煤炭對環(huán)境的影響研究

清潔電力行動(dòng)Power Switch煤炭對環(huán)境的影響研究胡予紅,孫欣,張文波,張斌川,孫慶剛(煤炭信息研究院,北京100029)摘要:本文論述了我國煤炭開(kāi)采、加工、運輸和利用造成的嚴重環(huán)境污染并對燃煤發(fā)電排污造成的經(jīng)濟損失進(jìn)行了初步粗略估算,將此經(jīng)濟損失計入燃煤發(fā)電成本, 與可再生能源發(fā)電的成本進(jìn)行了比較。另外本文還就國家政策對煤炭生產(chǎn)和消費產(chǎn)生的影響,以及未來(lái)2010年和2020年我國煤炭生產(chǎn)和消費的趨勢做了預測,并對改進(jìn)我國能源政策,加快潔凈煤技術(shù)的應用,減少燃煤污染物的排放,促進(jìn)可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用提出了政策性建議。關(guān)鍵詞:煤炭開(kāi)采;煤炭利用;燃煤發(fā)電;環(huán)境;污染;能源政策中圖分類(lèi)號: TD80文獻標識碼 : A文章編號 : 1003-2355(2004)01-0032-04Abstract: The authors discuss the grave impact of coal mining, coal processing, coal transportation and coalutilization on the environment and estimate roughly the economic losses caused by coal-fired power generationwhich are considered and added to the cost of coal-fired power generation and then compared with the costs ofrenewable energy-fired power generation. Additionally, the influences on coal production and consumption by thestate goverment policy and the trend of coal production and consumption in 2010 and 2020 in China are analyzedand predicted, and political suggestions are put forward on perfecting our country' s policy, accelerating clean coaltechnology application, reducing the coal-fired emissions, and speeding up renewable energy development and u-tilization.Key words: coal mining ; coal utilization ; coal-fired power generation ; environment ; pollution ; energy policy1煤炭在一次能源中的地煤炭作為我國最主要的能源中國不但是世界上最大的煤位資源,不但儲量多,而且分布廣、炭生產(chǎn)國,同時(shí)也是世界上最大中國煤炭資源相當豐富。據煤質(zhì)較好、品種比較齊全。按的煤炭消費國, 2000年中國煤炭調查在距地表以下2000 m深以2000年煤炭產(chǎn)量10億t計算中消費量占世界煤炭消費總量的內的地殼表層范圍內,預測煤炭國煤炭資源探明有儲量的保證程28%。中國煤炭生產(chǎn)與消費占到資源遠景總量達50592億t。截至度高達1000年其中經(jīng)濟可開(kāi)發(fā)了中國-次能源生產(chǎn)和消費總量2000年底,煤炭探明保有儲量總剩余可采儲量的保證程度為114 .的66%左右,見(jiàn)圖1圖2。量10077億t，資源探明率煤炭作為主要能源,在相當19. 9%。根據國際通行的劃分標中國目前已成為世界上最大長(cháng)的時(shí)期內,它在我國能源結構準,中國現有煤炭經(jīng)濟可開(kāi)發(fā)剩的煤炭生產(chǎn)國,煤炭產(chǎn)量占世界中的地位不會(huì )改變,但隨著(zhù)環(huán)保余可采儲量為1145億t,約占世總產(chǎn)量的三分之一,而且我國還標準越來(lái)越嚴格,可再生能源的界同類(lèi)儲量(9842億t)的是世界上煤炭出口大國,煤炭出開(kāi)發(fā)和利用,煤炭在能源構成中11.6%?？诹空际澜缈偝隹诹康?1%。所占的比例會(huì )有所下降。收稿日期: 2003-12-10中國煤化工作者簡(jiǎn)介:胡予紅( 1964- ),女,中國礦業(yè)大學(xué)能源與煤化工專(zhuān)業(yè)畢業(yè)碩士研究生.CHCNMHGE,研究員,在潔凈能源和環(huán)境領(lǐng)域有較深的研究擔任亞洲開(kāi)發(fā)銀行項目專(zhuān)家和UNDP項目專(zhuān)家參加和主持完成了15項重大研究課題具中有6項研究成果獲科技部、中國科學(xué)院和國家煤炭工業(yè)局等部級科技進(jìn)步獎。