山东省煤炭资源供需形势
山东省是我国能源矿产比较丰富的省份,已发现的能源矿产有石油、天然气、煤、油页岩、铀、钍、地热、石煤、油砂、天然沥青、煤成气等共11种,其中已利用的有查明资源量的矿种为煤炭、石油、天然气、地热。山东省工业发达,能源利用程度高,胜利油田年产原油占全国总产量的16.4%,是全国第二大石油生产基地;山东省原煤年产量1.7×108t,占全国总产量的8%。而石油、煤炭的资源储量只占全国的13%和2.2%,充分说明了山东省矿产资源的开发强度大,资源利用程度很高。
改革开放之初,全省能源消费基本自给自足。随着经济、社会快速发展,能耗增长加快,20世纪90年代初山东省成为煤炭净调入省。2007年,山东能耗总量是能源生产总量的2.0倍,煤炭净调入17368×104t,对外依存度升至54.8%。目前,全省煤炭消耗大约每年2.8×108t,省内仅能提供1.4×108t,自给率50%。预计未来30年内全省对能源的需求仍将逐步提高,而煤炭的消耗仍将占能源消耗70%以上。
由于山东省煤炭资源开发强度大,资源危机问题严重。资源危机矿山数量呈逐年增多之势,部分矿业城市面临资源枯竭。枣庄市已被列入国家第二批资源枯竭型城市,东营、淄博、济宁等城市也将进入资源枯竭城市行列。按照目前全省经济可采储量46.3×108t,年开采量1.5×108t计算,煤炭资源服务年限仅30余年。从山东省目前及长期的能源需求及目前及中长期煤炭能源产量看,煤炭资源已不能为山东省工业快速增长提供保障。
近日,山东省发布《山东省2018-2020年煤炭消费减量替代工作方案》,方案确定了全省和各市2018—2020年煤炭消费总量控制目标,到2020年全省煤炭消费总量控制在36834万吨以内,其中,临沂到2020年煤炭总量要控制在2348万吨。
根据方案,2020年全省煤炭消费总量控制在36834万吨以内。据了解,2012年到2017年,全省6年煤炭消费量减少2000万吨,2017年煤炭消耗总量控制目标为38233万吨。如此一来,到2020年,3年内山东需要减煤1399万吨。方案规定,结合山东各市煤炭消费占比情况、煤炭消费压减成效、地区生产总值对煤炭的依赖程度、绿色发展水平以及空气环境质量等因素,将全省煤炭消费总量控制目标分解落实到17市。其中,临沂到2020年煤炭总量要控制在2348万吨。
同时,为了从源头上控制煤炭增量消费,方案提出要求各级投资主管部门严格耗煤项目审批管理,控制煤炭增量消费。以钢铁、煤炭、水泥、电解铝、平板玻璃等行业为重点,依法依规推动落后产能退出,减少煤炭存量消费。对于污染物排放不达标的企业,责令限期整改;情节严重的,按照有关法律法规规定责令停业、关闭。
除了控增量,减存量,加强清洁能源利用外,山东省还将大力实施“外电入鲁”,减少煤炭消费,扩大集中供热范围,推进城乡清洁采暖。预计到2020年,全省平均清洁取暖率达到70%以上。其中,20万人口以上城市基本实现清洁取暖全覆盖,农村地区平均清洁取暖率达到55%左右。预计到2020年,全省接纳省外来电能力达到3500万千瓦。
青州煤炭交易市场的煤储量大,种类多样,煤质优良,富存条件好,因此青州煤炭交易市场的煤很好。
青州煤炭交易市场位于山东省潍坊市青州市稷山路北,市场内煤炭销售商家众多,包括青州市昭德永兴煤炭经销处、青州市世富号煤炭批发场、青州市云增煤炭销售中心等商家。
“在完成2017年全省煤炭消费量比2012年减少2000万吨的基础上,结合要求和各市实际,确定全省和各市2018—2020年煤炭消费总量控制目标。2015年全省煤炭消费量为40927万吨,到2020年全省煤炭消费总量控制在36834万吨以内。”这是山东省政府办公厅日前印发的《山东省2018-2020年煤炭消费减量替代工作方案》(以下简称《方案》)提出的明确工作目标。
《方案》强调,要进一步完善工作制度,按照《山东省煤炭消费压减工作监管考核办法》,将煤炭消费压减成效作为生态文明建设和环境保护工作的重要内容,作为各市、有关部门领导班子和领导干部考核评价的重要参考,加强考核结果应用,强化指标约束和激励。
突出九大重点任务
《方案》指出,要严格耗煤项目审批管理,控制煤炭增量消费;依法依规推动落后产能退出,减少煤炭存量消费;推进煤电、电解铝等行业先进产能代替落后产能,提高煤炭利用效率;关停淘汰燃煤小锅炉,减少燃煤污染;扩大集中供热范围,推进城乡清洁采暖;加大散煤治理力度,推进煤炭清洁高效利用;加强清洁能源开发利用,减少化石能源消费;大力实施“外电入鲁”,减少省内煤炭消费;提高天然气消费比重,替代煤炭消费。
各级投资主管部门要严格控制新上耗煤项目的审批、核准、备案,对未实行煤炭消费减量替代的耗煤项目一律不予审批、核准、备案,从源头上控制煤炭增量消费。对于确需建设的耗煤项目,按照相关要求,由项目单位严格按照替代比例落实替代源。结合能耗强度和能耗总量“双控”要求,审查项目节能报告,提高能源利用效率。严把环评审批关,项目环境影响评价文件中须包含经相关主管部门核定同意的煤炭消费减量替代方案,其中新上燃煤发电项目由项目所在地市级及以上煤炭消费总量控制主管部门出具审查意见。
《方案》要求,以钢铁、煤炭、水泥、电解铝、平板玻璃等行业为重点,通过完善综合标准体系,严格常态化执法和强制性标准实施,促使一批能耗、环保、安全、技术达不到标准和生产不合格产品或淘汰类产能,依法依规关停退出,减少低效煤炭消耗。对于污染物排放不达标的企业,责令限期整改;情节严重的,按照有关法律法规规定责令停业、关闭。大力淘汰关停环保、能耗、安全等不达标的30万千瓦以下燃煤机组,特别是运行满20年的纯凝机组和满25年的抽凝热电机组。在完成全省每小时10蒸吨及以下燃煤锅炉全部清零的基础上,在确定的重点区域基本淘汰每小时35蒸吨以下燃煤锅炉,每小时65蒸吨及以上燃煤锅炉全部完成节能和超低排放改造。
加快供热管网建设,到2020年,城市建设区及县城集中供热面积达到17.5亿平方米,有条件的农村地区推行集中供热试点。集中供暖未覆盖的地区,推进气代煤、电代煤及生物质能等其他清洁能源替代。到2020年,全省平均清洁取暖率达到70%以上。其中,20万人口以上城市基本实现清洁取暖全覆盖,农村地区平均清洁取暖率达到55%左右。
