煤炭资源的的综合利用

煤炭资源的综合利用
煤的形成
煤是古代植物遗体堆积在湖泊、海湾、浅海等地方，经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩。

煤的化学成分主要为碳、氢、氧、氮、硫等元素。

在煤的形成过程中由于有节奏的地壳运动和反复堆积，往往在同一地区形成很多煤层间隔堆积，每层煤都被岩石间隔开来。

由植物变为煤的过程可以分为三个阶段：
（1）菌解阶段，即泥炭化阶段。

当植物堆积在水下被泥砂覆盖起来的时候，便逐渐与氧气隔绝，由嫌气细菌参与作用，促使有机质分解而生成泥炭。

通过这种作用，植物遗体中氢、氧成分逐渐减少，而碳的成分逐渐增加。

泥炭质地疏松、褐色、无光泽、比重小，可看出有机质的残体，用火柴烧可以引燃，烟浓灰多。

（2）煤化作用阶段，即褐煤阶段。

当泥炭被沉积物覆盖形成顶板后，便成了完全封闭的环境，细菌作用逐渐停止，泥炭开始压缩、脱水而胶结，碳的含量进一步增加，过渡成为褐煤，这称为煤化作用。

褐煤颜色为褐色或近于黑色，光泽暗淡，基本上不见有机物残体，质地较泥炭致密，用火柴可以引燃，有烟。

（3）变质阶段，即烟煤及无烟煤阶段。

褐煤是在低温和低压下形成的。

如果褐煤埋藏在地下较深位置时，就会受到高温高压的作用，使褐煤的化学成分发生变化，主要是水分和挥发成分减少，含碳量相对增加；在物理性质上也发生改变，主要是密度、比重、光泽和硬度增加，而成为烟煤。

这种作用是煤的变质作用。

烟煤颜色为黑色，有光泽，致密状，用蜡烛可以引燃，火焰明亮，有烟。

烟煤进一步变质，成为无烟煤。

无烟煤颜色为黑色，质地坚硬，有光泽，用蜡烛不能引燃，燃烧无烟。

我国煤炭资源的利用现状及前景
在我国的自然资源中，基本特点是富煤、贫油、少气，这就决定了煤炭在一次能源中的重要地位。

与石油和天然气比较而言，我国煤炭的储量相对比较丰富，占世界储量的11.60%。

我国煤炭资源总量为5.6万亿吨，其中已探明储量为１万亿吨，占世界总储量的11%，成为世界上第一产煤大国。

一、煤炭资源利用现状
我国煤炭资源分布广泛但不均匀。

全国除上海外，其他省(区)、市均有探明储量。

从地区分布看，储量主要集中分布在山西、内蒙古、陕西、云南、贵州、河南和安徽，七省储量占全国储量的81.8%，分布呈现出“北多南少”、“西多东少”的特点。

我国煤炭资源人均可采储量仅为世界平均水平的一半，已发现的煤炭资源勘探程度低，精查储量少，用于规模建设的资源供给能力不足。

现有生产矿井后备资源不足。

按目前开采水平，世界煤炭剩余储量可供开采192年，而我国仅可供开采110年。

（一）、煤炭资源开发回收利用
我国煤炭资源开发回收利用的总体状况是：露天开采优于并工开采；原国有重点煤矿好于原国有地方煤矿，原国有地方又好于乡镇及个体；大中型高于中小型，小型高于不计能力小井；薄煤层高于中厚煤层，中厚煤层高于厚煤层；缺煤省份高于富煤省份。

近年来在我国，煤炭开采规模一直在向大型化方向发展，相继建立了一些特
大型井工开采和露天开采煤矿。

但由于受煤炭资源赋存条件的制约，我国煤炭资源的开采规模整体上仍偏小，产业集中度低，远远低于世界主要产煤国家的单井水平。

我国煤炭生产企业在开采规模、采煤方法、技术装备水平上的差别，使得煤炭资源的回收水平差异较大。

大中型煤矿的开采技术发展较快，装备水平较高，有些已经达到世界先进水平。

我所在的神华宁夏煤业集团公司（以下简称神宁公司）井工煤矿已经全部实现了综合机械化采煤；运输方面已经广泛使用斜井胶带运输；正大力在条件允许的矿井推广缓坡斜井胶轮车运输。

