世界煤炭产业的历史发展
人类对煤炭的认识最早可追溯到公元前,古中国、希腊、古罗马等地都有使用煤炭的记录。距今大约2000多年前,古希腊开始开采和利用煤炭,而中国早在6800~7200年以前,煤炭就被发现和利用作为燃料,是世界上最早利用煤的国家。但是,由于生产力的限制,此时对煤炭的认识尚处于早期,柴草是当时最主要的能源。
直到17世纪后,随着手工业的蓬勃发展,木柴作为燃料越来越满足不了人类日益增长的需求,煤炭真正得到广泛利用,取代木柴成为世界的主要能源。
18世纪开始,煤炭成为西方国家的主要工业和运输能源。早期工业化国家发达的煤炭产业,为工业发展和人民生活水平的提高提供了大量能源,为优化资源配置,促进经济进一步发展打下了坚实的基础。蒸汽机的推广,冶金工业的勃兴及交通运输的发展,都需要大量的煤炭。因此,各国几乎都在产业革命的同时,迅速兴起近代煤炭工业。18世纪中叶由于工业革命的进展,英国对炼铁用焦炭的需要量大幅度地增加,炼焦炉应运而生。
随着钢铁工业的兴盛,西方工业国家,尤其是英国,迎来了“煤钢时代”。此时英国的主要煤矿产区大都经历了一个钢铁行业耗煤量占煤炭总产量的一半甚至七八成的时段,但是其峰值大多出现在1870年之前。
伴随着能源消耗和产业转型,煤炭产业在20世纪初迎来了繁荣时期。二战前,煤炭生产集中在美、英、德和(前)苏联,合占世界总产量的3/4。1913年,世界煤炭产量13.20亿t,占世界一次能源总产量的92.2%,比1860年增加7倍,从而进入了能源“煤炭时代”。
1929年爆发的经济危机,大批煤矿被关闭,众多矿工被解雇,这又引发了不断的煤矿工人罢工。与此同时石油的大量开发,又夺走了许多煤炭市场,迫使煤炭产量出现了下降和徘徊局面。20世纪30年代,煤炭产业进入了最暗淡、最困难的时期。
第二次世界大战的爆发加速了美国经济的复兴,20世纪30年代末到40年代初、中期,美国煤炭产量迅速回升,支持了美国的战争和战后欧洲的复兴。第二次世界大战前夕及大战期间,煤化工也取得了全面而迅速的发展。1950年,世界煤炭产量比1913年增长39.8%,达18.18亿t,占世界能源消费的62.3%。
20世纪50年代开始,煤炭在工业文明中的重要地位不断式微,煤钢时代的几个传统大国在二战后也都不复当年之辉煌。新兴的美国和石油一起逐渐成为世界的主导力量,天然气与核能也在总的能源利用中占据越来越重要的地位。总体而言,1950~1973年,是石油的黄金时代,其间煤炭产业发展缓慢。1951~1974年,是煤炭生产的萧条时期,20多年间煤炭产量只增加12.2%。一些传统煤炭生产国弃煤开油,西方国家的煤炭工业一度衰落。由于大量廉价石油和天然气的开采,除炼焦工业随钢铁工业的发展而不断发展外,工业上大规模由煤制取气体燃料的生产暂时中止,不少工业化国家用天然气代替了民用煤气。以石油和天然气为原料的石油化工飞速发展,致使以煤为基础的乙炔化学工业的地位大大降低。
进入20世纪70年代末,石油危机使煤炭工业重现生机,产量加速增长,生产和利用都有很大发展。1980年煤炭产量达37.89亿t,比1970年增长29.3%1989年世界煤炭产量达48.8亿t,比1976年增加50%1990年世界煤产量达47.167亿t,为历史最高水平,比1980年增长59.4%。
进入20世纪90年代中期,世界煤炭生产发生戏剧性的变化,由20世纪80年代的高速增长变为负增长,1996年产量为46.3亿t,比1990年下降1.8%。主要原因是:前苏联经济严重滑坡,煤产量陡降,从1990年的7.03亿t降至1996的4.192亿t,下降40.5%西欧国家逐步取消煤炭生产补贴,导致产量大幅下降,英国从1990年的0.944亿t降至1996年的0.505亿t,下降46.5%,德国从3.975亿t降至2.351亿t,下降45.8%全球环境浪潮的冲击,使发达国家煤炭需求减少,OECD国家煤炭总需求量从1990年的13.552亿t煤当量减至1996年的13.35亿t煤当量,减少1.5%世界第1和第3产煤国中国和印度煤产量增长速度趋缓。此外,曾是世界主要产煤国的法国和日本,煤炭工业即将消失,1996年产量已分别降到990万t和650万t。
进入21世纪,纵观当今世界各主要产煤国的煤炭工业,煤炭企业的发展正逐步走向集团化、集约化、信息化和国际化。除中国外,目前世界主要产煤国家的前4家煤炭企业的市场占有率均在40%以上(美国45.8%、南非62%、澳大利亚64%),单井平均生产规模200万t左右(德国280万t、波兰200万t、英国180万t)。
