煤炭開(kāi)采利用環(huán)境問(wèn)題及潔凈煤技術(shù)應(yīng)用

丁江林

（云南煤礦安全技術(shù)中心，云南 昆明 650205）

1 潔凈煤技術(shù)發(fā)展的必要性

生產(chǎn)和消費(fèi)安全高效的潔凈煤是未來(lái)煤炭發(fā)展的大趨勢(shì),中國(guó)政府在《中國(guó)21世紀(jì)議程》中,更將發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)作為實(shí)施中國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施的重要組成部分，上述這些都對(duì)煤炭企業(yè)提出了挑戰(zhàn),因此,發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)已勢(shì)在必行。

2 中國(guó)煤炭開(kāi)采利用帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題

2.1 酸雨危害

我國(guó)大氣污染屬煤煙型污染，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)是形成以城市為中心的大氣污染的重要原因，排入大氣中的90%的SO2、70%的煙塵、85%的CO2來(lái)自于燃煤。大氣污染對(duì)人體與動(dòng)植物生存危害很大。一個(gè)成年人每天要呼吸1萬(wàn)升空氣，這些大氣污染物將刺激呼吸道粘膜，引起上呼吸道炎癥；刺激眼睛，引起結(jié)膜炎；刺激皮膚，引起皮炎,嚴(yán)重的還將影響人體血液中血紅蛋白輸氧機(jī)能、誘發(fā)腫瘤等。酸雨已被公認(rèn)為當(dāng)前全球性區(qū)域環(huán)境污染問(wèn)題之一。酸雨中所含的主要成分硫酸與硝酸，正是來(lái)源于空氣中的SO2和氮氧化物與大氣中水蒸汽的反應(yīng),生成的酸液隨同雨雪降下形成酸雨。酸雨對(duì)環(huán)境、生態(tài)與生物體的影響十分嚴(yán)重。酸雨進(jìn)入地表、江河，會(huì)破壞土壤，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，造成生物體死亡，森林大面積消亡，破壞生態(tài)平衡。酸雨對(duì)建筑物也有腐蝕作用。

2.2 溫室效應(yīng)

煤層中的甲烷是一種重要的溫室效應(yīng)氣體，而且其濃度增高后，使對(duì)流層中的臭氧增加，平流層中的臭氧減少。臭氧層減少，能使照射到地球上的紫外線增加，從而誘發(fā)皮膚癌、皮膚老化、眼疾、色盲等危害人類(lèi)的疾病。因此，減少煤層甲烷（ 瓦斯）向大氣中排放，對(duì)穩(wěn)定大氣中的甲烷濃度、緩解溫室效應(yīng)的影響、保護(hù)人類(lèi)健康具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。化石燃料燃燒放出大量CO2。由于大氣中的CO2容易吸收長(zhǎng)波輻射，所以太陽(yáng)的短波輻射可以透過(guò)大氣層射入地面，而地面溫度增高所放出的長(zhǎng)波熱輻射卻被大氣中逐年增加的CO2氣體吸收，無(wú)法散逸出高空，地球就象蓋上了一層“厚厚的毯子”，處于“ 溫室”之中，就是所謂的“ 溫室效應(yīng)”，最終導(dǎo)致地球氣溫變暖。溫室效應(yīng)將導(dǎo)致寒帶和地球兩極的冰川將大量融化，而使得海平面上升，淹沒(méi)地勢(shì)較低的沿海地區(qū)，同時(shí)也會(huì)使干旱地區(qū)更加干熱，形成高溫?zé)崂?，出現(xiàn)更多的颶風(fēng)與龍卷風(fēng)等自然災(zāi)害。

2.3 臭氧層破壞

包圍地球的大氣層中有一層“ 保護(hù)膜”，就是臭氧層，它位于距地面25km2～30km2大氣平流層中，這層“保護(hù)膜”極薄，雖然僅含有不到1%的臭氧，卻對(duì)地球上的生命非常重要。臭氧層能吸收陽(yáng)光中的紫外線，將這些波長(zhǎng)很短且有致命危險(xiǎn)的輻射線轉(zhuǎn)換為熱能，使只有極少量能夠到達(dá)地面。現(xiàn)在這層重要的臭氧層已經(jīng)受到嚴(yán)重破壞。1979-1990年全球臭氧總量大致下降了3%。南極附近臭氧量減少尤為嚴(yán)重，出現(xiàn)了南極“ 臭氧空洞”。破壞臭氧層的原因除了氟氯烴物質(zhì)（如含氟氯烴的制冷劑等）排放以外，化石燃料燃燒過(guò)程中放出的氮氧化物也是破壞臭氧層的一個(gè)重要因素。我們只有一個(gè)地球，為了保護(hù)我們的“ 地球村”，保護(hù)人類(lèi)健康，保持生態(tài)平衡，除了改進(jìn)技術(shù)，盡可能地采用先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)化石燃料的潔凈燃燒，減少污染物的排放，更重要的則是必須改變現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)，減少化石燃料的使用，開(kāi)發(fā)和利用新能源。