同时,山东将实施非化石能源倍增行动计划,因地制宜发展风电、太阳能发电、核电、生物质能发电等,扩大新能源和可再生能源开发利用规模。
明确五项保障措施
《方案》指出,要明确分工,压实责任;强化监管,防止反弹;强化监测,及时预警;强化督查,协调推进;强化考核,严肃问责。
煤炭消费减量替代工作是一项系统工程,需要各级、各有关部门按照任务分工,密切配合,形成合力,抓好落实。为此,省政府有关部门将发挥好“决策参谋部”“落实推动者”的作用,坚持问题导向,制定专项工作计划,加强协调督促;实施煤炭消费压减量清单式管理,做到可核查、可统计。
各市政府作为煤炭消费总量控制的责任主体,要发挥好“压力传导部”“落实执行者”的作用,传导好压力、履行好职责,切实防止“边减边增”“名减实不减”“有减有不减”等情况,强化目标导向和结果评价,确保完成煤炭消费压减任务和总量控制目标。
各县(市、区)政府要发挥好“一线指挥部”“落实落地者”的作用,纠正过度依赖资源能源消耗的发展理念和发展方式,对于确定的关停并转任务,明确时间表和路线图,明确责任部门和责任人,下定决心、敢抓敢管,争取主动、防止被动,实施铁腕治理、强力攻坚,争取尽快形成煤炭消费压减实际效果。
针对2017年及以前清理关停的违规项目、落后产能和淘汰的小锅炉、小火电,山东省要求各级、各部门要落实责任,强化监管,坚决防止复工复产、“死灰复燃”。对新发现的无合规手续、不符合产业政策的违规项目,实行“零容忍”,立即开展专项整治,依规依法严肃处理,坚决防止“边清边上”等增加煤炭消费的问题再次发生。
《方案》强调,根据相关规定,由纪检监察机关或组织(人事)部门按照有关规定,对在煤炭消费总量控制工作中的不作为慢作为乱作为等情况实行追责问责。
陈平1 姜明丽2 孙明明2 张心彬2
(1.山东省煤田地质局地质矿产处 山东泰安 271000;2.山东煤炭地质工程勘察研究院 山东泰安 271000)
作者简介:陈平,1964年生,女,山东邹平人,主要从事地质技术和管理工作。
摘要 根据以往研究资料,概述了山东省煤层气的分布特点及影响煤层气含量较低的主要地质因素,重点对煤层气含量较高的黄河北煤层气预测区、淄博煤田煤层气预测区、章丘煤田煤层气预测区、阳谷—郡城—曹县一带的煤田进行了分析,提出了山东省今后开发煤层气的地区和方向。
关键词 山东省 煤层气 资源状况 前景分析
A Preliminary Analysis on CBM Resources Conditions of Shandong Province
Chen Ping1,Jiang Mingli2,Sun Mingming2,Zhang Xinbin2
(1.Geology and Mineral Resources Department of Shandong Provincial Bureau ofCoal Geology,Tai'an 271000;2.Shandong Research Institute of Coal Geological&Engineering Survey,Tai'an 271000)
Abstract:Based on the acquired information of CBM resources of Shandong Province,the paper introduced the distribution characteristics of CBMof Shandong Province and the primary geological influence factors leading to the low contents of CBM,and mainly analyzed the CBM prediction areas of Huanghebei coalfield,Zibo coalfield,Zhangqiu coalfield and coalfields around Yanggu,Juancheng and Caoxian with high contents of CBM.Finally,the paper pointed out the possible regions and directions of CBM developments in Shandong Province.
Keywords:Shandong Province;CBM;resources conditions;prospective analysis
1 山东省煤炭资源分布特点
据以往有关研究资料,全省地下有煤赋存的地域广阔,约为48000km2,占全省总面积的1/3。第三次煤田预测与评价研究,全省-2000m以浅含煤面积约1.6×104km2,煤炭资源总量约696×108t。其中已做过地质勘查工作的含煤区面积6844km2,地质勘探储量291.71×108t;预测区面积 9588km2,预测储量 405.21×108t,预测储量中可靠储量334.3×108t,占 82.5%,可能储量 47.25×108t,占 11.7%,推断储量 23.66×108t,占5.8%。
2 煤系地层
我省煤系时代有:石炭二叠纪、早中侏罗世、古近纪和第四纪。其中以石炭二叠纪的煤炭资源占绝对优势,计有储量655.73×108t,占总储量的94.1%;古近纪煤系分布局限,储量不大,主要分布于黄县、昌邑、潍坊、昌乐等地,计有储量39.34×108t,占总储量的5.6%,其中已探明并正在开发的黄县和昌乐五图两处。早、中侏罗世煤系分布零星,仅坊子-淄博一带有发现,有工业开采价值的只有坊子煤田,储量1.85×108t,占总储量的0.3%。第四纪泥炭在鲁东半岛和鲁西有局部零星分布,规模较小,第二次煤田预测储量只有0.01×108t。
3 煤类
全省煤炭类型比较齐全,但烟煤多,非烟煤少。烟煤中以气煤肥煤为主,且主要分布于鲁中、鲁西南地区。全省还有褐煤、长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤和无烟煤,此外尚有天然焦和泥炭。其中预测储量烟煤占81.6%,无烟煤占7.2%,褐煤、长焰煤占6.9%,其他为天然焦或混合煤类。即变质煤和高变质煤较少,而中等变质居多。
