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顾大钊院士:煤炭开采与生态保护双赢

 钢板穿透 2016-05-30


 
引子:科技创新对神华到底有多重要

神华集团是世界最大的以煤为基础的综合能源企业,拥有煤炭、电力、铁路、港口、航运,煤制油煤化工产业。神华这么多年取得的发展和科技创新、科技进步密切相关。


煤炭开发。神华集团引领了整个行业的发展。国家缺煤的时候,神华引领“高产高效”,之后是“安全高效”,目前神华煤炭的开采效率和安全居世界领先地位。例如世界最大的矿区——神华神东煤炭集团,全员工效最高的时候达到126吨,目前还在80多吨(美国全员工效是40吨左右),我国整个的全员工效平均大概是8吨左右。神华的百万吨死亡率一直是0.004左右,美国的这个指标一直是0.03左右,我国去年大概是0.16(这个数字是越小越好)。


煤炭利用。在煤炭发电上专注超低排放,煤炭发电排放的主要污染物(粉尘、二氧化硫和氮氧化物)比燃气电厂的排放标准还要低。


煤炭转化。神华建成了世界第一条年产100万吨煤直接液化的生产线,在煤制烯烃、间接煤制油等方面都走在了行业的前列。


 
我们是多么需要煤矿用好地下水!


水是重要的战略资源,全世界都缺水,中国尤其缺水,中国的人均水资源量仅占世界的四分之一左右,而且水资源分布严重不均。我国淮河流域及以北地区国土面积占全国的63.5%,但是水资源量仅占全国的19%。特别是西部的晋、陕、蒙、宁、甘五个省区,煤炭储量占我国探明的三分之二左右,但是水资源量仅占3.9%,水资源短缺和我国家煤炭的开发利用之间存在很大的矛盾。

煤矿每开采一吨煤会产生两吨左右的水,由于西部的蒸发量非常大,是降雨量的7倍左右,大量的矿井水排到地表后,很快就蒸发损失了我国目前的煤炭产量38亿吨,所以每年产生矿井水约80亿吨,但利用率只有25%左右,我国煤炭开采每年损失的矿井水是60亿方。60亿方矿井水是什么概念呢?我国每年工业和民用缺水总量100亿方,如果把煤炭开发浪费的矿井水全部用上的话,就可以解决我们国家工业和民用缺水的60%,意义非常重大。

 
那么,怎么用好煤矿地下水呢?


神华煤炭开采的业务大约80%到90%都在西部,一方面那里没水,另一方面矿井水还要外排,因为面临这样的问题,靠着理念创新,神华经过20年的研究和开发终于取得了成功。


“煤炭开采水资源保护利用”通俗地说,就是在煤炭开采的过程中,不把水排到地表而是存在井下,不仅供井下使用,还供给地面的生产、生活和生态使用。比如神华神东矿区2014年一年用水量是6800万方,95%以上即6500万方的水来自煤矿地下水库里的水,解决了神东矿区的用水问题。不仅如此,煤矿地下水库的水还供给地面电厂、煤制油煤化工厂。世界煤炭协会认为这个项目是世界首创,而且值得世界主要产煤国推广。因为世界主要产煤国,包括美国、澳大利亚、南非等,都面临煤炭赋存量比较丰富的地方也缺水的问题。


 
用了20年,试了这么多办法......


三条路线一起试。神华从1996年开始研发这个项目,一开始沿着三条技术路线往前推:一是想办法在煤炭开采过程中不产生矿井水;二是如果有水了,井下不敢存,能不能把水存在地面;三是把水存在井下。三条技术路线同时进行,最终发现前两条技术路线行不通,因为西部大规模、高效率煤炭开采必然产生矿井水。于是就做了一个类似于水库的设施把水排到地表,但因为地表蒸发量非常大,水根本就保不住。没有办法,只能走第三条路。
选定第三条路线,把水储存在井下。要解决三个问题:一是井下到底能不能存水?二是井下能不能多存点水?三是井下能不能把矿井水全存住,不外排。


围绕这三个问题,神华做了整整做了近20年的攻关!从1996到1998年,建成了第一个工作面储水设施,存了5万方水,证明可以储水,然后,把每一个工作面加大,将好多工作面连到一块,扩大了储水空间;从1998一直到2006年,做成了第一个地下水库,能储60万方水,但是还会往地面排水从2006一直到2010年,在不同煤层、不同区域做很多的水库,然后把水库连接,到2010年,终于建成了第一个分布式地下水库,710万方!这个水库是分布式的,由四个水库组成,同时实现了矿井水不外排。
安全情况怎么样?目前在神东矿区,每一个水库里面有多少水,水位有多少,水量有多少,水库周边的坝体的应力变形是什么样的,地面每个人的手机上都可以实时反映出来,只有这样才能保证它的安全。


 
花这么多心思,效益怎么样?


