摘要：概述了煤化工中煤焦化、氣化、液化、煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電和多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，分析了煤化工產(chǎn)業(yè)面臨的發(fā)展機遇。認(rèn)為，通過煤化工技術(shù)，將煤轉(zhuǎn)化為新的潔凈高效的能源將成為今后研究開發(fā)的方向，規(guī)模大、技術(shù)先進將是煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢。

　　煤炭是我國最主要的能源資源，它不僅是重要的工業(yè)燃料還是重要的化工原料，并有“化工之母”之美稱。但除冶金工業(yè)和化肥工業(yè)中煤的焦化和用于合成氨的煤氣化之外，煤的其他深度化學(xué)轉(zhuǎn)化由于種種原因一直未實現(xiàn)商業(yè)運營。進入21世紀(jì)，環(huán)境保護受到前所未有的重視，潔凈能源安全穩(wěn)定的供應(yīng)也成為一個國家經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的重要條件，這些都為煤炭化學(xué)加工提供了難得的發(fā)展機遇，加快煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已成為煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。為讓廣大讀者較全面地了解我國煤化工產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，組織了這期“煤化工產(chǎn)業(yè)”的專題文章，旨在加快煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進一步延伸煤炭產(chǎn)業(yè)鏈，為國民經(jīng)濟的快速健康發(fā)展奉獻(xiàn)潔凈、高效、可靠的能源。

　　煤化學(xué)加工包括煤的焦化、氣化和液化。主要用于冶金行業(yè)的煤炭焦化和用于制取合成氨的煤炭氣化是傳統(tǒng)的煤化工產(chǎn)業(yè)，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，它們將進一步得到發(fā)展，同時以獲得潔凈能源為主要目的的煤炭液化、煤基代用液體燃料、煤氣化—發(fā)電等煤化工或煤化工能源技術(shù)也越來越引起關(guān)注，并將成為新型煤化工產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要方向。發(fā)展新型煤化工產(chǎn)業(yè)對煤炭行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整及其綜合發(fā)展具有重要意義。

　　1 煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

　　1.1 煤炭焦化

　　焦化工業(yè)是發(fā)展最成熟，最具代表性的煤化工產(chǎn)業(yè)，也是冶金工業(yè)高爐煉鐵、機械工業(yè)鑄造最主要的輔助產(chǎn)業(yè)。目前，全世界的焦炭產(chǎn)量大約為3.2～3.4億t/a，直接消耗原料精煤約4.5億t/a 。受世界鋼鐵產(chǎn)量調(diào)整、高爐噴吹技術(shù)發(fā)展、環(huán)境保護以及生產(chǎn)成本增高等原因影響，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的機械化煉焦能力處于收縮狀態(tài)，焦炭國際貿(mào)易目前為2500萬t/ a。

　　目前，我國焦炭產(chǎn)量約1.2億t/a，居世界第一，直接消耗原料煤占全國煤炭消費總量的 14%。

　　全國有各類機械化焦?fàn)t約750座以上，年設(shè)計煉焦能力約9000萬t/a，其中炭化室高度為4m～5.5m以上的大、中型焦?fàn)t產(chǎn)量約占80%。中國大容積焦?fàn)t（炭化室高≧6m）已實現(xiàn)國產(chǎn)化，煤氣凈化技術(shù)已達(dá)世界先進水平，干熄焦、地面煙塵處理站、污水處理等已進入實用化階段，焦炭質(zhì)量顯著提高，其主要化工產(chǎn)品的精制技術(shù)已達(dá)到或接近世界先進水平。

　　焦炭成為我國的主要出口產(chǎn)品之一，出口量逐年上升，2000年達(dá)到1500t/a，已成為全球最大的焦炭出口國。

　　從20世紀(jì)80年代起，煤炭行業(yè)的煉焦生產(chǎn)得到逐步發(fā)展，其中有的建成向城市或礦區(qū)輸送人工煤氣為主要目的的工廠，有的以焦炭為主要產(chǎn)品。煤炭行業(yè)焦化生產(chǎn)普遍存在的問題是：焦?fàn)t爐型小、以中小型焦?fàn)t為主，受礦區(qū)產(chǎn)煤品種限制、焦炭質(zhì)量調(diào)整提高難度較大，采用干法熄焦、煙塵集中處理等新技術(shù)少，大多數(shù)企業(yè)技術(shù)進步及現(xiàn)代化管理與其他行業(yè)同類工廠相比有較大差距。

　　1.2 煤氣化及其合成技術(shù)