4 煤层气(瓦斯)分布情况
煤层气属典型的自生自储天然气储层,山东省煤田虽多,但煤层气的赋存情况却不尽相同。
山东省主要为石炭-二叠纪、早-中侏罗纪和古近纪3个大的聚煤期,煤田较多、分布广,煤炭资源较丰富,几乎在山东所有煤田中都发育有煤层气。由于历经三叠纪、侏罗纪、白垩纪长达1亿多年的地质时期,使煤系地层承受了长期沉积间断和剥蚀作用,使山东大多数石炭-二叠纪煤田以孔隙大的砂岩(山西组顶板)和灰岩(太原组顶板)为顶板的煤层气中,煤层气极易逸散,因此鲁中南地区石炭-二叠纪煤田中的煤层气含量低;只有以泥岩为煤层顶板或厚大的新生代地层为盖层的煤田时,其煤层中的甲烷气才能得到最多的保存,才能形成具有工业利用的煤层气。具有这样煤气气藏条件的煤田主要分布在:①鲁西隆起北缘、齐广断裂以南的在平-齐河-章丘-淄博一带;②济阳拗陷东部的东营、惠民和沾化凹陷内;③鲁西隆起西缘的阳谷-鄄城-曹县一带的煤田。
总体上来看,在全省范围内煤层气含量普遍较低,仅黄河北煤田、阳谷-鄄城-曹县煤田、章丘-淄博和滕县煤田许楼井田煤层气含量较高。
4.1 黄河北煤层气预测区
黄河北煤田煤层气预测区位于鲁西断块隆起西北边缘,刘集断裂东北侧,齐(河)-广(饶)断裂带的东南侧,其范围与该煤田分布范围一致,面积约2200km2。地跨东阿、长清、齐河、历城、高唐、禹城、济阳七县区,地理坐标为东经116°20'00〞~117°20'00〞,北纬36°25'00〞~36°50'00〞。其中沿黄河分布的旦镇、赵官镇、长清、袁庄、济西、齐东六个井田已进行煤田勘查,控制面积209.2km2,探明储量11.6×108t。
该煤田各煤层含气量由勘探区浅部向深部逐渐增高。据此将该煤田的煤层气含量从平面上划分四个区带,由南部露头到北部的齐广断裂带依次为:低含量区,煤层气含量小于4m3/t;中等含量区,煤层气含量在4~8m3/t之间;较高含量区,煤层气含量在8~16m3/t;高含量区,煤层气含量大于16m3/t(见表1)。
表1 黄河北煤田煤层气资源量估算结果
从该煤田煤层气资源量的初步估算可知,煤层气总资源量为1649×108m3,表明该煤田煤层气资源潜力很大。
从资源量构成上看,在煤田勘探区内预测资源量较小,估算约70.20×108m3,这主要与甲烷风化带内煤层气含量较低有关。而该煤田煤层气资源主要由北部煤田预测区内深部推测的资源量为主,估算煤层气资源量为1578.87×108m3,这表明黄河北煤田今后煤层气勘查与开发的地质优选区域,应在煤田北部的含煤预测区。
4.2 淄博煤田煤层气预测区
淄博煤田煤层气预测区位于淄博市境内,东跨青州市。煤田西以禹王山断层与章丘煤田为界,东为西营-高柳断层,南起煤系底界露头,北到齐广断裂带南侧,面积约1500km2。其中已进行煤田勘查面积近800km2,预测含煤面积795km2。
资源量类别的划分,将煤田南部和中部已进行煤田普查勘探的区域划分为预测资源量;将西部、北部预测区划为推测资源量。(淄博煤田煤层气资源估算结果见表2)
从表2 可看出,该煤田煤层气总资源量为204.94×108m3,表明煤层气资源潜力较大。从煤层气资源量分类预测看,该煤田已进行煤田勘探的区域,其预测资源量较少,约32.24×108m3,主要是由于勘探区总面积相对较小(268.7km2),且采用煤炭保有储量进行估算的。煤层气含量最高的西部与北部预测区(包括6个含煤预测区),煤层气资源较丰富,是今后煤层气勘查的最佳地质选区,具较好的开发前景。
4.3 章丘煤田煤层气预测区
位于鲁西断块隆起北缘,地跨历城、章丘、淄川、邹平四县区,预测区主要在章丘煤田范围内,南起煤系底界露头区,北至齐广断裂南侧,东至禹王山断层,西至卧牛山断层。东西长73km,南北宽14.5km,-2000m以浅预测含煤面积1101.7km2,该煤田预测有效含煤面积828.3km2。
表2 淄博煤田煤层气资源估算结果表
计算过程中剔除了历城区、郭店区等天然焦分布区。根据煤田研究程度将煤层气资源量划分为预测资源量和推测资源量二类。(估算结果见表3)
从该煤田煤层气资源量估算结果可知,煤层气资源量为171.52×108m3。从资源量构成看,煤层气预测资源量较小,约3.43×108m3,这是由于东部煤矿规模较小,受煤资源量的限制所造成的;而北部煤系地层分布较广,煤层埋藏较深,煤层气储存条件较好,加之预测区内的枣园、绣惠以北有深部隐伏岩体侵入,其煤层受岩浆热变质作用,且范围较大,成气条件有利。据上述,认为北部预测区为章丘煤田煤层气勘探与开发最佳选区,具有开发利用的前景。
4.4 阳谷-鄄城-曹县一带的煤田
曹县位于鲁西南平原区.该区全部为第四系覆盖,区内的含煤(气)地层主要为石炭——二叠系。其含煤段为中石炭统木溪组、上石炭统太原组、下二叠统山西组。山西组含煤2~6层.其中3煤是本地区分布范围广、厚度最大的煤层.厚约5~7m,为煤层气的开采层,煤层的埋藏深度在1000m以下。
该区煤种以肥煤为主,从含煤段地层的岩性看兼有气煤和焦煤。[4]煤层的气含量平均为13m3/t。从含煤段上部以泥岩为主,砂岩、砂砾岩较少,含煤段底部砂岩致密,G层铝上矿分布普遍,说明含煤段J页底板的封闭条件较好。就煤层气保存而言,处于水动力承压区的煤层,煤层气含量最高;邻近汇水区的煤层,煤层气含量较高;处于泄水区的煤层,煤层气含量较低,即承压区是煤层气保存最有利的地区。根据区域水文地质资料,本区为深层地下水的高承压区,由于压力大,煤层气的吸附量也大。本区煤的裂隙和孔隙十分发育,吸附能力强,比表面积大。每吨煤内表面积高达1亿~4亿m2,岩石的覆盖压力和地层水的液柱压力封闭煤基质中所吸附的甲烷形成煤层气藏。
表3 章丘煤田煤层气资源量预测表
[4]根据1998年山东省物化探查院对曹县420km2范围内煤层气资源的普查结果,预测煤层气资源量为420×108m3,其中有利区块面积为130km2,煤炭资源量约为(15~18)×108t,煤层气资源量约为(200~230)×108m3,按30%的因收率考虑.则有利区块内可采储量约为(60~69)×108m3。煤阶适中,以肥煤为主煤储层的物性条件好显示了较好的煤层气勘探开发前景。