3 潔凈煤技術(shù)

3.1 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）加上多聯(lián)產(chǎn)，被認(rèn)為是目前最具發(fā)展前景的清潔煤技術(shù)。它在燃燒前先去除煙氣中的污染物，常規(guī)污染少，效率高，有利于綜合利用煤炭資源，能同時(shí)生產(chǎn)甲醇、尿素等化工產(chǎn)品等等。多聯(lián)產(chǎn)更適合中國(guó)國(guó)情。倪維斗表示，雖然二氧化碳排放總量是幾十億t的數(shù)量級(jí)，但在未來(lái)，如果加強(qiáng)二氧化碳利用系統(tǒng)的科研工作，發(fā)明新型的二氧化碳化工利用體系和高附加值的產(chǎn)品，將會(huì)增加二氧化碳減排量。如我國(guó)現(xiàn)在的化肥系統(tǒng)40a如一日沒(méi)有變化，主要就是尿素加合成氨，導(dǎo)致田間的過(guò)度施肥成為我國(guó)一大污染源，同時(shí)耗費(fèi)了大量能源。倪維斗指出，如果發(fā)展新的肥料體系，如草酸銨等都含大量的二氧化碳，可以更多地利用二氧化碳。

3.2 發(fā)展動(dòng)力煤洗選加工，實(shí)施動(dòng)力煤優(yōu)質(zhì)工程。我國(guó)目前已經(jīng)具有很成熟的煤炭加工技術(shù)，如洗選、動(dòng)力配煤、型煤及水煤漿等。煤炭通過(guò)加工可以顯著提高煤炭質(zhì)量，采用加工后的煤炭產(chǎn)品可減少污染物排放，提高利用效率，減少設(shè)備磨損、檢修時(shí)間和煤炭運(yùn)輸費(fèi)用等，加工后的煤炭?jī)r(jià)格提高完全可以被產(chǎn)生的效益彌補(bǔ)，甚至還能產(chǎn)生一定的利潤(rùn)。水煤漿替代重油具有很好的經(jīng)濟(jì)效率。

3.3 研究減排SO2的合理技術(shù)經(jīng)濟(jì)途徑，實(shí)施全過(guò)程減排SO2。即從限制高硫煤開(kāi)采，加強(qiáng)煤炭洗選加工，推廣高效、潔燃燒技術(shù)及煙氣脫硫技術(shù)等，研究不同情況下各項(xiàng)潔凈煤技術(shù)的合理應(yīng)用，尋求最經(jīng)濟(jì)的減排途徑。

3.4 發(fā)展20t/h以下先進(jìn)燃煤工業(yè)鍋爐技術(shù)，用較先進(jìn)的鍋爐及技術(shù)替代現(xiàn)有鍋爐。據(jù)估計(jì)，燃煤工業(yè)鍋爐經(jīng)過(guò)綜合改造，每年節(jié)煤3800萬(wàn)t，減排SO2約380萬(wàn)t，減排CO近3000萬(wàn)t。改造工業(yè)鍋爐具有節(jié)能和減排污染物的潛力，應(yīng)加大在此方面工作的力度。

3.5 煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)，煤炭氣化是把經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理的煤，送入反應(yīng)器，在一定溫度和壓力下，通過(guò)氣化劑（空氣、氧氣或蒸氣）在一定的方式（固定床、流化床、氣流床域熔融床）轉(zhuǎn)化成氣體。煤炭氣化主要產(chǎn)生CO和H，在燃燒前可脫除硫組分。隨著IGCC及煤化多聯(lián)產(chǎn)一體化技術(shù)的發(fā)展，煤的氣化技術(shù)將受到更加重視。

4 結(jié)束語(yǔ)

從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,新能源和可再生能源要大量取代化石能源是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)，絕非一朝一夕可以實(shí)現(xiàn)的，預(yù)計(jì)21世紀(jì)的上半葉煤炭仍將占有重要地位。在這段過(guò)渡時(shí)期中，將主要依靠高效節(jié)能技術(shù)、潔凈煤技術(shù)等化石能源的高效、潔凈開(kāi)發(fā)利用技術(shù)，緩解化石能源的枯竭，大幅度減少環(huán)境污染及溫室氣體排放。煤炭從資源上講是可靠的能源，從經(jīng)濟(jì)上講是廉價(jià)的能源，從環(huán)境上講是可以潔凈利用的能源。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，煤炭對(duì)我國(guó)是不可缺少的，發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，是當(dāng)前中國(guó)能源發(fā)展的現(xiàn)實(shí)選擇，是保護(hù)大氣環(huán)境的必然要求。