　　1.2.1煤氣化

　　煤氣化技術(shù)是煤化工產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最重要的單元技術(shù)。全世界現(xiàn)有商業(yè)化運行的大規(guī)模氣化爐414臺，額定產(chǎn)氣量446×106Nm3/d，前10名的氣化廠使用魯奇、德士古、殼牌3種爐型，原料是煤、渣油、天然氣，產(chǎn)品是F-T合成油、電或甲醇等。

　　煤氣化技術(shù)在我國被廣泛應(yīng)用于化工、冶金、機械、建材等工業(yè)行業(yè)和生產(chǎn)城市煤氣的企業(yè)，各種氣化爐大約有9000多臺，其中以固定床氣化爐為主。近20年來，我國引進的加壓魯奇爐、德士古水煤漿氣化爐，主要用于生產(chǎn)合成氨、甲醇或城市煤氣。

　　煤氣化技術(shù)的發(fā)展和作用引起國內(nèi)煤炭行業(yè)的關(guān)注?！熬盼濉逼陂g，兗礦集團與國內(nèi)高校、科研機構(gòu)合作，開發(fā)完成了22t/d多噴嘴水煤漿氣化爐中試裝置，并進行了考核試驗。

　　結(jié)果表明：有效氣體成分達(dá)83%，碳轉(zhuǎn)化率>98%，分別比相同條件下的德士古生產(chǎn)裝置高1.5%～2 %、 2%～3%；比煤耗、比氧耗均低于德士古7%。該成果標(biāo)志我國自主開發(fā)的先進氣化技術(shù)取得突破性進展。國內(nèi)氣化技術(shù)引進概況見表1。

　　表1我國煤氣化技術(shù)引進概況（略）

　　1.2.2 煤氣化合成氨

　　以煤為原料、采用煤氣化—合成氨技術(shù)是我國化肥生產(chǎn)的主要方式，目前我國有800多家中小型化肥廠采用水煤氣工藝，共計約4000臺氣化爐，每年消費原料煤（或焦炭）4000多萬t ，合成氨產(chǎn)量約占全國產(chǎn)量的60%。化肥用氣化爐的爐型以UGI型和前蘇聯(lián)的Д型為主，直徑由 2.2m至3.6m不等，該類爐型老化、技術(shù)落后。加壓魯奇爐、德士古爐是近年來引進用于合成氨生產(chǎn)的主要爐型。

　　國外以煤為原料生產(chǎn)化肥的很少，一般都以石油或天然氣為原料；國內(nèi)由于行業(yè)分隔的原因以及煤制合成氨近年來市場的起伏，僅有少數(shù)煤炭集團有煤氣化合成氨（化肥）企業(yè)（或生產(chǎn)線）。

　　

　　1.2.3 煤氣化合成液體燃料(間接液化)

　　20世紀(jì)50年代，南非SASOL公司開始建設(shè)煤氣化—合成燃料油的SASOLI工廠，70年代末、80 年代初相繼建成SASOLII、SASOLIII廠，形成目前世界上最大的煤氣化合成液體燃料企業(yè)。SASOL公司加工原料煤約4500萬t/a，獲合成產(chǎn)品約760萬t/a，其中60%為燃料油。

　　我國從20世紀(jì)50年代就進行了間接液化技術(shù)的開發(fā)研究。80年代開始，中國科學(xué)院山西煤化所系統(tǒng)地進行了鐵基催化劑費托合成生產(chǎn)汽油的技術(shù)開發(fā)，并完成了2000t/a規(guī)模的煤基合成汽油工業(yè)實驗；在鈷基催化劑合成工藝開發(fā)方面，于90年代開始進行了系統(tǒng)的研究與開發(fā)工作，并取得階段性結(jié)果，開發(fā)出3種型號合成柴油鈷基催化劑。針對新型漿態(tài)床合成工藝的催化劑、反應(yīng)器等進行了小型試驗，“十五”期間已立項正在進行1000t/a級間接液化裝置的開發(fā)和試驗，并研制工業(yè)級煤基合成油工藝軟件包。

　　在技術(shù)開發(fā)的同時，國內(nèi)煤炭企業(yè)對引進成熟技術(shù)、建設(shè)煤間接液化工廠做了大量工作。平頂山煤業(yè)集團、寧夏太西集團就建設(shè)間接液化商業(yè)化示范工廠進行了煤種評價試驗和建廠預(yù)可行性研究，并就引進技術(shù)、投融資、立項等做了大量前期工作，目前項目正在論證階段。

　　1.2.4 煤氣化其他產(chǎn)品合成技術(shù)

　　煤通過氣化制得合成氣后，合成不同專用化學(xué)品取決于合成技術(shù)。國內(nèi)外對該類技術(shù)都有較多研究、開發(fā)，有的已進入商業(yè)化運行。

