楊繼賢,張雁秋

(1．中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)測學(xué)院,江蘇 徐州 221116；2.兗礦集團環(huán)保節(jié)能處,山東 鄒城 273500)

煤炭開采、加工和利用過程中不可避免地要破壞和改變自然環(huán)境，排放煤矸石、礦井水、生活污水、瓦斯等污染物，危害生態(tài)環(huán)境和人體健康。由于生態(tài)環(huán)境治理遠遠滯后于污染物治理，因此煤炭行業(yè)形成了污染性和生態(tài)破壞性并存而且以生態(tài)破壞性更為嚴重的環(huán)境污染特點。在今后較長時期內(nèi)，我國煤炭消費仍將保持適度增長，我國經(jīng)濟社會發(fā)展將面臨區(qū)域性生態(tài)環(huán)境保護和污染減排的雙重壓力。面對新形勢，加快發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，加大結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，推動環(huán)境友好礦區(qū)建設(shè)，是煤炭工業(yè)實現(xiàn)節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

1 兗州礦區(qū)環(huán)境保護和能源消耗結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀分析

1.1 礦井水處理與復(fù)用情況分析

礦井水是煤采掘業(yè)的廢棄物，經(jīng)處理又是一重要的水資源。礦井水除用于洗煤外，經(jīng)深度處理后，可用于電廠循環(huán)冷卻水、煤化工用水等。兗礦集團礦井水產(chǎn)生與利用情況見表1、圖1。

表1 2010年礦井水產(chǎn)生與利用情況

由表1及圖1所示，兗礦集團各煤礦礦井水每天凈化處理量60504m3，處理后綜合復(fù)用量達55955m3/d，綜合復(fù)用率92.4％；工業(yè)復(fù)用量33310m3/d，工業(yè)復(fù)用率55.05％。

圖1 兗礦集團礦井水產(chǎn)生與復(fù)用情況(單位：m3/d)

1.2 煤矸石綜合利用情況分析

“十一五”以來，兗礦集團當年產(chǎn)生煤矸石綜合利用率保持100％。歷史遺留下來的矸石山正在逐步減小，南屯煤礦矸石山2004年就已經(jīng)消失了，矸石山數(shù)量已經(jīng)由“十五”期間的11座減少到6座，僅存的矸石山作為制磚的原料，也成了稀缺資源。

1.3 能源消耗結(jié)構(gòu)情況分析

2010年，兗礦集團工業(yè)產(chǎn)值綜合能耗比“十五”末降低29％，原煤生產(chǎn)、電解鋁、供電等主要產(chǎn)品單位能耗分別降低24.6％、5.49％、15.92％，累計實現(xiàn)節(jié)能量30.87萬t標準煤。

2010年，兗礦集團工業(yè)生產(chǎn)綜合能耗385.8萬t標準煤，其中原煤消耗1284886t，占26.77％；洗精煤消耗835677t，占19.5％；其他洗煤消耗2556932t，占33.13％；焦炭消耗72520t，占1.83％；電力消耗520966萬kWh，占16.6％；油類9405t，占0.36％；熱力1729100百萬kJ，占1.53％；天然氣消耗927萬m3，占0.29％。

2010年，兗礦集團能源消耗結(jié)構(gòu)和比例情況見表2和圖2，2010年主要產(chǎn)品能源消耗情況見表3。

表2 2010年兗礦集團工業(yè)生產(chǎn)綜合能源消耗結(jié)構(gòu)

圖2 2010年兗礦集團工業(yè)生產(chǎn)綜合能源消耗比例

表3 兗礦集團2010年主要工業(yè)產(chǎn)品能源消耗指標

2 環(huán)境友好礦區(qū)的內(nèi)涵

本研究所講的環(huán)境友好礦區(qū)指的是以綠色、低碳發(fā)展為前題，以資源消耗和廢物減量化、資源再利用、廢棄物資源化為主要措施，注重以人為本，依靠管理創(chuàng)新、技術(shù)進步，推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，提高資源產(chǎn)出效率和回收利用率，保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的煤炭礦區(qū)。

3 環(huán)境友好礦區(qū)模式

環(huán)境友好礦區(qū)模式如圖3所示。

圖3 環(huán)境友好礦區(qū)模式框架圖

3.1 環(huán)境方針

環(huán)境方針是企業(yè)環(huán)境管理的宗旨和工作方向，建設(shè)環(huán)境友好礦區(qū)的意圖與原則，是目標指標體系的框架。兗礦集團環(huán)境方針是：建設(shè)綠色企業(yè)，保護地球家園。追求生態(tài)效益，守法控制超前。提供潔凈精品，合理開采能源。全員關(guān)注環(huán)境，綜合持續(xù)發(fā)展。

