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【摘 要】我国的煤炭资源在一次能源中占有很大的分量，决定了我国是一个以煤炭为主要能源的大国。而从煤炭开采到利用的整个环节中，燃煤供电过程中所排放的废气是对生态环境和人类社会产生影响最大的来源，是在燃煤发电过程中亟须解决的问题。而山西省作为煤炭资源大省，利用煤炭发电成为电力的主要来源。本文研究的目标是了解山西省燃煤发电环节有关产生废气的来源和严重程度，确立燃煤供电环节排放的相关废气对环境施加的负荷，以查明造成重大环境影响的关键性因素，从而明确减排调控的基本方向和相关措施，减少在燃煤供电相关环节废气排放的环境污染状况，使山西省环境现状得到切实的改善。本文在系统回顾燃煤供电环节废气排放及国内外相关领域研究现状的基础上，结合山西省燃煤供电相关环节，对煤炭在燃烧环节相关废气的排放情况做了系统的分析，然后对燃煤供电环节废气排放的环境影响做出了分析与评价，并且从燃煤供电环节提高效率角度分析如何降低燃煤供电环节对环境的影响。
【关键词】煤炭 燃煤供电环节 废气排放 效率
当今社会，经济迅猛发展，同时工业化进程加快，必须有充足可靠的能源供应作后盾。山西省“富煤、贫油、少气”的能源禀赋结构，决定了煤炭在山西省能源结构中独一无二的地位。一次能源以煤炭为主的基本格局在山西省很长时期内不会改变，因此也决定了发电以燃煤为主的基本格局，这也是山西省以至于我国一次能源利用主流不同于国际上其他国家的显著特征。尽管水电、太阳能、风电等可再生资源及核能发展迅速且拥有先进的技术支持，但其总量较少，要满足经济快速可持续增长的需要，在当今及今后相当长的一段时间内仍要依靠山西省蕴藏较丰富的一次能源——煤炭。介于此，本文将就燃煤供电的相关环节产生的废气进行探讨。
一 山西省燃煤供电废气排放的现状
众所周知，燃煤供电是我国社会经济发展中最有保障、最可靠的电力来源，同时这种模式对生态环境也造成重大影响。燃煤供电环節主要排放的污染物有CO2、SO2、NOx以及大量的灰尘，引起局部地区以致于全球的环境效应，造成臭氧层破坏、酸雨、全球变暖等环境问题，对自然生态环境和人类社会产生重大影响。据环保局的统计，目前，全国来自煤炭燃烧释放的污染物中，总悬浮颗粒物（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，山西省用于发电的煤炭占总煤炭的32.93%，而燃煤供电在所有煤炭对环境污染中名列前茅。目前，我国空气污染超过二级标准的城市已占到被监测城市的34%，全国的酸雨面积已占到我国国土面积的30%。而山西省有5个城市包括在全国十大空气污染严重城市中。《2006年山西省环境公报》显示，山西省城镇空气污染相当严重，为此全省开展了环境空气监测项目，对全省15个城镇的监测数据中显示，没有一个城镇环境空气质量的年均综合污染指数达到国家二级标准，达到三级标准的也仅有侯马市，其余的14个城镇均劣于国家三级标准。全国的113个大气污染重点防治城市中，山西省的太原、阳泉、大同、长治、临汾几个城市均为劣三级标准城市。
二 燃煤供电环节的环境污染
1.燃煤供电环节清单分析
煤炭的燃烧是燃煤供电的主要环节，经过调研搜集到山西省沁水发电厂的相关数据如下：该厂始建于1966年，当时为“三线”战备电厂，隶属原晋东南地区行署。1984年8月下放沁水县政府管辖。经过两次扩建后，1999年装机容量为4×6000kW，配置四台35t/h锅炉，年发电能力1.4亿kwh。
2.燃煤发电环节的大气污染和大气污染物
在燃煤供电的环节，燃烧了大量含有高硫、高灰的劣质煤，甚至是煤矸石，它是我国最大的空气污染源。而山西作为最大的燃煤供电省份之一，空气污染程度显而易见。燃烧产生的大气污染物有SO2、CO2、CO、NOx和悬浮颗粒物等。其直接后果是：山西省的灰尘、SO2等排放量均位居全国燃煤发电行业排放量的首位。在山西省，燃煤发电中SO2的排放量居全省前5位的城市依次是朔州、大同、运城、长治、阳泉，它们的排放量占全省SO2排放量的53.73%。