　　甲醇是重要的化工原料，也可作為發(fā)動機代用燃料。世界甲醇生產(chǎn)能力3500萬t/a，產(chǎn)量約2900萬t/a。我國甲醇生產(chǎn)能力約為300萬 t/a，生產(chǎn)企業(yè)約140多家，其中50% 以上為以煤為原料的工藝?！糂P〗與國外相比，國內(nèi)甲醇裝置規(guī)模小，生產(chǎn)工藝落后，特別是以煤為原料的工藝較復(fù)雜、成本偏高，因此缺乏競爭能力。山西晉中地區(qū)對甲醇汽車已做了多年的示范工作?！糂P〗

　　二甲醚作為另外一種代用液體燃料，其技術(shù)發(fā)展受到關(guān)注，有關(guān)研究者認(rèn)為二甲醚可以作為車用柴油替代燃料，也可以替代LPG作為民用燃料。世界二甲醚產(chǎn)量約15萬t/a ，主要由甲醇脫水工藝制得。近期技術(shù)發(fā)展是將合成原料氣在一定條件下用一步法合成二甲醚。

　　1.3  煤炭直接液化

　　通過對煤加熱、加壓氫化直接獲得液體產(chǎn)品的工藝被稱為煤的直接液化。德國建立的以褐煤、煙煤為原料的直接液化工廠到二戰(zhàn)結(jié)束前生產(chǎn)能力達(dá)到420萬t/a。

　　自20世紀(jì)70年代起，德國、美國、日本等主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼開發(fā)煤直接液化新工藝，并相繼完成工業(yè)放大試驗，為工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，代表性技術(shù)有德國IGOR工藝，美國氫煤(H-Coal)工藝，日本NEDOL工藝，這3種工藝都曾進行了百t/d級試驗。

　　我國從70年代末開始煤炭直接液化技術(shù)研究。煤炭科學(xué)研究總院北京煤化所對27個煤種在0.1t/d裝置上進行了53次運轉(zhuǎn)試驗，開發(fā)了高活性的煤液化催化劑，進行了煤液化油的提質(zhì)加工研究，完成了將煤的液化粗油加工成合格的汽油、柴油和航空煤油的試驗?！熬盼濉?期間分別同德國、日本、美國有關(guān)部門和公司合作完成了神華、黑龍江依蘭、云南先鋒建設(shè)煤直接液化廠的預(yù)可行性研究。

　　目前，神華集團煤直接液化一期250萬t/a商業(yè)化示范廠建設(shè)已進入工程前期工作，預(yù)計2005 年建成第一條生產(chǎn)線，年產(chǎn)油品80萬t。國內(nèi)煤炭直接液化研究試驗項目見表1。

　　表1國內(nèi)煤炭直接液化研究試驗項目（圖略）

　　1.4 煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）

　　IGCC是以煤氣化為龍頭的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，該技術(shù)系統(tǒng)將先進煤氣化與發(fā)電技術(shù)嫁接，以實現(xiàn)煤電技術(shù)的高效、低污染和大型化。從20世紀(jì)70年代開始，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家開始有計劃地開展IGCC技術(shù)的開發(fā)研究。美國、荷蘭、西班牙等國相繼建設(shè)了工業(yè)規(guī)模的IGCC示范機組，發(fā)電凈效率可達(dá)43%～45%，污染物排放量和耗水量僅為常規(guī)燃煤電站的1/10和1/2～1/3。國外IGCC示范電站見表2。當(dāng)前的發(fā)展趨勢是以項目大型化來進一步提高發(fā)電效率、降低初期投資、提高商業(yè)運轉(zhuǎn)的可靠性和利用率。國內(nèi)對IGCC的研究始于上世紀(jì)80年代初，90年代組織開展了IGCC電站工程預(yù)可行性研究，對主要工藝進行了技術(shù)經(jīng)濟分析評估?！熬盼濉逼陂g，進行了工藝、煤氣化、熱煤氣凈化等方面的關(guān)鍵技術(shù)研究。目前，在山東煙臺擬以引進方式建設(shè)400MW級IGCC示范電站的前期工作正在進行。

　　

　　1.5 多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)

　　多聯(lián)產(chǎn)是近年來提出的能源轉(zhuǎn)化與化工產(chǎn)品合成相結(jié)合的技術(shù)體系，目的是實現(xiàn)污染物低排放或無排放，實現(xiàn)資源綜合利用和能源有效利用。