3.2 環(huán)境友好礦區(qū)指標體系

兗礦集團環(huán)境友好目標指標以年度《環(huán)保節(jié)能目標責任書》的形式層層分解落實到各礦處(廠)、車間(區(qū)隊、 科室)。環(huán)境友好礦區(qū)指標體系(表4)的構(gòu)建圍繞著污染控制和清潔生產(chǎn)等三個方面，細分了50個小項。每項設(shè)定了具體的指標值以及得分權(quán)重。指標權(quán)重是根據(jù)國內(nèi)外關(guān)于環(huán)境友好城市、環(huán)境友好企業(yè)和環(huán)境友好工程評分標準，并結(jié)合了企業(yè)實際情況等設(shè)定的。

表4 環(huán)境友好礦區(qū)指標體系

注：①標*的是《中華人民共和國環(huán)境保護行業(yè)標準——行業(yè)類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標準(試行)》中的指標，其中部分指標的設(shè)定要達到同行業(yè)國際先進水平；②其余指標采用了中華環(huán)境友好煤炭企業(yè)評估標準中的指標以及兗礦集團自身設(shè)定的指標；③單位產(chǎn)品綜合能耗、污染物排放總量等指標設(shè)定參考了山東省限額標準和地方政府下達的污染物排放總量指標；④“十一五”期間以2005年為基數(shù)，“十二五”期間以2010年為基數(shù)，以此類推。

3.3 管控創(chuàng)新體系

管理體系是技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的保障。兗礦集團在環(huán)境管理方面積極引入國際先進的環(huán)境管理模式，實現(xiàn)管控創(chuàng)新。

兗礦集團環(huán)境友好礦區(qū)管控創(chuàng)新體系是以引進國際化、市場化的ISO14001環(huán)境管理體系為基礎(chǔ)，健全了五個體系，即：組織領(lǐng)導(dǎo)體系、目標責任管理體系、監(jiān)測體系、信息化體系和監(jiān)督考核體系；實施四個管理納入，即：納入對標管理、納入精細化管理、納入標準化管理、納入企業(yè)文化管理。引入三個管理方法，即：實施清潔生產(chǎn)審核、建立環(huán)境應(yīng)急預(yù)案、編制環(huán)境報告書，逐步開展環(huán)境信息公開。形成全員、全方位、全過程促進環(huán)境友好發(fā)展的良好局面。環(huán)境友好礦區(qū)管控創(chuàng)新體系詳見圖4。

3.4 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化體系

環(huán)境友好產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的形成主要通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，關(guān)停淘汰落后產(chǎn)能產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品；發(fā)展低能耗、低污染、高附加值的環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品。

圖4 環(huán)境友好礦區(qū)管控創(chuàng)新體系

兗礦集團堅持清潔能源、精細化工、高端產(chǎn)品方向，積極推進煤炭高效生產(chǎn)、加工轉(zhuǎn)化和潔凈利用，培育技術(shù)含量高、資源能源消耗低、環(huán)境污染輕、生態(tài)損害小、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)、市場競爭力強的產(chǎn)業(yè)體系。作為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化體系主要是進行了淘汰落后產(chǎn)能，集團公司主業(yè)逐步形成環(huán)境友好型煤炭產(chǎn)業(yè)、環(huán)境友好型煤化工產(chǎn)業(yè)和環(huán)境友好型煤電鋁產(chǎn)業(yè)，稱為動脈產(chǎn)業(yè)。圍繞著煤炭采掘、煤化工、電—電解鋁“三大動脈產(chǎn)業(yè)”產(chǎn)生的廢棄物，兗礦集團采取吃凈榨干后成為再生資源，進入往復(fù)循環(huán)的方式，形成了與動脈產(chǎn)業(yè)融為一體的靜脈產(chǎn)業(yè)。環(huán)境友好礦區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化體系見圖5。

圖5 環(huán)境友好礦區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化體系

動脈產(chǎn)業(yè)是通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整實現(xiàn)的。一是加快淘汰落后產(chǎn)能。先后關(guān)停設(shè)計規(guī)模年產(chǎn)55萬t的水泥廠和設(shè)計規(guī)模年產(chǎn)16萬t焦炭的礦區(qū)焦化廠，每年可節(jié)約能源9.6萬噸標準煤。二是依托綜采放頂煤技術(shù)，實施煤炭資源節(jié)約開采。與礦井生產(chǎn)能力配套建設(shè)了6座選煤廠，實現(xiàn)了煤炭全部洗選加工和潔凈利用。三是充分利用兗礦及周邊地區(qū)的高硫煤資源，建設(shè)魯南煤化工“一基地三礦區(qū)”。自主研發(fā)的千噸氣化爐項目，比應(yīng)用德士古氣化技術(shù)年節(jié)能3.23噸標準煤/臺；配套建設(shè)的應(yīng)用潔凈煤氣發(fā)電與甲醇聯(lián)產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)(IGCC)，回收燃氣輪機尾氣余熱進行蒸汽輪機發(fā)電，發(fā)電能力81MW，年節(jié)能13.23萬噸標準煤，實現(xiàn)了資源循環(huán)利用和清潔高效生產(chǎn)。四是建成裝機總?cè)萘?29MW的8座煤泥、煤矸石等低熱值燃料綜合利用電廠。通過電廠余熱利用，取消燃煤供暖鍋爐24臺，年節(jié)約燃煤約10萬t，實現(xiàn)節(jié)能量7萬噸標煤。年產(chǎn)14萬t高性能鋁擠壓材項目部分系統(tǒng)開始試生產(chǎn)。產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化，促進能源資源的跨產(chǎn)業(yè)循環(huán)利用與潔凈利用，提高了產(chǎn)業(yè)競爭力和經(jīng)濟附加值。