5 结论
黄河北煤田煤层气在浅部含量较低,但深部含量高,最高可达16.689mL/g.daf,在煤田深部预测区煤层埋藏深,据区域资料分析也会受岩浆岩侵入影响,煤的变质程度高,煤层气含量会高于赵官镇和长清井田的深部,有利于开发利用。淄博矿区南定煤矿、岭子矿一井矿井瓦斯涌出量分别为21.88、13.84m3/t,淄博煤田宋桥井田甲烷含量也较高,最高甲烷含量为11.794mL/g.daf,而且深部预测以贫煤、无烟煤为主。因此,淄博煤田深部预测区可作为今后开展煤层气工作的重点区。另外在惠民凹陷南斜坡齐广断层的上升盘施工的济古1号孔,在孔深602m时,揭露石炭二叠纪煤系地层,发现4层煤层,厚度4.8m,在没有采取任何工艺措施的情况下日产煤层气115m3。
在今后煤田勘探工作中,同时应注意煤层气勘探工作,特别是在汶上-宁阳煤田、阳谷-在平和滕东预测区更应注意煤层气勘探工作。因在这些煤田,石炭二叠纪含煤地层之上石盒子组保存较好,且上覆地层均有沉积,印支运动以前第一次煤化作用生成的大量煤层气有利于保存,并且有第二次煤化作用生气的地质背景。此外,在坊子煤田的北部、西部预测区也应注意煤层气的勘探工作。
因此,可将黄河北、章丘、淄博煤田的深部及曹县以北地区作为今后勘探开发的目标区。开发这一目标区的煤层气可解决济南、章丘、淄博等地市的工业和民用燃料问题,进而促进山东省经济的健康持续的发展。
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中国哪个省份煤炭储量最多 - : 陕西的煤炭最多,山西和内蒙已先行开采了这么多年,其中,陕西的锦界、府谷、神木、榆林地区、也就是所谓的陕北,煤炭之多,当地政府预言,按照目前的开采水平,可以连续不断的开采200年还久,著名的上市公司,兖州煤业、中国神华、等这些煤炭企业驻地都在陕北地区,个人观点,仅供参考!
一、矿物原料特点
(一) 煤的物理性质
煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。其中,除了比重和导电性需要在实验室测定外,其他根据肉眼观察就可以确定。煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据,并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。
1.颜色
是指新鲜煤表面的自然色彩,是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色—黑色,一般随煤化程度的提高而逐渐加深。
2.光泽
是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。煤化程度越高,光泽越强;矿物质含量越多,光泽越暗;风、氧化程度越深,光泽越暗,直到完全消失。
3.粉色
指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹,所以又称为条痕色。呈浅棕色—黑色。一般是煤化程度越高,粉色越深。
4.比重和容重
煤的比重又称煤的密度,它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的体重或假比重,它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量的重要指标。褐煤的容重一般为1.05~1.2,烟煤为1.2~1.4,无烟煤变化范围较大,可由1.35~1.8。煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下,煤的比重随煤化程度的加深而增大。
5.硬度
是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同,可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。煤的硬度与煤化程度有关,褐煤和焦煤的硬度最小,约2~2.5;无烟煤的硬度最大,接近4。
6.脆度
是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤中,长焰煤和气煤的脆度较小,肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大,无烟煤的脆度最小。
7.断口
是指煤受外力打击后形成的断面的形状。在煤中常见的断口有贝壳状断口、参差状断口等。煤的原始物质组成和煤化程度不同,断口形状各异。
8.导电性
是指煤传导电流的能力,通常用电阻率来表示。褐煤电阻率低。褐煤向烟煤过渡时,电阻率剧增。烟煤是不良导体,随着煤化程度增高,电阻率减小,至无烟煤时急剧下降,而具良好的导电性。
(二) 煤的化学组成
煤的化学组成很复杂,但归纳起来可分为有机质和无机质两大类,以有机质为主体。
煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中,碳、氢、氧占有机质的95%以上。此外,还有极少量的磷和其他元素。煤中有机质的元素组成,随煤化程度的变化而有规律地变化。一般来讲,煤化程度越深,碳的含量越高,氢和氧的含量越低,氮的含量也稍有降低。唯硫的含量则与煤的成因类型有关。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素,氧是助燃元素,三者构成了有机质的主体。煤炭燃烧时,氮不产生热量,常以游离状态析出,但在高温条件下,一部分氮转变成氨及其他含氮化合物,可以回收制造硫酸氨、尿素及氮肥。硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫多的煤在燃烧时生成硫化物气体,不仅腐蚀金属设备,与空气中的水反应形成酸雨,污染环境,危害植物生产,而且将含有硫和磷的煤用作冶金炼焦时,煤中的硫和磷大部分转入焦炭中,冶炼时又转入钢铁中,严重影响焦炭和钢铁质量,不利于钢铁的铸造和机械加工。用含有氟和氯的煤燃烧或炼焦时,各种管道和炉壁会遭到强烈腐蚀。将含有砷的煤用于酿造和食品工业作燃料,砷含量过高,会增加产品毒性,危及人民身体健康。
