淺談山西省燃煤供電廢氣排放情況

　　【摘 要】我國的煤炭資源在一次能源中占有很大的分量，決定了我國是一個以煤炭為主要能源的大國。而從煤炭開采到利用的整個環(huán)節(jié)中，燃煤供電過程中所排放的廢氣是對生態(tài)環(huán)境和人類社會產(chǎn)生影響最大的來源，是在燃煤發(fā)電過程中亟須解決的問題。而山西省作為煤炭資源大省，利用煤炭發(fā)電成為電力的主要來源。本文研究的目標是了解山西省燃煤發(fā)電環(huán)節(jié)有關產(chǎn)生廢氣的來源和嚴重程度，確立燃煤供電環(huán)節(jié)排放的相關廢氣對環(huán)境施加的負荷，以查明造成重大環(huán)境影響的關鍵性因素，從而明確減排調(diào)控的基本方向和相關措施，減少在燃煤供電相關環(huán)節(jié)廢氣排放的環(huán)境污染狀況，使山西省環(huán)境現(xiàn)狀得到切實的改善。本文在系統(tǒng)回顧燃煤供電環(huán)節(jié)廢氣排放及國內(nèi)外相關領域研究現(xiàn)狀的基礎上，結(jié)合山西省燃煤供電相關環(huán)節(jié)，對煤炭在燃燒環(huán)節(jié)相關廢氣的排放情況做了系統(tǒng)的分析，然后對燃煤供電環(huán)節(jié)廢氣排放的環(huán)境影響做出了分析與評價，并且從燃煤供電環(huán)節(jié)提高效率角度分析如何降低燃煤供電環(huán)節(jié)對環(huán)境的影響。
　　【關鍵詞】煤炭 燃煤供電環(huán)節(jié) 廢氣排放 效率
　　當今社會，經(jīng)濟迅猛發(fā)展，同時工業(yè)化進程加快，必須有充足可靠的能源供應作后盾。山西省“富煤、貧油、少氣”的能源稟賦結(jié)構(gòu)，決定了煤炭在山西省能源結(jié)構(gòu)中獨一無二的地位。一次能源以煤炭為主的基本格局在山西省很長時期內(nèi)不會改變，因此也決定了發(fā)電以燃煤為主的基本格局，這也是山西省以至于我國一次能源利用主流不同于國際上其他國家的顯著特征。盡管水電、太陽能、風電等可再生資源及核能發(fā)展迅速且擁有先進的技術支持，但其總量較少，要滿足經(jīng)濟快速可持續(xù)增長的需要，在當今及今后相當長的一段時間內(nèi)仍要依靠山西省蘊藏較豐富的一次能源——煤炭。介于此，本文將就燃煤供電的相關環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢氣進行探討。
　　一 山西省燃煤供電廢氣排放的現(xiàn)狀
　　眾所周知，燃煤供電是我國社會經(jīng)濟發(fā)展中最有保障、最可靠的電力來源，同時這種模式對生態(tài)環(huán)境也造成重大影響。燃煤供電環(huán)節(jié)主要排放的污染物有CO2、SO2、NOx以及大量的灰塵，引起局部地區(qū)以致于全球的環(huán)境效應，造成臭氧層破壞、酸雨、全球變暖等環(huán)境問題，對自然生態(tài)環(huán)境和人類社會產(chǎn)生重大影響。據(jù)環(huán)保局的統(tǒng)計，目前，全國來自煤炭燃燒釋放的污染物中，總懸浮顆粒物（SP）占到70%以上，SO2占到90%以上，NOx占到67%以上，COx占到85%以上。2009年，山西省用于發(fā)電的煤炭占總煤炭的32.93%，而燃煤供電在所有煤炭對環(huán)境污染中名列前茅。目前，我國空氣污染超過二級標準的城市已占到被監(jiān)測城市的34%，全國的酸雨面積已占到我國國土面積的30%。而山西省有5個城市包括在全國十大空氣污染嚴重城市中。《2006年山西省環(huán)境公報》顯示，山西省城鎮(zhèn)空氣污染相當嚴重，為此全省開展了環(huán)境空氣監(jiān)測項目，對全省15個城鎮(zhèn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)中顯示，沒有一個城鎮(zhèn)環(huán)境空氣質(zhì)量的年均綜合污染指數(shù)達到國家二級標準，達到三級標準的也僅有侯馬市，其余的14個城鎮(zhèn)均劣于國家三級標準。全國的113個大氣污染重點防治城市中，山西省的太原、陽泉、大同、長治、臨汾幾個城市均為劣三級標準城市。
　　二 燃煤供電環(huán)節(jié)的環(huán)境污染
　　1.燃煤供電環(huán)節(jié)清單分析
　　煤炭的燃燒是燃煤供電的主要環(huán)節(jié)，經(jīng)過調(diào)研搜集到山西省沁水發(fā)電廠的相關數(shù)據(jù)如下：該廠始建于1966年，當時為“三線”戰(zhàn)備電廠，隸屬原晉東南地區(qū)行署。1984年8月下放沁水縣政府管轄。經(jīng)過兩次擴建后，1999年裝機容量為4×6000kW，配置四臺35t/h鍋爐，年發(fā)電能力1.4億kwh。
　　2.燃煤發(fā)電環(huán)節(jié)的大氣污染和大氣污染物