EIA近期发布的一篇报道称:作为世界第一大煤炭生产国,2010年,中国的煤炭产量几乎占了世界煤炭产量的50%,是世界第二大煤炭生产国美国煤炭产量的3倍之多,差不多是继中国之后十大煤炭生产国的产量之和。世界排名前五的中国、美国、印度、澳大利亚和印度尼西亚,煤炭生产占了全球煤炭总产量的75%,总产量增长占到了98%而世界其他国家煤炭增长仅占7%。2000~2010年间,全球煤炭产量上涨了66%,年产量一度超过80亿t。
煤就是很早就人们所熟知的一种能源。最初使用煤的记录已无从查考,但人们最早用煤无疑是一种偶然的情况。早在9世纪,英格兰东北部的居民已开始使用煤,由于煤块是人们在海岸发现的,因此称它为“海煤”,“Coal”这个名词来源于古老的盎格鲁撒克逊语——“Col”,大概的意思是发光的或是燃烧的石头。几百年以来,欧洲许多地方一直把煤当作家庭取暖和做饭的燃料。工业革命开始,在英国,至少量早在1719年,当约翰斯特雷奇向星学家学会写了一份关于煤层的报告后,煤的地质产状才被引起注意。早在1740年,在美国弗吉尼亚州,煤第一次得到开采。著名的地层学家,第一张地质图的著作人,威廉·史密斯早先就是英国的一个煤矿测量员,并参加萨墨塞特(Somerset)煤渠的建设。
煤是世界上最重要的能源之一。我们的青少年朋友们可能都见过天然煤,也许有人会纳闷,看似石块的煤怎么会燃烧呢?但当你了解了煤的形成后就会觉得很自然了。煤是由曾经一度活着的植物群的有机经过化学和物理作用形成的。人类最早利用日光作为原始的能源,后来改用木材,再后来才有煤的应用。无疑。在矿物燃料中,煤是最先广泛使用的一种重要能源。用石油和天然气代替煤只是为了某些目的。今天世界上煤的用量比以往任何时候都要多。我国能源的70%是从煤得来的,就是工业水平很高的美国,也约有1/4工业的能源提靠煤来供给的。尽管其他能源的利用正在增长,但全世界煤的应用和生产也仍在增长。既然天然气和汽油两者几乎都可以从煤中取得,那就很明显,煤的生产必然会有增无减。
煤直接液化技术是由德国人于1913年发现的,并于二战期间在德国实现了工业化生产。德国先后有12套煤炭直接液化装置建成投产,到1944年,德国煤炭直接液化工厂的油品生产能力已达到423万吨/年。二战后,中东地区大量廉价石油的开发,使煤炭直接液化工厂失去竞争力并关闭。
70年代初期,由于世界范围内的石油危机,煤炭液化技术又开始活跃起来。日本、德国、美国等工业发达国家,在原有基础上相继研究开发出一批煤炭直接液化新工艺,其中的大部分研究工作重点是降低反应条件的苛刻度,从而达到降低煤液化油生产成本的目的。世界上有代表性的直接液化工艺是日本的NEDOL工艺、德国的IGOR工艺和美国的HTI工艺。这些新直接液化工艺的共同特点是,反应条件与老液化工艺相比大大缓和,压力由40MPa降低至17~30MPa,产油率和油品质量都有较大幅度提高,降低了生产成本。到目前为止,上述国家均已完成了新工艺技术的处理煤100t/d级以上大型中间试验,具备了建设大规模液化厂的技术能力。煤炭直接液化作为曾经工业化的生产技术,在技术上是可行的。国外没有工业化生产厂的主要原因是,在发达国家由于原料煤价格、设备造价和人工费用偏高等导致生产成本偏高,难以与石油竞争。
煤为不可再生的资源。煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿产,一种固体可燃有机岩,主要由植物遗体经生物化学作用,埋藏后再经地质作用转变而成。俗称煤炭。中国是世界上最早利用煤的国家。辽宁省新乐古文化遗址中,就发现有煤制工艺品 ,河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。《山海经》中称煤为石涅,魏、晋时称煤为石墨或石炭。明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。希腊和古罗马也是用煤较早的国家,希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有 《石史》 ,其中记载有煤的性质和产地;古罗马大约在2000年前已开始用煤加热。 煤炭是一种可以用作燃料或工业原料的矿物。它是古代植物经过生物化学作用和地质作用而改变其物理、化学性质,由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物。