　　美國能源部提出的Vision21能源系統(tǒng)綜合了發(fā)展趨勢的需求，以煤氣化為龍頭，煤氣用于制氫、氫用于高溫燃料電池發(fā)電、電池余熱供熱、CO2或其它污染物在原料（燃料）制備階段得到分離和治理。殼牌公司提出的合成氣園的概念就是以煤氣化為核心，將生產(chǎn)化學(xué)品與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電相結(jié)合，同時還生產(chǎn)民用煤氣和供熱。更廣義的多聯(lián)產(chǎn)概念還將煤化工、合成工藝、冶金還原冶煉等組合成整體，或在煤礦區(qū)將能源轉(zhuǎn)化成化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，并使電力或熱力輸送形成一個綜合整體。

　　在多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，原來單獨生產(chǎn)的系統(tǒng)在重新組合中可能被簡化，對原料的要求降低，通過不同工藝的互補而提高總體效率，最終使產(chǎn)品成本降低。

　　我國國內(nèi)科技界、產(chǎn)業(yè)界關(guān)注多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，并進行了系統(tǒng)研究和相關(guān)單項技術(shù)的研究開發(fā)。

　　表2國外IGCC示范電站概況（圖）

　　2 煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求及特點

　　眾多的研究者認(rèn)為：世界已進入能源和化工原料多元化的時代，不同國家或地區(qū)應(yīng)根據(jù)資源和經(jīng)濟發(fā)展的需求選擇現(xiàn)實、優(yōu)質(zhì)的原料和技術(shù)。以煤炭為原料生產(chǎn)化學(xué)品和通過轉(zhuǎn)化生成高效潔凈能源（電力、燃料油等）的技術(shù)將與石油和天然氣化工形成并列競爭的趨勢，煤化工在各成熟單項技術(shù)的支撐下，面臨新的發(fā)展機遇。

　　    我國煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將以發(fā)揮資源優(yōu)勢為基礎(chǔ)，以優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、特別是以優(yōu)化終端能源結(jié)構(gòu)為方向，通過潔凈、高效的途徑，為國民經(jīng)濟發(fā)展和社會進步提供優(yōu)質(zhì)能源保障，其未來發(fā)展具有以下主要特點。

　?。?）除發(fā)展傳統(tǒng)的產(chǎn)品型煤化工（煉焦、合成氨）以外，將以市場為導(dǎo)向，發(fā)展以能源轉(zhuǎn)化型為主的煤化工產(chǎn)業(yè)，建設(shè)能源轉(zhuǎn)化型和產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)型的綜合煤化工廠，如煤炭液化、煤氣化—合成燃料與化工產(chǎn)品或電力、熱力聯(lián)產(chǎn)等。

　?。?）規(guī)模大型化，采用先進技術(shù)。以全球經(jīng)濟一體化為背景，培育世界級煤化工大型企業(yè)，建立具有國際競爭能力的大型工廠，如百萬t級產(chǎn)品的大型煤化工廠。采用國內(nèi)外先進技術(shù)和現(xiàn)代裝備，清潔生產(chǎn)和提供清潔產(chǎn)品，如現(xiàn)代液化工程、先進的合成反應(yīng)工程等。

　　（3）在新的煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，企業(yè)將成為新技術(shù)發(fā)展的主體。企業(yè)投資開發(fā)先進技術(shù)用于技術(shù)更新和技術(shù)進步，同時注重新技術(shù)在國內(nèi)外市場上的商品化。

　?。?）有利于煤炭工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進相關(guān)行業(yè)的技術(shù)聯(lián)合，從而可拉動內(nèi)需，為就業(yè)提供條件，具備先進技術(shù)的煤化工產(chǎn)業(yè)將獲優(yōu)先發(fā)展。

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　　3 發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的機遇及其發(fā)展趨勢

　　隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和全球經(jīng)濟的一體化，我國煤炭行業(yè)、特別是大型煤炭企業(yè)正不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)是其中最為重要的途徑。

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　　3.1 煤炭液化將成為新型煤化工產(chǎn)業(yè)的重要方向

　　石油資源匱乏和國內(nèi)石油供應(yīng)不足已成為我國能源發(fā)展的一個嚴(yán)峻現(xiàn)實，依據(jù)煤質(zhì)和其他綜合條件，發(fā)展煤直接液化和間接液化，已成為國內(nèi)煤炭企業(yè)和產(chǎn)煤地區(qū)關(guān)注的熱點。

