【摘 要】我國(guó)的煤炭資源在一次能源中占有很大的分量，決定了我國(guó)是一個(gè)以煤炭為主要能源的大國(guó)。而從煤炭開(kāi)采到利用的整個(gè)環(huán)節(jié)中，燃煤供電過(guò)程中所排放的廢氣是對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生影響最大的來(lái)源，是在燃煤發(fā)電過(guò)程中亟須解決的問(wèn)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(lái)源。本文研究的目標(biāo)是了解山西省燃煤發(fā)電環(huán)節(jié)有關(guān)產(chǎn)生廢氣的來(lái)源和嚴(yán)重程度，確立燃煤供電環(huán)節(jié)排放的相關(guān)廢氣對(duì)環(huán)境施加的負(fù)荷，以查明造成重大環(huán)境影響的關(guān)鍵性因素，從而明確減排調(diào)控的基本方向和相關(guān)措施，減少在燃煤供電相關(guān)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(shí)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(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合山西省燃煤供電相關(guān)環(huán)節(jié)，對(duì)煤炭在燃燒環(huán)節(jié)相關(guān)廢氣的排放情況做了系統(tǒng)的分析，然后對(duì)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(píng)價(jià)，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(duì)環(huán)境的影響。
　　【關(guān)鍵詞】煤炭 燃煤供電環(huán)節(jié) 廢氣排放 效率
　　當(dāng)今社會(huì)，經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，同時(shí)工業(yè)化進(jìn)程加快，必須有充足可靠的能源供應(yīng)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(dú)一無(wú)二的地位。一次能源以煤炭為主的基本格局在山西省很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)不會(huì)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(guó)一次能源利用主流不同于國(guó)際上其他國(guó)家的顯著特征。盡管水電、太陽(yáng)能、風(fēng)電等可再生資源及核能發(fā)展迅速且擁有先進(jìn)的技術(shù)支持，但其總量較少，要滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)快速可持續(xù)增長(zhǎng)的需要，在當(dāng)今及今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)仍要依靠山西省蘊(yùn)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(guān)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)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(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最有保障、最可靠的電力來(lái)源，同時(shí)這種模式對(duì)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(yīng)，造成臭氧層破壞、酸雨、全球變暖等環(huán)境問(wèn)題，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)社會(huì)產(chǎn)生重大影響。據(jù)環(huán)保局的統(tǒng)計(jì)，目前，全國(guó)來(lái)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(duì)環(huán)境污染中名列前茅。目前，我國(guó)空氣污染超過(guò)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的城市已占到被監(jiān)測(cè)城市的34%，全國(guó)的酸雨面積已占到我國(guó)國(guó)土面積的30%。而山西省有5個(gè)城市包括在全國(guó)十大空氣污染嚴(yán)重城市中?！?006年山西省環(huán)境公報(bào)》顯示，山西省城鎮(zhèn)空氣污染相當(dāng)嚴(yán)重，為此全省開(kāi)展了環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，對(duì)全省15個(gè)城鎮(zhèn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中顯示，沒(méi)有一個(gè)城鎮(zhèn)環(huán)境空氣質(zhì)量的年均綜合污染指數(shù)達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的也僅有侯馬市，其余的14個(gè)城鎮(zhèn)均劣于國(guó)家三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。全國(guó)的113個(gè)大氣污染重點(diǎn)防治城市中，山西省的太原、陽(yáng)泉、大同、長(zhǎng)治、臨汾幾個(gè)城市均為劣三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)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(guò)調(diào)研搜集到山西省沁水發(fā)電廠的相關(guān)數(shù)據(jù)如下：該廠始建于1966年，當(dāng)時(shí)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(guò)兩次擴(kuò)建后，1999年裝機(jī)容量為4×6000kW，配置四臺(tái)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(guó)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(jiàn)。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(guó)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(yùn)城、長(zhǎng)治、陽(yáng)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(shí)與空氣中氧氣反應(yīng)生成CO和CO2。CO2雖屬于無(wú)毒氣體，但它會(huì)給環(huán)境帶來(lái)溫室效應(yīng)，CO是一種無(wú)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(guò)程中將其大部分硫分以SO2的形式排放到大氣中。據(jù)國(guó)家環(huán)保局的統(tǒng)計(jì)，1995年中國(guó)SO2的排放量達(dá)2370萬(wàn)噸，超過(guò)美國(guó)，一度成為世界第一排放大國(guó)，其中大約90%的SO2是在燃煤過(guò)程中排放的，而燃煤供電的SO2排放又在全國(guó)排放SO2行業(yè)中居首位，以至于中國(guó)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(dá)全國(guó)總面積的三分之一。在“世界環(huán)境日”來(lái)臨之際，2011年5月31日，山西省環(huán)保廳對(duì)外正式發(fā)布了2010年全省的環(huán)境狀況公報(bào)：SO2排放量是124.92萬(wàn)噸，與2009年相比凈消減1.92萬(wàn)噸，其消減率達(dá)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(duì)環(huán)境造成的影響情況而言，它是形成光化學(xué)煙霧的罪魁禍?zhǔn)?；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(guò)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(shì)，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(shì)。在2003年，燃煤發(fā)電行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中排放到環(huán)境中的可吸入顆粒物居全國(guó)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(guò)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(duì)人們的壽命構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
　　通過(guò)計(jì)算可以得出山西省沁水發(fā)電廠在發(fā)電過(guò)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(yīng)氣體，大量CO2碳?xì)怏w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(zhǎng)的病毒繁衍，造成許多地區(qū)的病毒性疾病及災(zāi)害。
　　第二，SO2是燃煤過(guò)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(yíng)養(yǎng)元素的流失的效應(yīng)，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(zhǎng)；酸雨還可能誘發(fā)病蟲(chóng)害，使農(nóng)作物不能正常生長(zhǎng)而減產(chǎn)，蔬菜、大豆受酸雨影響后蛋白質(zhì)含量降低，使?fàn)I養(yǎng)成分受損。
　　4.排放的污染氣體對(duì)環(huán)境影響的分類(lèi)
　　污染氣體的排放對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，根據(jù)氣體對(duì)環(huán)境影響的不同分類(lèi)，再對(duì)環(huán)境影響對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的效應(yīng)進(jìn)行闡述，以便于因污染氣體的排放對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)生存以及動(dòng)植物的正常生長(zhǎng)造成的后果做客觀分析與評(píng)價(jià)。污染物的因果關(guān)系分析見(jiàn)圖1。
　　圖1反映了在燃煤供電過(guò)程中所排放的污染氣體對(duì)環(huán)境帶來(lái)的影響，經(jīng)過(guò)歸納后，包括富營(yíng)養(yǎng)化、全球變暖，土壤酸化、光化學(xué)煙霧和臭氧消耗五種影響因素會(huì)在不同程度上對(duì)人類(lèi)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(yán)重的影響。
　　三 降低燃煤供電過(guò)程中廢氣排放對(duì)環(huán)境影響的途徑
　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)對(duì)電力的需求有增無(wú)減，而且增幅有加大的趨勢(shì)，而我國(guó)是一個(gè)煤炭資源大國(guó)，燃煤發(fā)電在電力生產(chǎn)上占有較大比重，因此，想要通過(guò)降低火力發(fā)電量的方式來(lái)降低燃煤發(fā)電過(guò)程中的廢氣排放量是不現(xiàn)實(shí)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(guò)程中減少?gòu)U氣排放的有效途徑。
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