露天开采有些已经装备有世界先进水平的采剥、装载、运输等设备，综合机械化程度高。

但因为开采技术水平落后的小型煤矿及虽然已经兼并重组、技术改造但尚未完善的一些原小型煤矿所占全国总体煤炭生产比重仍然较大，造成我国开采技术水平整体较低。

（二）、煤炭资源的加工利用
有效的对开采的原煤进行工不仅可以调整产品结构，提高产品质量，增加煤炭品种，而且可以合理利用煤炭资源，减少无效运输，降低环境污染，扩大用煤市场，增加产品附加值和煤炭企业经济效益。

1、煤炭加工利用率低，造成无效运输加大。

我国运输能力十分紧张，但煤炭的无效运输又非常严重，与发达国家相比，我国的原煤入洗率很低。

据有关部门统计，全国煤炭运量91315.98万吨，这其中至少有12000万吨的运力用于运输矸石和杂质等。

在目前的运输规模条件下，入洗率每提高一个百分点，就可以减少约120万吨的无效运输。

2、煤炭加工有了较大的发展，但规模普遍较小。

煤炭除了直接用作燃料外，还在型煤加工、煤的焦化、气化、液化、等方面有着极其广泛的用途。

我国在煤炭加工方面取得了较大的发展，但目前除炼焦和煤化工外，其他方面的生产加工规模普遍较小。

（三）、煤炭资源的综合利用
我国含煤地层分布广，厚度大，成煤时期长，煤炭形成环境与后期变化呈现复杂多样，在煤层及其围岩中共生和伴生着极为丰富的矿产资源，尤其是非金属矿产资源。

在煤田勘探中对共伴生矿产资源基本都没有综合勘探和综合评价。

因为缺少煤炭共伴生资源的探明储量，所以难以对煤炭资源的综合利用状况作出客观准确的评价。

基本情况是：已利用量和共伴生资源拥有量不相称。

从80年代开始，我国煤矿瓦斯的抽放由单纯的生产安全型发展到抽放利用型。

与此同时，解决了均衡抽放、储用平衡、计量、灶具等技术问题。

瓦斯的利用量逐年增加。

二、煤炭资源利用存在的问题
（一）、开采的过程中煤炭资源浪费严重。

在一些富煤区的大矿井田范围内，小矿越界开采，破坏和浪费资源的情况屡禁不止，抢夺资源的现象时有发生。

一些极厚煤层地区，企业为了提高产量，以浪费资源为代价，换取暂时的经济效益。

一些企业采用一次采全高的方法，只采中间一层，顶底煤被废弃，采一丢四；另外一些小型煤炭企业采煤方法落后，对煤炭的回采率有的不到30%。

一些矿区的违规建筑物存在大量压煤现象，建筑物
压煤程度有的达到了矿区剩余可采储量的80%。

（二）、开采机械化程度低。

我国煤炭的开采方法，特别是壁式采煤法的应用与发展以及高产高效综采放顶煤技术，具有世界领先水平。

但从总体上看还是相对落后，特别是小型煤矿，大部分采用巷道式、房柱式等落后的采煤法。

（三）、原煤入洗率低。

由于我国一直都是以销售原煤为主，这种传统的消费习惯是使得我国原煤入洗比重相对很低。

目前我国原煤入洗率在24%以下，在世界主要产煤国家中是最低的。

据调查，美国的原煤入洗率为55%、德国为95%、澳大利亚为75%、波兰为50%、俄罗斯为60%、英国为75%、日本为100%。

（四）、煤炭行业产业布局不合理。

我国目前仍然以原煤消费为主，产品附加值低，造成大量长距离的无效运输，煤炭企业自身产业升级水平低下，而以煤炭为原料的工业企业大多距煤矿较远，因此原煤需要进行大量长距离的运输才能被加工成高附加值的下游产品。

（五）、煤炭资源综合利用率低
目前，我国煤炭资源综合利用率相对较低，尤其对煤炭共伴生矿产资源的综合勘探、开发和利用水平低下。

缺乏有效的监管机制和先进的技术支持。

共伴生矿物利用率现状无从考证，综合利用技术尚未完全过关，在现有技术条件下，一些共伴生矿物还无法进行大规模具有经济效益的开发利用，综合利用产品的科技含量与附加值较低。