第一，SO2物的排放。煤炭燃料时与空气中氧气反应生成CO和CO2。CO2虽属于无毒气体，但它会给环境带来温室效应，CO是一种无色有毒气体，主要是由燃料的不完全燃烧生成的。
第二，二氧化硫的排放。由于煤炭中大约80%的硫是可燃的，故煤炭在燃烧过程中将其大部分硫分以SO2的形式排放到大气中。据国家环保局的统计，1995年中国SO2的排放量达2370万吨，超过美国，一度成为世界第一排放大国，其中大约90%的SO2是在燃煤过程中排放的，而燃煤供电的SO2排放又在全国排放SO2行业中居首位，以至于中国已经成为世界第三酸雨大区，酸雨区域覆盖面积已达全国总面积的三分之一。在“世界环境日”来临之际，2011年5月31日，山西省环保厅对外正式发布了2010年全省的环境状况公报：SO2排放量是124.92万吨，与2009年相比净消减1.92万吨，其消减率达到1.51%。
第三，氮氧化物的排放。燃煤供电产生的NOx主要以N2O和NO2两种形式存在，其中N2O占到总量的90%以上，属于氮氧化物的不完全燃烧生成的。就NOx对环境造成的影响情况而言，它是形成光化学烟雾的罪魁祸首；此外，它也是形成酸雨的重要物质之一。
第四，可吸入颗粒物的排放。燃煤过程中产生的颗粒物主要包括微量金属、灰粒子、烟尘和HC等。随着燃煤发电规模的日益加大，煤的燃烧量也呈上升趋势，燃煤发电可吸入颗粒物的排放量呈现日益高升的趋势。在2003年，燃煤发电行业在生产过程中排放到环境中的可吸入颗粒物居全国各行业之首；而山西省作为燃煤供电主要要省份，毋庸置疑，其燃煤过程中可吸入颗粒的排放量更大，受该因素的影响，山西省患有肺病、呼吸道感染等疾病的人逐年上升。对人们的寿命构成严重威胁。
通过计算可以得出山西省沁水发电厂在发电过程中每燃烧1kg煤炭所产生的大气污染物排放量（g），则煤炭燃烧环节主要大气污染物的排放量如表2所示。 3.燃煤供电环节清单分析结果的解释
表2显示了燃煤供电环节的污染气体排放情况，具体分析结果如下。
第一，在所有的污染气体排放中，CO2排放所占比例最大，占到所排放气体的87.27%，而CO2是主要的温室效应气体，大量CO2碳气体的排放，造成全球气候变暖，大量冰川融化，海平面上升，使得在高温下容易生长的病毒繁衍，造成许多地区的病毒性疾病及灾害。
第二，SO2是燃煤过程中污染气体排放位居第二的气体，占到所排放气体的5.95%，而SO2是造成酸雨的主要元凶，大量SO2的排放加深了土地酸化，酸雨还有加速土壤矿物营养元素的流失的效应，改变了土壤结构，试图让贫瘠化程度加深，影响农作物的正常生长；酸雨还可能诱发病虫害，使农作物不能正常生长而减产，蔬菜、大豆受酸雨影响后蛋白质含量降低，使营养成分受损。
4.排放的污染气体对环境影响的分类
污染气体的排放对环境会产生不同程度的影响，根据气体对环境影响的不同分类，再对环境影响对环境产生的效应进行阐述，以便于因污染气体的排放对生态环境和人类生存以及动植物的正常生长造成的后果做客观分析与评价。污染物的因果关系分析见图1。
图1反映了在燃煤供电过程中所排放的污染气体对环境带来的影响，经过归纳后，包括富营养化、全球变暖，土壤酸化、光化学烟雾和臭氧消耗五种影响因素会在不同程度上对人类健康、生态系统的破坏、物种繁殖与消亡、农作物的产量、草木植被的破坏、海洋生物等方面产生不同程度严重的影响。
三 降低燃煤供电过程中废气排放对环境影响的途径
随着社会经济的不断发展，我国对电力的需求有增无减，而且增幅有加大的趋势，而我国是一个煤炭资源大国，燃煤发电在电力生产上占有较大比重，因此，想要通过降低火力发电量的方式来降低燃煤发电过程中的废气排放量是不现实的。只有提高燃煤发电系统的效率，才是在燃煤发电过程中减少废气排放的有效途径。
