤礦基于“應力場-裂隙場-滲流場-濕度場”融合的地質保障技術等8項煤炭開發技術，以及低階煤分級分質利用等6項煤炭利用技術，形成超低生態損害與超低排放的機械化、信息化煤炭開發利用體系。煤炭工業4.0時代，進行“深部”與“采動力學”基礎科學原理與理論探索等9項煤炭開發研究，以及高參數燃煤發電、新型煤炭氣化、新型燃燒脫碳3項煤炭利用技術，形成近零生態損害與近零排放的智能化、多元煤炭開發利用體系。進入煤炭工業5.0時代，發展深部復雜礦井可視化智能探測技術等6項煤炭開發理論與技術，在煤炭利用方面，發展煤炭地下氣化與煤制油聯產、煤炭與瓦斯噴燃爆炸發電、低碳及近零排放新理論與技術等3項研究，形成煤基多元、開放、協同、綠色開發利用的清潔能源基地。

　　我國的煤礦資源并未利用充分，煤炭行業應如何出新?

　　謝和平：煤炭行業有這樣一個特點，就是地下空間永遠保持著，只是一直沒有利用而已。如果從開始采煤時就把巷道設計成永久性的，那么在采完煤后煤礦甚至能變成一座地下城市。

　　不妨大膽想象，將這種永久性巷道用來開發地下房地產，如果做好模擬陽光、生態植被、地熱轉換與空氣循環系統、地下清潔能源抽水儲能及水電系統、地下水庫、地下瀑布生態景觀等，為何不能成為經濟適用房積聚處?此外，參照德國魯爾，建設地下療養院、地下空間站等也未嘗不可。

　　目前我國不少煤礦開采完煤后，巨大的巷道空間都空著，沒有利用起來。水電站選址首先考慮要有很大的水位落差，不具備條件的還要創造條件。而煤礦千米深井不在少數，煤炭開采出來，落差就在那里，如果把地下水從負1000米提升至負200米，那已經是800米的落差，理想狀態下完全可以用地下水來發電。如果還能建成小型蓄電站，就既可以形成地下水循環，又能進行儲能了。

　　雖然這些想法看來是“異想天開”，可行性還有待考證和研究，但不失為煤炭行業發展方向的一個參照。

　　中國科學院院士何滿潮

　　煤炭開采：從110工法、N00工法到自動化、智能化、無人化　　110工法、N00工法是我國礦業技術變革的第三次探索。110工法把采煤與掘進兩套工序初步統一起來，使每個采煤工作面少掘進一條回采巷道，實現了無煤柱開采。N00工法在110工法的基礎上，把采煤與掘進兩套工序徹底統一起來，由掘進一條回采巷道變為不需要掘進回采巷道。

　　“煤炭開采向深部進軍，不能老用增加人的手段來實現高產。”何滿潮說，N00工法已實現采、掘、運、切、支、護一體化，未來可朝著煤炭開采自動化、智能化、無人化的方向邁進。

　　N00工法對應的采煤機、刮板輸送機等成套裝備與傳統采煤機、刮板輸送機等煤機裝備有很大不同。目前，N00工法配套的工作面整套裝備的專利都掌握在中國人手中。這為我國煤礦大面積推廣N00工法提供了可能，也為未來出口N00工法的配套技術奠定了基礎。

　　如果我國所有煤礦都裝備了N00工法配套的工作面整套裝備，煤炭行業就有可能實現“中國制造2025”的目標。

　　煤炭燃燒：由熱化學過程變為熱物理過程　　煤炭污染主要是由直接燒煤造成的，而挖煤造成的污染只是一小部分。未來煤炭潔凈利用的關鍵在于，將煤炭燃燒過程由熱化學過程變為熱物理過程。

　　目前，煤炭燃燒的熱化學過程還沒有辦法把煤炭中的大部分有毒、有害元素提取出來。如果將煤炭燃燒過程變為熱物理過程，那么就可以通過沉淀等其他方法將煤中的硫、砷等有毒、有害元素徹底提取出來。

　　未來，人類可以將深部煤礦地熱資源與煤炭燃燒的熱物理過程結合起來，實現治理深部煤礦熱害、開發地熱資源、煤炭潔凈燃燒的統一。這將是我們今后的研究方向。

　　采煤造成的地下空間：儲存油氣資源、CO2、核廢料等，幫助風電調峰　　粗略估計，我國開采煤炭造成的地下空間有數十億立方米。這數十億立方米的地下空間有多少可供利用，目前還不太清楚，有待深入研究。未來，這數十億立方米中的可供利用空間加以相應的專業化改選后，可作為儲存油氣資源、CO?、核廢料等的場所。這對保障石油供給、減輕溫室效應和減少核廢料污染至關重要。通過利用廢棄煤礦的地下空間，可能使廢棄礦井煥發生機。

　　目前，我國風電開工率不足60%。未來，人類可以通過利用開采煤炭造成的地下空間幫助風電調峰。

　　“人類通過在條件合適的煤礦建設風電調峰電站，利用煤礦第一水平與其他水平之間的數百米高差，在電力充足時，將低水平的水抽到第一水平，以備缺電時發電;在電力短缺時，將抽到第一水平的水流向低水平，推動水力發電機運轉，實現發電。”何滿潮說。

　　煤系共伴生資源：將選礦與煤炭燃燒發電過程結合，開發煤系共伴生資源　　未來將選礦與煤炭燃燒發電過程結合，開發煤系共伴生資源，勢在必行。

　　長期以來，我國煤系共伴生資源有相當一部分被白白燒掉或廢棄，造成了資源的巨大浪費。未來，可考慮將選礦與煤炭燃燒發電過程結合，利用煤炭燃燒的熱物理過程與選礦的統一，在電廠實現高效開發煤系共伴生資源。