煤中的无机质主要是水分和矿物质,它们的存在降低了煤的质量和利用价值,其中绝大多数是煤中的有害成分。
另外,还有一些稀有、分散和放射性元素,例如,锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀……等,它们分别以有机或无机化合物的形态存在于煤中。其中某些元素的含量,一旦达到工业品位或可综合利用时,就是重要的矿产资源。
通过元素分析可以了解煤的化学组成及其含量,通过工业分析可以初步了解煤的性质,大致判断煤的种类和用途。煤的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。
1.水分
指单位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分、内在水分和结晶水三种存在状态。一般以煤的内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低,煤的内部表面积越大,水分含量越高。水分对煤的加工利用是有害物质。在煤的贮存过程中,它能加速风化、破裂,甚至自燃;在运输时,会增加运量,浪费运力,增加运费;炼焦时,消耗热量,降低炉温,延长炼焦时间,降低生产效率;燃烧时,降低有效发热量;在高寒地区的冬季,还会使煤冻结,造成装卸困难。只有在压制煤砖和煤球时,需要适量的水分才能成型。
2.灰分
是指煤在规定条件下完全燃烧后剩下的固体残渣。它是煤中的矿物质经过氧化、分解而来。灰分对煤的加工利用极为不利。灰分越高,热效率越低;燃烧时,熔化的灰分还会在炉内结成炉渣,影响煤的气化和燃烧,同时造成排渣困难;炼焦时,全部转入焦炭,降低了焦炭的强度,严重影响焦炭质量。煤灰成分十分复杂,成分不同直接影响到灰分的熔点。灰熔点低的煤,燃烧和气化时,会给生产操作带来许多困难。为此,在评价煤的工业用途时,必须分析灰成分,测定灰熔点。
3.挥发分
指煤中的有机物质受热分解产生的可燃性气体。它是对煤进行分类的主要指标,并被用来初步确定煤的加工利用性质。煤的挥发分产率与煤化程度有密切关系,煤化程度越低,挥发分越高,随着煤化程度加深,挥发分逐渐降低。
4.固定碳
测定煤的挥发分时,剩下的不挥发物称为焦渣。焦渣减去灰分称为固定碳。它是煤中不挥发的固体可燃物,可以用计算方法算出。焦渣的外观与煤中有机质的性质有密切关系,因此,根据焦渣的外观特征,可以定性地判断煤的粘结性和工业用途。
(三)煤的工艺性质
为了提高煤的综合利用价值,必须了解、研究煤的工艺性质,以满足各方面对煤质的要求。煤的工艺性质主要包括:粘结性和结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、透光率、机械强度和可选性等。
1.粘结性和结焦性
粘结性是指煤在干馏过程中,由于煤中有机质分解,熔融而使煤粒能够相互粘结成块的性能。结焦性是指煤在干馏时能够结成焦炭的性能。煤的粘结性是结焦性的必要条件,结焦性好的煤必须具有良好的粘结性,但粘结性好的煤不一定能单独炼出质量好的焦炭。这就是为什么要进行配煤炼焦的道理。粘结性是进行煤的工业分类的主要指标,一般用煤中有机质受热分解、软化形成的胶质体的厚度来表示,常称胶质层厚度。胶质层越厚,粘结性越好。测定粘结性和结焦性的方法很多,除胶质层测定法外,还有罗加指数法、奥亚膨胀度试验等等。粘结性受煤化程度、煤岩成分、氧化程度和矿物质含量等多种因素的影响。煤化程度最高和最低的煤,一般都没有粘结性,胶质层厚度也很小。
2.发热量
是指单位重量的煤在完全燃烧时所产生的热量,亦称热值,常用106J/kg表示。它是评价煤炭质量,尤其是评价动力用煤的重要指标。国际市场上动力用煤以热值计价。我国自1985年6月起,改革沿用了几十年的以灰分计价为以热值计价。发热量主要与煤中的可燃元素含量和煤化程度有关。为便于比较耗煤量,在工业生产中,常常将实际消耗的煤量折合成发热量为2.930368×107J/kg的标准煤来进行计算。
3.化学反应性
又称活性。是指煤在一定温度下与二氧化碳、氧和水蒸汽相互作用的反应能力。它是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。反应性强弱直接影响到耗煤量和煤气的有效成分。煤的活性一般随煤化程度加深而减弱。
4.热稳定性
又称耐热性。是指煤在高温作用下保持原来粒度的性能。它是评价气化用煤和动力用煤的又一项重要指标。热稳定性的好坏,直接影响炉内能否正常生产以及煤的气化和燃烧效率。
5.透光率
指低煤化程度的煤(褐煤、长焰煤等),在规定条件下用硝酸与磷酸的混合液处理后,所得溶液对光的透过率称为透光率。随着煤化程度加深,透光率逐渐加大。因此,它是区别褐煤、长焰煤和气煤的重要指标。
6.机械强度
是指块煤受外力作用而破碎的难易程度。机械强度低的煤投入气化炉时,容易碎成小块和粉末,影响气化炉正常操作。因此,气化用煤必须具备较高的机械强度。
7.可选性
是指煤通过洗选,除去其中的夹矸和矿物质的难易程度。我国现行的选煤方法,详见第四节。
二、用途与技术经济指标
(一) 煤的工业分类
1958年,国家颁布了以炼焦用煤为主的分类方案,为工业部门合理使用煤炭资源创造了有利条件,但在实践中也出现了一些问题。在认真分析研究和吸收国外先进分类方法的基础上,为了使各项分类的技术经济指标最能反映煤的质量特点,达到更加合理地利用煤炭资源的目的,1986年,国家重新颁布了从褐煤到无烟煤的全面技术分类标准,将自然界中的煤划分为14大类,其中,褐煤和无烟煤又分别划分为2个和3个小类(表2.2.1)。这就是我国现行的煤炭分类国家标准。
表 2.2.1中国煤炭分类国家标准 (GB5751-86)