参考文献
[1]齐建国、刘满强.21世纪技术经济学[M].武汉：华中科技大学出版社，2010
[2]国家统计局能源统计司.中国能源统计年鉴2011[M].北京：中国统计出版社，2011
[3]AN Zhong-fu，LI Xiang，LIU Yan，HAN Yong.Game Models and Solutions in the Competitive Electricity Market[J].電工技术学报，2004（6）
【关键词】煤炭 燃煤供电环节 废气排放 效率
当今社会，经济迅猛发展，同时工业化进程加快，必须有充足可靠的能源供应作后盾。山西省“富煤、贫油、少气”的能源禀赋结构，决定了煤炭在山西省能源结构中独一无二的地位。一次能源以煤炭为主的基本格局在山西省很长时期内不会改变，因此也决定了发电以燃煤为主的基本格局，这也是山西省以至于我国一次能源利用主流不同于国际上其他国家的显著特征。尽管水电、太阳能、风电等可再生资源及核能发展迅速且拥有先进的技术支持，但其总量较少，要满足经济快速可持续增长的需要，在当今及今后相当长的一段时间内仍要依靠山西省蕴藏较丰富的一次能源——煤炭。介于此，本文将就燃煤供电的相关环节产生的废气进行探讨。
一 山西省燃煤供电废气排放的现状
众所周知，燃煤供电是我国社会经济发展中最有保障、最可靠的电力来源，同时这种模式对生态环境也造成重大影响。燃煤供电环節主要排放的污染物有CO2、SO2、NOx以及大量的灰尘，引起局部地区以致于全球的环境效应，造成臭氧层破坏、酸雨、全球变暖等环境问题，对自然生态环境和人类社会产生重大影响。据环保局的统计，目前，全国来自煤炭燃烧释放的污染物中，总悬浮颗粒物（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，山西省用于发电的煤炭占总煤炭的32.93%，而燃煤供电在所有煤炭对环境污染中名列前茅。目前，我国空气污染超过二级标准的城市已占到被监测城市的34%，全国的酸雨面积已占到我国国土面积的30%。而山西省有5个城市包括在全国十大空气污染严重城市中。《2006年山西省环境公报》显示，山西省城镇空气污染相当严重，为此全省开展了环境空气监测项目，对全省15个城镇的监测数据中显示，没有一个城镇环境空气质量的年均综合污染指数达到国家二级标准，达到三级标准的也仅有侯马市，其余的14个城镇均劣于国家三级标准。全国的113个大气污染重点防治城市中，山西省的太原、阳泉、大同、长治、临汾几个城市均为劣三级标准城市。
二 燃煤供电环节的环境污染
1.燃煤供电环节清单分析
煤炭的燃烧是燃煤供电的主要环节，经过调研搜集到山西省沁水发电厂的相关数据如下：该厂始建于1966年，当时为“三线”战备电厂，隶属原晋东南地区行署。1984年8月下放沁水县政府管辖。经过两次扩建后，1999年装机容量为4×6000kW，配置四台35t/h锅炉，年发电能力1.4亿kwh。
2.燃煤发电环节的大气污染和大气污染物
在燃煤供电的环节，燃烧了大量含有高硫、高灰的劣质煤，甚至是煤矸石，它是我国最大的空气污染源。而山西作为最大的燃煤供电省份之一，空气污染程度显而易见。燃烧产生的大气污染物有SO2、CO2、CO、NOx和悬浮颗粒物等。其直接后果是：山西省的灰尘、SO2等排放量均位居全国燃煤发电行业排放量的首位。在山西省，燃煤发电中SO2的排放量居全省前5位的城市依次是朔州、大同、运城、长治、阳泉，它们的排放量占全省SO2排放量的53.73%。
第一，SO2物的排放。煤炭燃料时与空气中氧气反应生成CO和CO2。CO2虽属于无毒气体，但它会给环境带来温室效应，CO是一种无色有毒气体，主要是由燃料的不完全燃烧生成的。