　　在燃煤供電的環(huán)節(jié)，燃燒了大量含有高硫、高灰的劣質(zhì)煤，甚至是煤矸石，它是我國最大的空氣污染源。而山西作為最大的燃煤供電省份之一，空氣污染程度顯而易見。燃燒產(chǎn)生的大氣污染物有SO2、CO2、CO、NOx和懸浮顆粒物等。其直接后果是：山西省的灰塵、SO2等排放量均位居全國燃煤發(fā)電行業(yè)排放量的首位。在山西省，燃煤發(fā)電中SO2的排放量居全省前5位的城市依次是朔州、大同、運城、長治、陽泉，它們的排放量占全省SO2排放量的53.73%。
　　第一，SO2物的排放。煤炭燃料時與空氣中氧氣反應生成CO和CO2。CO2雖屬于無毒氣體，但它會給環(huán)境帶來溫室效應，CO是一種無色有毒氣體，主要是由燃料的不完全燃燒生成的。
　　第二，二氧化硫的排放。由于煤炭中大約80%的硫是可燃的，故煤炭在燃燒過程中將其大部分硫分以SO2的形式排放到大氣中。據(jù)國家環(huán)保局的統(tǒng)計，1995年中國SO2的排放量達2370萬噸，超過美國，一度成為世界第一排放大國，其中大約90%的SO2是在燃煤過程中排放的，而燃煤供電的SO2排放又在全國排放SO2行業(yè)中居首位，以至于中國已經(jīng)成為世界第三酸雨大區(qū)，酸雨區(qū)域覆蓋面積已達全國總面積的三分之一。在“世界環(huán)境日”來臨之際，2011年5月31日，山西省環(huán)保廳對外正式發(fā)布了2010年全省的環(huán)境狀況公報：SO2排放量是124.92萬噸，與2009年相比凈消減1.92萬噸，其消減率達到1.51%。
　　第三，氮氧化物的排放。燃煤供電產(chǎn)生的NOx主要以N2O和NO2兩種形式存在，其中N2O占到總量的90%以上，屬于氮氧化物的不完全燃燒生成的。就NOx對環(huán)境造成的影響情況而言，它是形成光化學煙霧的罪魁禍首；此外，它也是形成酸雨的重要物質(zhì)之一。
　　第四，可吸入顆粒物的排放。燃煤過程中產(chǎn)生的顆粒物主要包括微量金屬、灰粒子、煙塵和HC等。隨著燃煤發(fā)電規(guī)模的日益加大，煤的燃燒量也呈上升趨勢，燃煤發(fā)電可吸入顆粒物的排放量呈現(xiàn)日益高升的趨勢。在2003年，燃煤發(fā)電行業(yè)在生產(chǎn)過程中排放到環(huán)境中的可吸入顆粒物居全國各行業(yè)之首；而山西省作為燃煤供電主要要省份，毋庸置疑，其燃煤過程中可吸入顆粒的排放量更大，受該因素的影響，山西省患有肺病、呼吸道感染等疾病的人逐年上升。對人們的壽命構(gòu)成嚴重威脅。
　　通過計算可以得出山西省沁水發(fā)電廠在發(fā)電過程中每燃燒1kg煤炭所產(chǎn)生的大氣污染物排放量（g），則煤炭燃燒環(huán)節(jié)主要大氣污染物的排放量如表2所示。
　　3.燃煤供電環(huán)節(jié)清單分析結(jié)果的解釋
　　表2顯示了燃煤供電環(huán)節(jié)的污染氣體排放情況，具體分析結(jié)果如下。
　　第一，在所有的污染氣體排放中，CO2排放所占比例最大，占到所排放氣體的87.27%，而CO2是主要的溫室效應氣體，大量CO2碳氣體的排放，造成全球氣候變暖，大量冰川融化，海平面上升，使得在高溫下容易生長的病毒繁衍，造成許多地區(qū)的病毒性疾病及災害。
　　第二，SO2是燃煤過程中污染氣體排放位居第二的氣體，占到所排放氣體的5.95%，而SO2是造成酸雨的主要元兇，大量SO2的排放加深了土地酸化，酸雨還有加速土壤礦物營養(yǎng)元素的流失的效應，改變了土壤結(jié)構(gòu)，試圖讓貧瘠化程度加深，影響農(nóng)作物的正常生長；酸雨還可能誘發(fā)病蟲害，使農(nóng)作物不能正常生長而減產(chǎn)，蔬菜、大豆受酸雨影響后蛋白質(zhì)含量降低，使營養(yǎng)成分受損。
　　4.排放的污染氣體對環(huán)境影響的分類
　　污染氣體的排放對環(huán)境會產(chǎn)生不同程度的影響，根據(jù)氣體對環(huán)境影響的不同分類，再對環(huán)境影響對環(huán)境產(chǎn)生的效應進行闡述，以便于因污染氣體的排放對生態(tài)環(huán)境和人類生存以及動植物的正常生長造成的后果做客觀分析與評價。污染物的因果關系分析見圖1。
　　圖1反映了在燃煤供電過程中所排放的污染氣體對環(huán)境帶來的影響，經(jīng)過歸納后，包括富營養(yǎng)化、全球變暖，土壤酸化、光化學煙霧和臭氧消耗五種影響因素會在不同程度上對人類健康、生態(tài)系統(tǒng)的破壞、物種繁殖與消亡、農(nóng)作物的產(chǎn)量、草木植被的破壞、海洋生物等方面產(chǎn)生不同程度嚴重的影響。
　　三 降低燃煤供電過程中廢氣排放對環(huán)境影響的途徑
　　隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國對電力的需求有增無減，而且增幅有加大的趨勢，而我國是一個煤炭資源大國，燃煤發(fā)電在電力生產(chǎn)上占有較大比重，因此，想要通過降低火力發(fā)電量的方式來降低燃煤發(fā)電過程中的廢氣排放量是不現(xiàn)實的。只有提高燃煤發(fā)電系統(tǒng)的效率，才是在燃煤發(fā)電過程中減少廢氣排放的有效途徑。
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