煤也是获得有机化合物的源泉。通过煤焦油的分馏可以获得各种芳香烃;通过煤的直接或间接液化,可以获得燃料油及多种化工原料。 煤作为一种燃料,早在800年前就已经开始。煤被广泛用作工业生产的燃料,是从18世纪末的产业革命开始的。随着蒸汽机的发明和使用,煤被广泛地用作工业生产的燃料,给社会带来了前所未有的巨大生产力,推动了工业的向前发展,随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。煤炭热量高,标准煤的发热量为 7000大卡/千克。而且煤炭在地球上的储量丰富,分布广泛,一般也比较容易开采,因而被广泛用作各种工业生产中的燃料。煤炭除了作为燃料以取得热量和动能以外,更为重要的是从中制取冶金用的焦炭和制取人造石油,即煤的低温干馏的液体产品——煤焦油。经过化学加工,从煤炭中能制造出成千上万种化学产品,所以它又是一种非常重要的化工原料,如我国相当多的中、小氮肥厂都以煤炭作原料生产化肥。我国的煤炭广泛用来作为多种工业的原料。大型煤炭工业基地的建设,对我国综合工业基地和经济区域的形成和发展起着很大的作用。 此外,煤炭中还往往含有许多放射性和稀有元素如铀、锗、镓等,这些放射性和稀有元素是半导体和原子能工业的重要原料。 煤炭对于现代化工业来说,无论是重工业,还是轻工业;无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业,还是轻纺工业、食品工业、交通运输业,都发挥着重要的作用,各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭,因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。 我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一,不仅储量大,分布广,而且种类齐全,煤质优良,为我国工业现代化提供了极为有利的条件。
我国是世界上最早利用煤的国家。据考古学家考查发现,辽宁省新乐古文化遗址中,就发现有煤制品,河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。在我国汉代的冶铁遗址里,有冶炼时使用的各种燃料,其中就有煤饼即蜂窝煤。这一重要发现,说明在西汉时期,煤已经不仅用于工业,而且那时的人已经会把开采出来的煤制成煤饼。在史籍记载中,《山海经》中曾写道“女床之山其阴多石涅。”这里的石涅就是煤。可见煤作为一种矿物质,最迟在战国时期,就已被我国古代的劳动人民所发现和利用。据史料记载,三国时期曹操在修筑铜雀台时,在室井内储存了煤,以备打仗时燃用。后魏时期郦道元的《水经注》上,有这样一段话:“邺县西三台,中曰铜雀台,上有冰室。室有数井,藏冰及石墨。石墨可书,又燃之难尽,亦谓之石炭。”由此可见,当时的皇家贵族已经开始利用煤作为燃料。至隋代,煤在民间已经开始通用。历代王朝都把煤作为政府的专卖品,为的是增加财政收入。宋代朝廷已经设有专门卖煤的职务了。至元代,人们把“石炭”开始称为“煤炭”。明代的煤业生产在当时已经是一个大的生产行业,煤的开采与使用也已经十分广泛。明末清初,我国的煤业已经达到当时世界上最高的水平,而且已经能炼出焦炭。
二次大战后的十几年间发达国家基本完成了石油代替煤炭成为首要能源的历史性改
(1)煤油时代。19世纪20年代以前称为“煤油时代”。当时人们仅从石油中提炼煤油,用来照明。煤油成为世界上最时髦、最明亮的灯用油。至于石油中比煤油轻的汽油组分和比煤油重的其他组分则被当成易燃易爆的危险品或者又脏又臭的废品,弃之不用。
(2)汽油时代。1878年内燃机发明取得成功;1885年汽车问世。汽车原称“自动车”,因汽车的发动机是烧汽油的,故简称汽车。由于大量的汽车需要汽油,而石油中所含的汽油组分有限,于是把别的组分加热裂化成汽油组分的裂化工业应运而生,从而促进了石油工业的发展。1911年汽油销售量首次超过煤油,到20世纪20年代以后,石油主要用来提炼汽油,因此被称为“汽油时代”。
(3)燃料和化工原料时代。1940年以后,化学工业的发展需要用石油产品作为它的优质原料,逐步形成了新兴的石油和天然气为原料的石油化学工业。1951—1967年,发达国家基本完成了石油代替煤炭成为首要能源的历史性变革。加以近代喷气式飞机和航空事业的发展,要求高质量的石油产品作为燃料。这样,石油工业已发展到燃料和化工原料时代。