第二，二氧化硫的排放。由于煤炭中大约80%的硫是可燃的，故煤炭在燃烧过程中将其大部分硫分以SO2的形式排放到大气中。据国家环保局的统计，1995年中国SO2的排放量达2370万吨，超过美国，一度成为世界第一排放大国，其中大约90%的SO2是在燃煤过程中排放的，而燃煤供电的SO2排放又在全国排放SO2行业中居首位，以至于中国已经成为世界第三酸雨大区，酸雨区域覆盖面积已达全国总面积的三分之一。在“世界环境日”来临之际，2011年5月31日，山西省环保厅对外正式发布了2010年全省的环境状况公报：SO2排放量是124.92万吨，与2009年相比净消减1.92万吨，其消减率达到1.51%。
第三，氮氧化物的排放。燃煤供电产生的NOx主要以N2O和NO2两种形式存在，其中N2O占到总量的90%以上，属于氮氧化物的不完全燃烧生成的。就NOx对环境造成的影响情况而言，它是形成光化学烟雾的罪魁祸首；此外，它也是形成酸雨的重要物质之一。
第四，可吸入颗粒物的排放。燃煤过程中产生的颗粒物主要包括微量金属、灰粒子、烟尘和HC等。随着燃煤发电规模的日益加大，煤的燃烧量也呈上升趋势，燃煤发电可吸入颗粒物的排放量呈现日益高升的趋势。在2003年，燃煤发电行业在生产过程中排放到环境中的可吸入颗粒物居全国各行业之首；而山西省作为燃煤供电主要要省份，毋庸置疑，其燃煤过程中可吸入颗粒的排放量更大，受该因素的影响，山西省患有肺病、呼吸道感染等疾病的人逐年上升。对人们的寿命构成严重威胁。
通过计算可以得出山西省沁水发电厂在发电过程中每燃烧1kg煤炭所产生的大气污染物排放量（g），则煤炭燃烧环节主要大气污染物的排放量如表2所示。 3.燃煤供电环节清单分析结果的解释
表2显示了燃煤供电环节的污染气体排放情况，具体分析结果如下。
第一，在所有的污染气体排放中，CO2排放所占比例最大，占到所排放气体的87.27%，而CO2是主要的温室效应气体，大量CO2碳气体的排放，造成全球气候变暖，大量冰川融化，海平面上升，使得在高温下容易生长的病毒繁衍，造成许多地区的病毒性疾病及灾害。
第二，SO2是燃煤过程中污染气体排放位居第二的气体，占到所排放气体的5.95%，而SO2是造成酸雨的主要元凶，大量SO2的排放加深了土地酸化，酸雨还有加速土壤矿物营养元素的流失的效应，改变了土壤结构，试图让贫瘠化程度加深，影响农作物的正常生长；酸雨还可能诱发病虫害，使农作物不能正常生长而减产，蔬菜、大豆受酸雨影响后蛋白质含量降低，使营养成分受损。
4.排放的污染气体对环境影响的分类
污染气体的排放对环境会产生不同程度的影响，根据气体对环境影响的不同分类，再对环境影响对环境产生的效应进行阐述，以便于因污染气体的排放对生态环境和人类生存以及动植物的正常生长造成的后果做客观分析与评价。污染物的因果关系分析见图1。
图1反映了在燃煤供电过程中所排放的污染气体对环境带来的影响，经过归纳后，包括富营养化、全球变暖，土壤酸化、光化学烟雾和臭氧消耗五种影响因素会在不同程度上对人类健康、生态系统的破坏、物种繁殖与消亡、农作物的产量、草木植被的破坏、海洋生物等方面产生不同程度严重的影响。
三 降低燃煤供电过程中废气排放对环境影响的途径
随着社会经济的不断发展，我国对电力的需求有增无减，而且增幅有加大的趋势，而我国是一个煤炭资源大国，燃煤发电在电力生产上占有较大比重，因此，想要通过降低火力发电量的方式来降低燃煤发电过程中的废气排放量是不现实的。只有提高燃煤发电系统的效率，才是在燃煤发电过程中减少废气排放的有效途径。
参考文献
[1]齐建国、刘满强.21世纪技术经济学[M].武汉：华中科技大学出版社，2010
[2]国家统计局能源统计司.中国能源统计年鉴2011[M].北京：中国统计出版社，2011
[3]AN Zhong-fu，LI Xiang，LIU Yan，HAN Yong.Game Models and Solutions in the Competitive Electricity Market[J].電工技术学报，2004（6）