经济效益。以神东为例,神东现在每年大概用7000万方水,如果没有这个技术,一方水的成本是15块钱以上,现在在神东除了需要外调300万方水完全可以自给自足,这个项目每年会给神东创造直接经济效益超过10个亿。现在已经在神华的其他10个矿区全面推广应用。
社会效益。在西部,地表生态文明的核心是水资的问题。在神东矿区地表生态保护方面神华采取了一系列技术:


一方面在煤炭开采过程中减少对地表生态的损伤。因为煤炭开采过程中会造成地面不均匀的沉陷,形成很多裂缝破坏植物的根系,而且形成裂缝之后,土壤里面的水分散失得更快。所以,神华利用开采工艺的创新和开采参数的优化,实现了井下大面积的开采,让地表大面积均匀沉降以减少裂缝,从而减少对地表生态的损伤
另一方面充分利用保护住的水资源,加强生态恢复。把存在地下的水抽到地面来,根据需要进行喷灌或者滴灌,极大地改善了地表生态。神东矿区原来是沙漠化矿区,在神东矿区开发之前,地表植被覆盖率是3%到11%,现在地表植被覆盖率超过了80%。


神东不仅是世界最大的矿区,也是世界上最缺水的矿区。因为技术上的突破实现了两个转变:一是西部矿区原来是耗水大户,现在变成了一个水源地,不仅可以自己用,还可以给外部供水;另外还有一个转变就是使原来沙漠化的地表生态变成了绿洲。


 

依托这一技术的国家重点实验室


去年国家批复了“煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室”,这是国家最高的研发平台。为什么要批复这个重点实验室?我们理解有两个方面:一是这个问题确实是非常重要;二是这个问题还没有完全解决,地面水库研究了一二百年了还在研究,地下水库一定还有很多技术难题,同时还要加大推广应用的力度。真正保证它的绝对安全,还要解决大家对安全的担心。


神华是央企,央企的重点实验室和学校和研发单位是不一样的。这个重点实验室不仅是技术,体制机制方面都要有创新,不但要出技术、出人才,还要出机制。技术方面,水资源保护利用是一个新兴的领域,也是一个交叉学科,需要大批的技术来支撑,还有很多问题要解决;人才方面,要进行技术研发、示范和推广利用,所以要培养一批各方面的人才,研究一整套激励机制机制方面,要把国家的重点实验室和企业、行业的发展联系在一起,国家的重点实验室一定要解决企业和行业,乃至国家面临的重大的技术难题,还要和经济效益挂钩。


 
作为一家企业神华如何保障科研实力?


神华涉及的行业多,有煤炭、电力、铁路、港口、航运、煤制油、煤化工,一方面神华的研究力量比较弱,因为不像一些央企由原来的部委转制而来有科研基础,同时,因为神华是央企,标准就比较高,很多方面都想引领行业发展。所以就带来了难题,怎么办?


经过了近20年的探索,神华用实践证明了企业在科技创新中的主体作用。央企应该是科技创新的主体,第一是需求的主体,第二是决策的主体,第三是投入的主体,第四是研发组织的主体,第五是成果推广应用的主体。神华在使企业成为五个方面的主体方面做了比较好的探索。


神华在两个“牢牢掌握”的基础上充分利用外部资源,一是牢牢掌握科技创新的核心环境,你能主导它;二是要牢牢掌握核心技术,这是研发的目标,有核心技术才能引领行业。


神华在这方面如果说有一些体会和经验的话,主要是在于:一是战略引领,研发一定和企业、行业,甚至和国家的战略一致,在战略引领的前提下,通过问题导向,有什么问题解决什么问题;二是严格程序管理,比如神华所有外委科技项目和国家部委是一样都是招标的,而且科技管理人员不参与招标的任何程序。


 
可以说,科技是一个“暴利行业”


在资金投入方面,神华采取的办法是按需投入。神华用实践证明,科技的效益是巨大的,举一个例子,神华通过三年时间研发成功一个“采掘装备本土化”的项目,研发投入是三百万,三年神华得到的直接经济效益或者说赚的钱有一百个亿。


怎么才能有一整套的研发成果转化和激励机制?神华所有的项目都是按照需要来设的,这个项目做成了或者做完了就把这个问题解决了,然后进一步在整个神华系统内推广,甚至到行业内推广。在成果转化利用这方面做了很多探索,通过科技成果的转化,调动研发人员、科技管理人员和企业的积极性。怎么去调动?主要是靠经济利益。


 
如何激励人们去创新?


神华提出了建设世界一流企业,一定需要技术一流,技术一流的核心是人才一流。近期神华集团党组发布了《推进神华科技创新的决定》,关于人才方面主要是两点:


一是怎么打通科技人才职业晋升的通道,打造神华的十、百、千、万人才工程,培养和引进十名神华的首席专家,培养和打造一百名神华二级公司的首席专家,一千名二级公司各个专业领域的首席专家,一万名研发和工程技术骨干,这是一个通道。


二是,就是通过薪酬激励的办法,现在国家有规定,如果成果转让许可,可以有不低于50%收益给研发人员。成果推广应用之后,三到五年内提取不低于5%的利润给研发人员作为奖励。神华在这方面正在做探索,神华低碳能源研究所和一些科技企业正在实行。我们只有调动研发人员、科技管理人员的积极性,才能真正实现创新驱动发展。


 
如何发挥好央企科技创新主力军作用?


十八届五中全会提出了创新、协调、绿色、开放、共享的五大发展理念,把创新放在第一,说明要靠创新驱动发展,神华作为一个央企,在推进创新驱动发展方面,应该率先成为创新驱动发展的主体。神华是一个以煤炭为基础的资源型企业,在五大发展理念里的绿色方面,神华提出要建设世界一流的清洁能源企业,要提供世界一流的清洁能源产品,还要提供一流的清洁能源技术。所以,为了实现这个目标,神华必须要率先成为创新驱动发展的主体。


神华科技创新的目标是:支撑神华科学发展、引领行业科技进步、提升国家科技实力、领先全球煤炭科技。以这个目标作为神华的追求,神华作为一个央企一定能够彰显央企科技主力军的作用。


本文转自神华之声。

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