靜脈產(chǎn)業(yè)主要是通過廢棄物資源化利用實現(xiàn)的。一是煤炭產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生煤矸石、煤泥等固廢，配套建設(shè)坑口熱電廠，將固廢中的碳轉(zhuǎn)化為熱能、電能，該潔凈能源又反哺于動脈產(chǎn)業(yè)。二是礦井水，是煤采掘業(yè)的廢棄物，經(jīng)處理又是一重要的水資源。三是兗礦集團的高硫煤用于發(fā)展煤化工產(chǎn)生的單質(zhì)硫生產(chǎn)硫磺。四是煤化工產(chǎn)生的各種可燃廢氣和部分煤制油尾氣用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，并供應(yīng)生產(chǎn)過程中需要的電力和蒸汽，污染物接近零排放。五是引進溴化鋰技術(shù)，實現(xiàn)了綜合利用電廠熱電冷聯(lián)產(chǎn)。

3.5 技術(shù)支撐體系

兗礦集團環(huán)境友好礦區(qū)的技術(shù)支撐體系主要依托的技術(shù)有礦井水、生活污水處理與零排放技術(shù)，氨氮廢水煙氣脫硫技術(shù)、煤矸石無害化處置與資源化利用技術(shù)、煤炭開采塌陷預(yù)防與生態(tài)恢復(fù)技術(shù)和高硫煤資源化技術(shù)。環(huán)境友好礦區(qū)技術(shù)支撐體系詳見圖6。

圖6 環(huán)境友好礦區(qū)技術(shù)支撐體系

4 結(jié)論

1) 提出了環(huán)境友好礦區(qū)的概念，創(chuàng)建了環(huán)境友好礦區(qū)模式。該模式由環(huán)境友好礦區(qū)環(huán)境方針、目標指標體系和實現(xiàn)目標指標體系的三大支撐體系構(gòu)成。三大支撐體系包括管控創(chuàng)新體系、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化體系和技術(shù)支撐體系。

2) 建立了環(huán)境友好礦區(qū)的環(huán)境方針、目標和指標體系。環(huán)境友好礦區(qū)目標指標體系的構(gòu)建圍繞著發(fā)展目標、遵守法規(guī)、環(huán)境生態(tài)建設(shè)與管理、污染控制和清潔生產(chǎn)等方面，細分了50個小項，每項設(shè)定了具體的指標值以及得分權(quán)重，提出了指標的數(shù)據(jù)采集和計算方法。

3) 建立了環(huán)境友好管控創(chuàng)新體系。在國內(nèi)外首次構(gòu)建了比較完善的環(huán)境友好礦區(qū)管控體系。兗礦集團構(gòu)建了集團公司、專業(yè)公司、基層單位三級組織領(lǐng)導(dǎo)機制，目標責任機制和獎懲機制等三個機制；實現(xiàn)對標管理、標準化管理、企業(yè)文化和精細化管理的四個納入，建立了比較完備的管控創(chuàng)新體系。形成了全員、全方位、全過程促進環(huán)境友好發(fā)展的良好局面。

4) 建設(shè)以高效綠色開采潔凈利用為特征的環(huán)境友好產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)體系。包括以煤炭高效綠色開采技術(shù)形成環(huán)境友好煤炭產(chǎn)業(yè)；以高硫煤資源化利用技術(shù)形成環(huán)境友好煤化工產(chǎn)業(yè)；以產(chǎn)品高端化技術(shù)形成環(huán)境友好煤電鋁產(chǎn)業(yè)；以溴化鋰制冷技術(shù)應(yīng)用，實現(xiàn)煤泥、煤矸石綜合利用電廠熱電冷聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)。

5) 構(gòu)建基于煤炭全生命周期廢物資源化利用為導(dǎo)向的環(huán)境友好技術(shù)支撐體系。包括：在煤炭系統(tǒng)在采空區(qū)凈化礦井水并復(fù)用，在煤炭系統(tǒng)應(yīng)用采用微渦流反應(yīng)器解決井下注漿期間礦井水處理，在煤炭系統(tǒng)采用電吸附技術(shù)解決含鹽量高的礦井水處理等礦井水處理與利用技術(shù)；在循環(huán)流化床鍋爐采用氨氮廢水進行煙氣脫硫技術(shù)；多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)，三級克勞斯硫回收技術(shù)，煤氣燃氣輪機發(fā)電技術(shù)等高硫煤潔凈利用技術(shù)。