（六）、煤炭开发所带来的生态环境问题依然严峻。

在煤炭开发利用中，由于不合理的开采，忽视环境保护、生态恢复和污染治理，矿区开采往往造成大面积的地表破坏、水土流失、土地沙化，大量堆积的矸石山、煤炭自燃以及废污水的排放等正在严重破坏着矿区的生态环境。

为什么煤炭的利用率这么低？
由于煤炭价格偏低，对大多数用煤企业来说，煤炭或作为燃料，或作为原料，均在产品成本中所占的比重变小。

实行煤炭低价政策，等于国家用巨额补贴补了用煤企业，用煤多少对其经济效益影响不大，因而普遍缺乏节约煤炭资源的压力和动力，更不愿投资于节能措施，造成煤炭利用率低，浪费惊人。

2003 年，我国GDP 仅占世界总数的 5% 左右，但煤炭消费却达到了 30% 以上。

三、煤炭资源利用对策及前景
（一）研究制定适合我国国情的煤炭资源发展战略。

按照市场经济规律，实施中国煤炭资源可持续发展战略，是煤炭可持续供给的根本出路。

制定国家煤炭可持续供给的中长期发展战略，确立煤炭供需关系、建立宏观调控体系和落实必要的政策保障。

（二）、提高矿井生产能力
一是对现有生产矿井着力与提高资源回收率、合理开采强度。

延长矿井服务年限，对资源枯竭的大中型矿井，加强地质勘探，寻找新的资源量。

对资源丰富，产品有市场的乡镇矿井，进行联合、技术改造提高扩大生产能力。

二是根据供给能力变化，落实新矿井开工规模。

在矿井建设中要优化设计、深化改革缩短建井周期。

三是加快地质勘探改革步伐。

组建精干高效，具有高技术、先进设备的现代化专
业队伍，承担基础性、公益性的地质工作，推进商业化勘探工作，逐步完善风险勘探机制。

（三）、煤炭资源发展前景看好
由于冬季取暖燃油需求巨大且库存紧缺，国际市场原油价格继续上涨，油价持续攀升使不少西方国家不得不考虑扩大利用煤炭这一廉价燃料。

据报道，美国为解决电力短缺问题已经决定建造100多座使用洁净煤的火力发电站。

所以煤炭发电的专家认为，煤炭的储量非常丰富，多建以廉价煤炭为燃料的火力发电站。

目前全球已查明的煤炭储量可开采250年，比天然气和石油可开采的年限多185年和205年。

其次，煤炭矿藏在全球的分布比较均匀且避开了国际政治热点地区，可保证供应上的安全。

此外，煤炭的利用也相对简单和安全，这一点在火力发电方面要胜过天然气，使煤炭资源的发展前景一度被看好。

因此，坚决推进煤炭的综合利用是治理煤炭市场秩序，有效缓解安全事故频发现状，实现产业升级的一条重要的市场手段。

一是通过煤炭的高效综合利用，提高能源效率，降低原料需求，从而缓解大规模、超能力无序开采；二是通过综合利用，减少无效运输，从而直接缓解煤电油运的紧张局面。

三是推进煤炭综合利用，有利于保护资源和环境。

四是综合利用可以为研发提供资金保障，有利于大幅度促进煤炭行业的科技进步，缩短高科技产业转化周期，促进安全生产和产业升级。

2 简述我国煤化工的发展趋势和前景
煤化工已有近百年的历史了。

它的兴衰沉浮始终与地球上的其他的资源——石油和天然气紧密相关。

上世纪初，由于炼焦和冶金工业的迅速发展，使焦化工业得以起步，成为炼焦工业、冶金工业的辅助产业。

此后，出现了世界煤化工迅速发展的新态势，煤成为有机化学工业的主要原料，运用分离和合成技术，为化学工业提供了苯、焦油、焦炉气、合成气、乙炔等化学品。