(1) 分类指标及其符号Vr为干燥无灰基挥发分(%);Hr为干燥无灰基氢含量(%);GR.I(简记G)为烟煤的粘结指数;Y为烟煤的胶质层最大厚度;PM为煤样的透光率(%);b为烟煤的奥亚膨胀度(%);Q-A.GNGW为煤的恒湿无灰基高位发热量(MJ/kg)。
(2) 煤类的编码各类煤用两位阿拉伯数码表示。10位表示煤的挥发分,个位数在无烟煤及褐煤表示煤化程度,在烟煤表示结粘性。
(二) 各煤类的主要特征和用途
1.褐煤
它是煤化程度最低的煤。其特点是水分高、比重小、挥发分高、不粘结、化学反应性强、热稳定性差、发热量低,含有不同数量的腐殖酸。多被用作燃料、气化或低温干馏的原料,也可用来提取褐煤蜡、腐殖酸,制造磺化煤或活性炭。一号褐煤还可以作农田、果园的有机肥料。
2.长焰煤
它的挥发分含量很高,没有或只有很小的粘结性,胶质层厚度不超过5mm,易燃烧,燃烧时有很长的火焰,故得名长焰煤。可作为气化和低温干馏的原料,也可作民用和动力燃料。
3.不粘煤
它水分大,没有粘结性,加热时基本上不产生胶质体,燃烧时发热量较小,含有一定的次生腐殖酸。主要用作制造煤气和民用或动力燃料。
4.弱粘煤
水分大,粘结性较弱,挥发分较高,加热时能产生较少的胶质体,能单独结焦,但结成的焦块小而易碎,粉焦率高。这种煤主要用作气化原料和动力燃料。
5. 1/2中粘煤
它具有中等粘结性和中高挥发分。可以作为配煤炼焦的原料,也可以作为气化用煤和动力燃料。
6.气煤
挥发分高,胶质层较厚,热稳定性差。能单独结焦,但炼出的焦炭细长易碎,收缩率大,且纵裂纹多,抗碎和耐磨性较差。故只能用作配煤炼焦,还可用来炼油、制造煤气、生产氮肥或作动力燃料。
7.气肥煤
它的挥发分和粘结性都很高,结焦性介于气煤和肥煤之间,单独炼焦时能产生大量的气体和液体化学物质。最适合高温干馏制造煤气,更是配煤炼焦的好原料。
8.肥煤
具有很好的粘结性和中等及中高等挥发分,加热时能产生大量的胶质体,形成大于25mm的胶质层,结焦性最强。用这种煤来炼焦,可以炼出熔融性和耐磨性都很好的焦炭,但这种焦炭横裂纹多,且焦根部分常有蜂焦,易碎成小块。由于粘结性强,因此,它是配煤炼焦中的主要成分。
9. 1/3焦煤
它是介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤,具有很强的粘结性和中高等挥发分,单独用来炼焦时,可以形成熔融性良好、强度较大的焦炭。因此,它是良好的配煤炼焦的基础煤。
10.焦煤
具有中低等挥发分和中高等粘结性,加热时可形成稳定性很好的胶质体,单独用来炼焦,能形成结构致密、块度大、强度高、耐磨性好、裂纹少、不易破碎的焦炭。但因其膨胀压力大,易造成推焦困难,损坏炉体,故一般都作为炼焦配煤使用。
11.瘦煤
具有较低挥发分和中等粘结性。单独炼焦时,能形成块度大、裂纹少、抗碎强度较好,但耐磨性较差的焦炭。因此,用它加入配煤炼焦,可以增加焦炭的块度和强度。
12.贫瘦煤
挥发分低,粘结性较弱,结焦性较差。单独炼焦时,生成的焦粉很多。但它能起到瘦化剂的作用。故可作炼焦配煤使用,同时,也是民用和动力的好燃料。
13.贫煤
具有一定的挥发分,加热时不产生胶质体,没有粘结性或只有微弱的粘结性,燃烧火焰短,炼焦时不结焦。主要用于动力和民用燃料。在缺乏瘦料的地区,也可充当配煤炼焦的瘦化剂。
14.无烟煤
它是煤化程度最高的煤。挥发分低、比重大、硬度高、燃烧时烟少火苗短、火力强。通常作民用和动力燃料。质量好的无烟煤可作气化原料、高炉喷吹和烧结铁矿石的燃料,以及制造电石、电极和炭素材料等。
(三) 工业用煤的质量要求
煤的工业用途非常广泛,归纳起来主要是冶金、化工和动力三个方面。同时,在炼油、医药、精密铸造和航空航天工业等领域也有广阔的利用前景。各工业部门对所用的煤都有特定的质量要求和技术标准。简要介绍如下:
1.炼焦用煤
炼焦是将煤放在干馏炉中加热,随着温度的升高(最终达到1 000℃左右),煤中有机质逐渐分解,其中,挥发性物质呈气态或蒸汽状态逸出,成为煤气和煤焦油,残留下的不挥发性产物就是焦炭。焦炭在炼铁炉中起着还原、熔化矿石,提供热能和支撑炉料,保持炉料透气性能良好的作用。因此,炼焦用煤的质量要求,是以能得到机械强度高、块度均匀、灰分和硫分低的优质冶金焦为目的。国家对冶金焦用煤有专门的质量标准,见表2.2.2。
表 2.2.2冶金焦用煤质量标准 (GB397-65)见上图
2气化用煤
煤的气化是以氧、水、二氧化碳、氢等为气体介质,经过热化学处理过程,把煤转变为各种用途的煤气。煤气化所得的气体产物可作工业和民用燃料以及化工合成原料。常用的制气方法有两种:①固定床气化法。目前国内主要用无烟煤和焦炭作气化原料,制造合成氨原料气。要求作为原料煤的固定碳>80%,灰分(Ag)<25%,硫分(SgQ)≤2%,要求粒度要均匀,25~75mm,或19~50mm,或13~25mm,机械强度>65%,热稳定性S+13>60%,灰熔点(T2)>1 250℃,挥发分不高于9%,化学反应性愈强愈好。②沸腾层气化法。对原料煤的质量要求是:化学反应性要大于60%,不粘结或弱粘结,灰分(Ag)<25%,硫分(SgQ)<2%,水分(WQ)<10%,灰熔点(T2)>1 200℃,粒度<10mm,主要使用褐煤、长焰煤和弱粘煤等。
3.炼油用煤
一般以褐煤、长焰煤为主,弱粘煤和气煤也可以使用,其要求取决于炼油方法。①低温干馏法,是将煤置于550℃左右的温度下进行干馏,以制取低温焦油,同时还可以得到半焦和低温焦炉煤气。煤种为褐煤、长焰煤、不粘煤或弱粘煤、气煤。对原料煤的质量要求是:焦油产率(Tf)>7%,胶质层厚度<9mm,热稳定性S+13>40%,粒度6~13mm,最好为20~80mm 。②加氢液化法,是将煤、催化剂和重油混合在一起,在高温高压下使煤中有机质破坏,与氢作用转化成低分子液态或气态产物,进一步加工可得到汽油、柴油等燃料。原料煤主要为褐煤、长焰煤及气煤。要求煤的碳氢化(C/H)<16,挥发分>35%,灰分(Ag)<5%,煤岩的丝炭含量<2%。
4.燃料用煤