　　煤炭液化作為煤炭化學(xué)轉(zhuǎn)化的高技術(shù)，其產(chǎn)業(yè)化將經(jīng)歷一個較長時期的發(fā)展，需要推動解決的問題有：①結(jié)合資源、經(jīng)濟等條件，研究煤炭液化的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃和未來產(chǎn)業(yè)格局；②結(jié)合引進先進技術(shù)，配套、完善、提高工業(yè)化整體成套技術(shù)和裝備，在近期完成工程示范，同時開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工藝和關(guān)鍵裝備；③完善商業(yè)化工廠建設(shè)的投融資機制，拓寬國內(nèi)外投融資渠道；④研究、制定發(fā)展煤炭液化的政策體制；⑤由國家、企業(yè)、科研等共同出資，建立國家級煤炭液化科研和工程技術(shù)開發(fā)基地，培育專業(yè)隊伍。

　　我國煤炭液化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有望在2005年完成以引進技術(shù)為主的1～2個商業(yè)化示范，2010年基本完成自主開發(fā)技術(shù)工程化應(yīng)用示范，2010年后逐步形成煤炭高技術(shù)轉(zhuǎn)化新型產(chǎn)業(yè)。

　　

　　3.2  煤炭氣化在煤化工產(chǎn)業(yè)中占有重要地位

　　開發(fā)先進煤氣化技術(shù)對煤炭行業(yè)發(fā)展煤化工有重要意義。目前，國家有關(guān)部門正在開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)，如多噴嘴水煤漿氣化、干煤粉氣流床氣化等，國內(nèi)引進技術(shù)的項目也在進行。煤炭企業(yè)發(fā)展煤氣化技術(shù)需要在總結(jié)國內(nèi)外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合煤種、煤質(zhì)特點，通過技術(shù)、經(jīng)濟研究，開發(fā)或采用適宜的工藝和爐型，如加壓固定床氣化和液態(tài)排渣氣化等。

　　以往煤炭氣化技術(shù)的發(fā)展以化工行業(yè)為主，煤炭行業(yè)在研究開發(fā)、工程實施、人員等方面都較薄弱，需要加快綜合力量的提高。

　　3.3  煤炭焦化

　　發(fā)達(dá)國家煉焦工業(yè)的收縮以及中國國內(nèi)取消土焦、淘汰小型落后煉焦工藝都為發(fā)展先進、大型焦化工業(yè)提供了新的機會，預(yù)計到2005年我國機焦產(chǎn)量缺口為2000萬t/a，低灰、低硫優(yōu)質(zhì)焦炭在國內(nèi)外市場均有很大的發(fā)展空間。煤炭行業(yè)具有原料、運輸?shù)葍?yōu)勢，特別是擁有優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源的企業(yè)或產(chǎn)煤地區(qū)，如山西、黑龍江七臺河等地區(qū)，具有發(fā)展較大規(guī)模、生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)或特色冶金焦、鑄造焦的條件，可以抓住當(dāng)前機遇，高起點、高水平地推動焦化工業(yè)的發(fā)展。

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　　3. 4 有計劃發(fā)展其他煤化工技術(shù)

　　目前，國內(nèi)發(fā)展煤氣化合成化工產(chǎn)品或替代液體燃料的勢頭很旺，如合成甲醇或進一步加工下游產(chǎn)品（醋酸、醋酐等），合成二甲醚（一步法合成二甲醚技術(shù)正在開發(fā)中）。煤炭企業(yè)發(fā)展煤氣化合成具有原料煤價格較低、有實施大規(guī)模工業(yè)化的實力等優(yōu)勢，但同時也需要充分注重國內(nèi)外市場需求容量、產(chǎn)品應(yīng)用的社會投入、單元技術(shù)的工業(yè)化成熟度以及與石油、天然氣化工的競爭能力等因素，應(yīng)把產(chǎn)品目標(biāo)盡量立足于國內(nèi)市場短缺、替代進口上。

　　多聯(lián)產(chǎn)是一項集多種能源產(chǎn)品和化工產(chǎn)品生產(chǎn)、多個單元工程組合、技術(shù)經(jīng)濟環(huán)境優(yōu)化的煤化工－能源系統(tǒng)，具有靈活多樣的系統(tǒng)組合方式，作為一種關(guān)系未來發(fā)展的概念系統(tǒng)，需要作許多基礎(chǔ)研究和單元技術(shù)開發(fā)工作。

　　 煤炭行業(yè)發(fā)展多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，原料方面可考慮將煤、煤層氣、伴生礦物加工相結(jié)合，工藝方面將煤化工、發(fā)電、建材、冶金等相結(jié)合，產(chǎn)品方面應(yīng)形成化學(xué)品、液體燃料、電力、熱力、煤氣、建筑材料和金屬材料等關(guān)聯(lián)生產(chǎn)，達(dá)到資源、能源的充分利用和循環(huán)生產(chǎn)以及環(huán)境最優(yōu)化、經(jīng)濟效益最大化的目的。

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