以至于在上世纪中叶，进入了全球煤化工的黄金时代。

但随着石油化学工业的兴起与腾飞，煤逐渐被石油和天然气替代。

然而，到了20世纪60、70年代，全球性的能源紧张出现了，石油价格飞涨，“能源危机”初见端倪。

各种化学原料短缺，严重地制约了化学工业的发展。

这时，人们开始思考这种制约化学工业发展的能源危机为什么会产生?答案是十分清楚的：地球上能源贮量结构与人类能量消费结构出现了失调。

人们开始认识到：只有使能量消费结构适应能源贮量结构，只有采取能源和化工原料多元化战略，才能使化学工业源远流长，健康发展。

出现以煤逐步取代部分石油的战略趋势，已成为21世纪的必然。

1 继续开发煤炭洁净气化技术，为煤化工发展提供基础原料
毫无疑问，煤的气化是现代煤化工的核心。

通过气化，可以得到合成气(CO和H2)，再进一步生产各种基本有机化工产品和精细化学品，谓之“碳化工”。

碳化工的产品链十分庞大，包括甲醇、甲醛、甲酸、醋酸、氢氰酸等。

洁净煤气化技术目前典型技术有二。

一是已投入工业生产20余年的德士古水煤浆汽化技术；二是晚些时候投产但运行良好的英荷Shell干粉煤气化技术。

它们的特点是高压熔渣气化、单炉生产能力大，分别吃煤2000t/d、2400t/d以上，而且转化率高，能够实现连续运行。

煤炭洁净气化技术的开发，一是朝着更大型化方向走，二是改进设备结构，提高脱硫、除尘、净化效率，实现清洁生产工艺。

2 对能源安全和环境保护最具影响的马达燃料成为煤化工产业化重点
所谓马达燃料，就是各类机动车发动机使用的燃料。

马达，机动车发动机量大面广，遍布全球，对世界能源安全及温室效应等环境要素影响极大。

新世纪煤化工的一个明显的趋势就是把煤变成马达燃料，实现产业化
煤制油，历来就有直接法和间接法两种方法。

直接法就是把煤在高温、高压、催化条件下与氢气反应直接转化成油品的工艺方法；间接法则是先把煤气制成合成气，然后再将合成气进一步合成为液体油品的工艺方法。

直接法煤制油技术始于上世纪初，由德国人Bergius获得世界上第一个煤直接液化的专利。

上世纪中叶，中东地区廉价石油的大量开采，使煤液化失去竞争力，煤制油技术发展很慢。

1973年中东战争爆发导致了能源危机，石油价格暴涨，煤制油技术又开始活跃起来，美、俄、德、日、英等国开发出许多新的直接法煤液化技术。

它们的共同特点是反应条件温和、成本有所降低、有些还采取了石油渣共处理技术。

但由于经济及某些技术因素，目前国外煤炭直接液化的实验装置已经全部停运或拆除，部分相对成熟的技术处于封存和储备状态。

至今，没有一个国家实现煤直接液化技术生产石油的工业化生产。

间接法煤制油技术的开发晚于“直接法”。

上世纪后半叶，南非Sasol公司陆续建起了几套合成油装置，成为全球最大的煤化工企业，年耗原煤近5000万吨。

和直接法煤制油不同，间接法煤制油技术已经实现了工业化，如英荷Shell公司的SMDS工艺、Sasol公司的SSPD工艺都是十分成熟的制油技术。

不难看出，21世纪，由于间接法煤制油技术已十分成熟，将成为大规模产业化的主流；而具有工艺流程简单、设备台数少、投资相对较低优势的直接法技术还要不断进行工业化试验，突破产业化技术难关，完全能够与“间接法”并驾齐驱，甚至取而代之。