任何一种煤都可以作为工业和民用的燃料。不同工业部门对燃料用煤的质量要求不一样。蒸汽机车用煤要求较高,国家规定是:挥发分(Vr)≥20%,灰分(Ag)≤24%,灰熔点(T2)≥1 200℃,硫分(SgQ)长隧道及隧道群区段≤1%,低位发热量2.09312×107~2.51174×107J/kg以上。发电厂一般应尽量用灰分(Ag)>30%的劣质煤,少数大型锅炉可用灰分(Ag)20%左右的煤。为了将优质煤用于发展冶金和化学工业,近年来,我国在开展低热值煤的应用方面取得了较快的进展,不少发热量仅有8 372.5J/ kg左右的劣质煤和煤矸石也能用于一般工厂,有的发电厂已掺烧煤矸石达30%。
煤的其他用途还很多。如,褐煤和氧化煤可以生产腐殖酸类肥料;从褐煤中可以提取褐煤蜡供电气、印刷、精密铸造、化工等部门使用;用优质无烟煤可以制造碳化硅、碳粒砂、人造刚玉、人造石墨、电极、电石和供高炉喷吹或作铸造燃料;用煤沥青制成的碳素纤维,其抗拉强度比钢材大千倍,且重量轻、耐高温,是发展太空技术的重要材料;用煤沥青还可以制成针状焦,生产新型的电炉电极,可提高电炉炼钢的生产效率等等。总之,随着现代科学技术的不断进步,煤炭的综合利用技术也在迅速发展,煤炭的综合利用领域必将继续扩大。
三、矿业简史
(一) 古代煤矿业简史
我国是世界上发现、利用煤炭最早的国家。1973年,在辽宁省沈阳市北陵附近新石器时代的新乐遗址下层发现了为数不少的精煤制品。其中有:圆泡形饰25件,耳(王当)形饰6件,圆珠15件,和这些煤制品同时出土的还有碎煤精、精煤半成品和煤块97块。这些煤制品,经过前辽宁省煤田地质勘探公司科研所鉴定,“呈弱油脂光泽,均一状结构,硬度、韧性均很大为其特点”,很容易用火柴点燃,燃烧时发出明亮而带黑烟的火焰,并发出一种烧橡皮的气味。经过工业分析和元素分析证明,其原料就是烛煤。这是世界上用煤最早的确凿证据,也是说明我国早在六七千年前就已发现并开始利用煤炭的历史见证。
50年代中期和70年代中期,考古工作者先后在陕西省4处西周墓中出土了煤雕制品,其中,宝鸡市茹家庄一处就出土了200余枚之多。据此可以判断,早在西周时期,作为当时全国政治、经济中心的陕西地区,煤炭已经被开采利用。
战国时期,除继续利用煤炭雕刻生活用品外,还在当时的著作中出现了关于煤的记载。先秦时期的地理著作《山海经》就有3处有关石涅的记载:一处见于该书的《西山经》,“女床之山,其阳多赤铜,其阴多石涅”;另二处见于《中山经》,“岷山之首,曰女几之山,其上多石涅”,“又东一百五十里,曰风雨之山,其上多白金,其下多石涅”。据有关专家考证,女床之山,女几之山,风雨之山,分别位于今陕西凤翔、四川双流、什邡和通江、南江、巴中一带。古今对照,以上各地均有煤炭产出,证明《山海经》的记载基本是对的,同时,说明当时这些地方的煤炭已被发现,而且已积累了一些找煤的初步地质知识。
西汉至魏晋南北朝,出现了一定规模的煤井和相应的采煤技术,煤的用途,不仅用作生产燃料,而且还用于冶铁;不仅能够利用原煤,而且还把粉煤进行成型加工成煤饼,从而提高了煤炭的使用价值。煤的产地不仅在北方,而且在南方,甚至新疆也都有了产煤的记载。同时,煤雕工艺在这时已初步普及。
隋、唐至元代,煤炭开发更为普遍,用途更加广泛,冶金、陶瓷等行业均以煤作燃料,煤炭成了市场上的主要商品,地位日益重要,人们对煤的认识更加深化。特别应该指出的是,唐代用煤炼焦开始萌芽,到宋代,炼焦技术已臻成熟。1978年秋和1979年冬,山西考古研究所曾在山西省稷山县马村金代砖墓中发掘出大量焦炭。1957年冬至 1958年4月,河北省文化局文物工作队在河北峰峰矿区的砚台镇发掘出3座宋、元时期的炼焦炉遗址。焦炭的出现和炼焦技术的发明,标志着煤炭的加工利用已进入了一个崭新的阶段。
从明朝到清道光20年(1840年)的时间里,当时的封建统治者比较重视煤炭的开发,对发展煤炭生产采取了一些措施,矿业管理政策也发生了某些利于煤业的变化,煤炭行业的各个环节,比以前都有较大的进步。煤炭开发技术得到了发展,形成了丰富多彩的中国古代煤炭科学技术。尽管当时都是手工作业煤窑,但因其开采利用早于其他国家,因此,17世纪以前,中国煤炭技术和管理许多方面都处于世界领先地位,这是值得我们自豪的。但是,日益衰败腐朽的封建制度终于阻碍了古代煤业的继续前进,这就导致了中国近代煤矿的诞生。
(二) 近代煤矿业简史
1840年鸦片战争以后,中国的门户被迫开放,进入了半封建半殖民地社会,开始出现近代航运业和机器工业,需要大量煤炭,而旧式手工煤窑生产已远远不能适应需要,因此,清廷洋务派积极酝酿引进西方先进的采煤技术和设备,于是近代煤矿开始出现。近代煤矿的主要标志,一是资本主义经营方式;二是在提升、通风、排水三个生产环节上使用以蒸汽为动力的提升机、通风机和排水机,其他生产环节仍然靠人力和畜力。这种技术状况差不多一直延续到1949年,其中即或有所变化,也只是局部的、微小的。这是近代煤矿区别于古代手工煤窑和现代机械化矿井的主要技术特征。
我国最早的近代煤矿是台湾的基隆煤矿和河北的开平煤矿。基隆煤矿是清政府两江总督沈葆祯雇用英国煤师开办的,1876年兴建,1878年出煤,年产量约3~5万t,因经营管理不善,投产不久产量就日渐下降,1884年中法战争时,矿井被炸,停止生产。开平煤矿是直隶总督李鸿章1876年命唐廷枢等筹建的,1877年筹办,1881年建成唐山矿,以后又建成林西、西山等矿,到1894年,平均日产达到1 500t,最高日产达2 000t。这期间还先后开办了规模大小不同、寿命长短不一的近代煤矿14个,或官办,或官商合办,或官督商办,都有官僚资本主义性质。因管理不善、资金不足、规模很小,大多数都归于失败。
1894年中日甲午战争之后,中国国势益衰,列强乘势接踵而来,外国资本大量侵入中国煤矿。1898年4月,中德签订的《胶澳租借条约》规定:“德国在山东境内自胶州湾修筑南北两条铁路,铁路沿线两旁各三十华里(15km)以内的矿产,德商有开采权。”此后,英、俄、法、日相继攫得了类似的权利。据不完全统计,从1895~1912年间,帝国主义攫取中国煤矿权的条约、协定和合同共42项(包括其他矿藏),涉及辽、吉、黑、滇、桂、川、皖、闽、黔、鲁、浙、晋、冀、热、豫、鄂、藏、新等19省。开办了开平、滦州、焦作、孟县、平定州(现平定县)、潞安、泽州、平阳府属煤矿、本溪湖、临城等规模较大的煤矿。外资煤矿的产量占中国当时近代煤矿总产量的83.2%,基本上控制了中国的煤炭工业。帝国主义的侵略激起了中国人民的反抗,从1903年起,掀起了收回矿权运动,1911年达到高潮。中国的爱国绅商,不满利源外流,在人民开展收回矿权的斗争的运动中,集资开办了一批煤矿。官僚买办见开煤矿有利可图,不愿坐失良机,亦想方设法开办煤矿。于是,从1895~1936年中国近代煤矿呈现出发展的趋势。