3 煤化工将朝着以碳化学为产业链的化工多联产集合的方向发展
所谓煤化工，首先要煤气化。

通过气化，有了CO，有了H2，这就是合成气。

以碳化学为产业链的化工产品多联产集合，是煤化工企业的必然选择。

在新的世纪里，甲醇合成技术的走势是解决单程转化率低、脱硫设备庞大的问题，
开发高效催化剂、开发新合成甲醇反应器。

例如美国公司开发了10万t/a浆态床合成甲醇装置。

甲醇制烯烃是非石油化工路线生产乙烯和丙烯的技术，对平衡全球能源结构，意义重大。

目前虽然尚未实现工业化，但前景很是乐观。

下一步的趋势是研发寿命长于1年、选择性、耐磨性高的合成低碳烯烃催化剂。

预计甲醇制丙烯催化剂及技术的工业化要晚于甲醇制低碳烯烃(乙烯+丙烯)。

羰基合成制醋酸采用甲醇与一氧化碳合成法，早已应用多年。

但采用煤化工生产碳化学品醋酸、醋酐的大型装置在全球只有一家——美国伊斯曼公司。

可以预见。

本世纪将有更多的类似装置出现。

毫无疑问，所谓“化工产品多联产集合”，决不是仅此而已。

除上述外，还有含氮化合物如氢氰酸、二甲基甲酰胺、异氰酸脂等等。

煤化工企业将会在自己的市场环境中，做出更广泛的选择。

4 煤电化三位一体是本世纪煤化工的新趋势
本世纪煤化工明显成为趋势的模式是在原煤、化两位一体的基础上，将发电列入，实现煤电化三位一体的发展模式，即IGCC模式。

它由煤炭气化和净化及燃气—蒸汽联合循环发电两部分组成。

煤气化后，经过净化，除去煤气中的硫化氢和粉尘，将固体燃料转化成清洁的气体燃料，供燃气轮机燃用。

其排气经余热锅炉产生的高压蒸汽可再驱动再热式汽轮机。

大大地提高了燃料中能量的转换效率。

IGCC和煤化工结合成多联产系统，能同时生产电、热、燃料气和化工产品，便于与生产甲醇、醋酸、氨、尿素等化工过程结合，使煤得以被充分利用，大大地降低了生产成本。

目前，欧美各相继建成了多座300MW的一体化电站。

美国已建成气化煤能力900t/d、联合循环发电系统由发电机组、余热锅炉组成，出力可达100MW。

本世纪IGCC发电的煤气化技术的首要问题仍然是煤的气化技术。

煤的气化泛指煤与载氧的气化剂(空气、O2、H2O、CO2)之间的某种不完全反应，最终生成CO、H2、CO2、CH4、N2、H2S、CO5等组成的煤气。

本世纪将继续开发强化气化过程的各种炉型，以便适应更宽范围的煤种、设备大型化、不污染环境和三废处理彻底。

煤电化三位一体化的发展模式，为新世纪煤化工的发展开拓出更广阔的道路。

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煤化工简介
chemical processing of coal
经化学方法将煤炭转换为气体、液体和固体产品或半产品，而后进一步加工成化工、能源产品的工业。

包括焦化、电石化学、煤气化等。

随着世界石油资源不断减少，煤化工有着广阔的前景。

以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。

主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。

在煤化工可利用的生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并且至今仍然是化学工业的重要组成部分。

煤的气化在煤化工中占有重要地位，用于生产各种气体燃料，是洁净的能源，有利于提高人民生活水平和环境保护；煤气化生产的合成气是合成液体燃料等多种产品的原料。

煤直接液化，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。

在石油短缺时，煤的液化产品将替代目前的天然石油。

煤化工开始于18世纪后半叶，19世纪形成了完整的煤化工体系。

进入20世纪，许多以农林产品为原料的有机化学品多改为以煤为原料生产，煤化工成为化学工业的重要组成部分。

第二次世界大战以后，石油化工发展迅速，很多化学品的生产又从以煤为原料转移到以石油、天然气为原料，从而削弱了煤化工在化学工业中的地位。

煤中有机质的化学结构，是以芳香族为主的稠环为单元核心，由桥键互相连接，并带有各种官能团的大分子结构，通过热加工和催化加工，可以使煤转化为各种燃料和化工产品。

焦化是应用最早且至今仍然是最重要的方法，其主要目的是制取冶金用焦炭，同时副产煤气和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烃。

煤气化在煤化工中也占有重要的地位，用于生产城市煤气及各种燃料气，也用于生产合成气；煤低温干馏、煤直接液化及煤间接液化等过程主要生产液体燃料。

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中国煤化工概况
从总量上来看，2006年在建煤化工项目有30项，总投资达800多亿元，新增产能为甲醇850万吨，二甲醚90万吨，烯烃100万吨，煤制油124万吨。