1937年“七·七”事变后,日本帝国主义侵占了我国的绝大多数煤矿,包括外资经营的,都陆续被其霸占,开采方式完全是掠夺性的。从1931~1945年,日本共霸占我国大小煤矿200多处,掠夺煤炭4.2亿t,被其破坏的煤炭资源不计其数。
抗日战争时期,国民政府资源委员会直辖煤矿29处,还采取资助经费等办法,鼓励私人开办煤矿,共59处,年总产量约为600多万t。在解放区,也办了一些小煤窑,供当地军民作燃料。据战后统计,晋、察、冀边区共有小煤窑473个,日产煤炭共计2 739t。
1945年抗日战争胜利后,日本霸占的煤矿小部分由解放区人民政府接管,大部分被国民党政权接管。解放战争初期,受政治、军事形势多变的影响,有些煤矿几经易手,处于停产或半停产状态。1947年以后,国民政府逐步崩溃,直到1949年新中国诞生,这些煤矿才陆续回到人民政府手中,但已遭到严重的破坏。
(三) 现代煤矿业简史
据不完全统计,新中国建国时,各地人民政府从旧中国共接收了约40个煤矿企业,200处矿井和少数几个露天矿。它们主要分布在东北、华北和华东的山东、安徽两省,除少数几处外,规模都很小,设备简陋,技术落后,加上长期战争的破坏,已是千疮百孔,一片衰微破败的景象。例如,山西大同煤矿9对矿井全部被水淹没,机器设备破坏无遗,井下没有一个完好的工作面,地面没有一间完整的厂房,没有一部机器可以正常运转,没有一条巷道可以正常通车,生产完全停顿;辽宁抚顺煤矿的西露天矿和龙凤矿井已被水淹,基本停产;河南焦作煤矿18个坑口中11个完全破坏,7个仅剩井架,已完全停产;山东淄博、枣庄,山西阳泉等较大的煤矿也是一片废墟。新中国的煤矿业就是在这样一个烂摊子上起步的。
建国伊?
(一)煤炭资源总量及分布特点
煤炭是我国重要的能源和优势矿种,是能源安全的基础。我国煤炭资源总量丰富,储量居世界第三位,产量居世界第一位。煤炭约占我国矿物能源资源的95%、储量的90%、产量的75%,2007年占我国一次能源消费量的69.5%。我国煤炭资源分布面积达60×104km2,埋深1000m以浅的煤炭资源总量约2.92×1012t。
我国煤炭资源分布广泛,品种齐全,除上海市外,在其他31个省(自治区、直辖市)都有探明储量。我国煤炭资源分布的总体格局是,东部地区煤炭资源主要集中在黑龙江、山东、安徽、河南、河北5省,其他各省(自治区、直辖市)相对贫乏中部地区煤炭资源丰富,山西、陕西和内蒙古3省(自治区)储量丰富西部地区煤炭资源也较丰富。煤炭储量超过1000×108t的为山西(占27%)、内蒙古(占21%)、陕西(占16%)3省(自治区),约占总保有储量的64%。储量在100×108~1000×108t的省(自治区)依次为新疆、贵州、宁夏、安徽、云南、河南、黑龙江、山东、河北。上述12省(自治区)占全国煤炭保有储量的95%。地理分布上具有“北富南贫、西多东少”的特点,煤炭资源与水资源呈逆向分布,西部及北部地区水资源严重短缺,经济发达的东南部地区煤炭资源储量少,供应不足,而经济欠发达地区煤炭储量多,生产区域集中,决定了我国煤炭生产和消费形成“北煤南运、西煤东运”的特点,造成煤炭长途运输紧张、水资源匮乏及生态环境恶化等问题,制约了煤炭资源的开发利用。
(二)煤炭的生产和消费
煤炭是我国能源生产和消费的主体,1978年以来,煤炭在一次能源生产和消费结构中一直占70%左右。2008年产量和消费量分别为27.93×108t和27.40×108t(图5-19)。
图5-19 1990~2008年我国煤炭生产和消费量对比图
图5-20 2006年我国煤炭消费总量中各个行业所占的比重
我国的煤炭生产能保证国内需求,并保持适当出口。1949年煤炭生产3243×104t,1960年3.97×108t,1970年3.54×108t,1980年6.20×108t,1990年达10.80×108t,超过美国,居世界第一位。2008年我国煤炭生产量为27.93×108t,比1949年煤炭产量增长了86倍,新中国成立以来累计生产煤炭超过400×108t。电力、钢铁、化学和建材工业等是主要耗煤部门,发电用煤仍在我国煤炭消费中占主要地位,所占比例超过50%。钢铁、建材和化工等行业也在煤炭消费中占有相当大的比例(图5-20)[89]。据中国工程院根据我国2003年实际消费的煤炭总量预测,预计2010年、2020年全国煤炭需求分别为22.2×108t和25.8×108t[90]。但实际情况是,2007年煤炭消费就达到26.2×108t,2008年达到27.4×108t,比2007年增长4.5%。由于煤炭在我国一次能源中所占的主导地位还将持续一段时间,按照目前大多数预测方案,未来20~30年煤炭生产和消费依然在一次能源中保持60%左右的比例,2030年,煤炭需求量将达到50×108t左右,比中国工程院2006年的预测方案高出一倍。可见,随着我国经济的发展,对能源的需求增长加快,我国油气资源不足,煤炭成为支撑中国能源供应安全的重要能源。但是我国煤炭资源主要分布在西部和北部,产能布局也集中在山西、陕西、内蒙古等12省(自治区)。随着开采年限和开采强度的增加,山东、安徽、河南、河北等省煤炭资源储量大幅度减少,产能下降,煤炭产量将主要集中在山西、陕西、内蒙古等3省(自治区),煤炭运输的压力增大。煤炭开发利用对土地、水资源和大气环境破坏较大。经济建设对煤炭的巨大需求所造成的资源、环境及运输等问题日益严重。
2、天然气的价格基本在2.5元/方,那么与以前烧煤的对比情况是,1吨煤对应的天然气成本是625*2.5,=1562元左右。
3、也就是说,倘若以前冬天是烧煤的,烧煤的耗用量在4吨的话,现在换算成天然气取暖,取暖成本应该在2500*2.5=6250元。