而已备案的甲醇项目产能3400万吨，烯烃300万吨，煤制油300万吨。

2006年，国家发改委出台了政策并利用各种渠道广泛征求意见，以期规范和扶持煤化工产业的发展。

2006年中国自主知识产权的煤化工技术也取得了很大的进展，开始从实验室走向生产。

2007年是中国煤化工产业稳步推进的一年，在国际油价一度冲击百元大关、全球对替代化工原料和替代能源的需求越发迫切的背景下，中国的煤化工行业以其领先的产业化进度成为中国能源结构的重要组成部分。

煤化工行业的投资机遇仍然受到国际国内投资者的高度关注，煤化工技术的工业放大不断取得突破、大型煤制油和煤制烯烃装置的建设进展顺利、二甲醚等相关的产品标准相继出台。

新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）等，它与能源、化工技术结合，可形成煤炭——能源化工一体化的新兴产业。

煤炭能源化工产业将在中国能源的可持续利用中扮演重要的角色，是今后20年的重要发展方向，这对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖均有着重大意义。

可以说，煤化工行业在中国面临着新的市场需求和发展机遇。

煤化工对环境的污染及防治
作者: 智者(周) 发表日期: 2006-12-30 20:04 点击数: 1738
摘要：炼焦生产、气化、液化每年要向大气中排放大量的污染物，污染物的累积对生态环境造成不可挽回的影响。

对其进行防治已刻不容缓。

关键词：炼焦、气化、液化、污染、防治。

炼焦生产对环境的破坏和防治：
全球传统焦化业面临环境、经济、资源三大难题，炼焦生产对环境的污染已经成了不容回避的社会问题。

由于现有技术的局限，炼焦生产中，煤炭中所含的2000多种物质中回收比例不高。

传统机焦炼焦过程，在回收少量化工产品的同时不可避免会有大量污染物排放环境中，造成对环境的严重污染。

正是环境成本的居高不下，加之相关国家严厉的环境政策的巨大压力，不少发达国家的许多焦化厂已被迫关闭，世界焦炭生产及污染负荷不少转移到了中国。

中国机焦能力不足, 2003年我国机焦产量13000多万吨，有近4000吨是土焦生产。

土焦、改良焦生产焦炭仅占煤炭价值的1／3，有2／3的煤气、焦油等宝贵资源都作为“污染物”排放掉了，且出焦率不足70％。

仅此2003年中国炼焦行业就多排放烟尘8万吨，多产生二氧化硫13.3万吨。

污染不仅造成环境的巨大压力，还严重制约了中国经济可持续发展。

中国现有焦煤资源并不富余，焦炭产能及出口量却逐年上升，而焦炭生产的高污染等一系列问题还未得到根本解决，政府不会再通过行政限产压产，但也会考虑相应环保问题的解决和实施步骤，既要避免对经济发展产生阻碍，又要约束并制止中国低水平炼焦产能的无序扩张。

减少焦炭生产污染的途径、对策及建议
1. 继续狠抓小土焦、改良焦等高污染、高消耗落后炼焦生产的取缔工作
20世纪80～90年代中国炼焦业产品中土焦和改良焦占焦炭产量近50％。

粗放型生产模式带来了沉重的环境负担，为此，国家相关部委于1997年及时发布了取缔土焦和改良焦的文件，提出建设大型机焦炉的发展战略。

2003年，由于国内外焦炭市场需求的强刺激，据中国炼焦协会调研有近4000万吨土焦生产又死灰复燃，因此对小土焦、改良焦取缔还需加大力度，坚持不懈。

2. 加强国际合作，开发利用少污染、高效率的炼焦生产工艺技术装备
中国炼焦行业近年来在干熄焦技术、脱硫脱氰技术等方面都取得长足进步，除了大力推进这些技术装备应用外，还需跟踪其它污染少、效率高的炼焦生产技术的进展。

如美国、德国、日本等国家在改进传统水平室式炼焦炉基础上，开发了低污染炼焦新炉型、美国开发应用了“无回收炼焦炉”、德国、法国、意大利、。