中囫能漓第26卷第1期2004年1月Vol.26 No.1 Jan. 2004Power Switch清潔電力行動(dòng)水電天然氣6.8% 2.59%接作用于呼吸系統,誘發(fā)和加重8.2%8.25%原油8.298.2%石油.慢性阻塞性肺炎等,也可以間接21. 8%24. 6%0/地作用在其它系統,引起死亡率原煤的增加。由大氣污染引起的典型56. 1%,疾病有:慢性阻塞性肺疾患, 肺癌氟病等。圖12000年中國能源生產(chǎn)結構2000年中國能源消費結構3燃煤發(fā)電對環(huán)境污染造2煤炭開(kāi)采、運輸和利用成的經(jīng)濟損失對環(huán)境的影響我國煤炭的消費是直接燃煤炭約有40%用于燃煤發(fā)2.1煤 炭開(kāi)采對環(huán)境的影燒,煤炭的直接燃燒造成我國大電,對大氣、水污染和人類(lèi)健康造響氣典型的煤煙型污染。據統計,成了巨大的經(jīng)濟損失。煤礦開(kāi)采對土地資源的破壞2000年燃煤排放的SO2和煙塵2001年,我國二氧化硫排放表現為地表塌陷、水土流失和沙分別占全國總排放量(1995 萬(wàn)t總量為19.48Mt,其中火力發(fā)電漠化、固體廢棄物壓占污染土地和1165萬(wàn)t)的90%和70%左排放的二氧化硫為653. 98萬(wàn)t,等,煤炭開(kāi)采對水資源也造成破右,CO2和NO、排放量也分別占在火力發(fā)電中燃煤發(fā)電占約壞和污染,見(jiàn)表1。到全國總排放量的80%和65%96%。據測算每燒1 t高硫煤一在煤炭開(kāi)采過(guò)程中形成的大左右見(jiàn)表3。般要產(chǎn)生20~30 kg二氧化硫,氣污染主要是來(lái)源于礦井瓦斯和據國家環(huán)保局統計,目前中至少要花50元的治污費用,即含矸石自燃釋放的氣體。據估計，國SO2污染產(chǎn)生的酸雨危害面積硫量每增加0.1% ,燒1 t煤造成2000年中國煤礦的瓦斯排放量已達到國土總面積的30% , 全國的經(jīng)濟損失全國的高估值為達96.25億m'(CH4純量),約占年均降水pH值低于5. 6的城市10.73元,低估值為4.71元。排全球的60%。這不僅浪費了大量地區已占全國面積的70.6% ,我放1t二氧化硫造成的經(jīng)濟損失的清潔能源, 對礦區大氣環(huán)境造國已成為世界三大酸雨區之一。約為5000元。.成了嚴重危害,而且也大大加劇燃燒排放的煤煙也對人體健2001年我國工業(yè)煙塵排放了全球氣候的變暖,影響全球氣康造成嚴重危害。煤煙即可以直總量為1059萬(wàn)t,其中火力發(fā)電候變化。矸石自燃產(chǎn)生的大量表1 2000 年國有重點(diǎn)煤礦工業(yè)廢水及礦井水排放情況SO2、CO2、CO等有毒有害氣體是單位:萬(wàn)t煤礦開(kāi)采對大氣環(huán)境的另-一個(gè)主工業(yè)廢水排放總量礦井水排放量礦井水自用量礦井水利用率要影響。17629.4172436.7851126 .49_29.6%2.2煤炭運輸對環(huán)境的影#數據來(lái)源:中國煤炭加工利用協(xié)會(huì )表2煤炭?jì)\造成的環(huán)境影響我國煤炭生產(chǎn)與消費的地理.分布極不均衡,煤炭生產(chǎn)基地主類(lèi)別煤炭自燃有害貯煤產(chǎn)生煤塵輸煤揚塵煤堆降塵氣體排放量灑水,淋溶水要在北部和西部地區,而煤炭消20~30萬(wàn)t1100萬(wàn)t(2000年)酸性水質(zhì)費主要在東部沿海地區,這就決(SO2,CO2, H2S,CO)1000萬(wàn)V/a經(jīng)濟損失12億元污染定了北煤南運、西煤東運的基本格局。表32000 年全國燃煤排放污染物情況煤炭?jì)\形成的環(huán)境問(wèn)題主要來(lái)自于煤炭的儲、裝、運過(guò)程中燃煤排放物占全國總排放量( % )SO2中國煤化工90產(chǎn)生的煤塵飛揚對礦區及運輸線(xiàn)路兩側生態(tài)環(huán)境的污染,見(jiàn)表2。煙塵THCNMHG 70CO2JU52UU802.3煤炭利用對環(huán)境的影NO,1015s5Vol. 26烈互數據2004第26卷第1期2004年1月中國能漓33清潔電力行動(dòng)Power Switch業(yè)煙塵排放量為289. 73萬(wàn)t。1 t源的技術(shù)成本會(huì )下降。算)可由1980年的4.29 tce下降煤可排放15 kg煙塵，煙塵排放能源政策對煤炭生產(chǎn)到2000年的1.43tce,能源強度量是指企業(yè)廠(chǎng)區內燃料燃燒產(chǎn)生消費和生產(chǎn)的影響大大降低。的煙氣中夾帶的顆粒物數量。1 t國家有大量有關(guān)能源的政隨著(zhù)能源利用效率不斷提高,顆粒物造成的健康損失為9960~策和法規,但是對煤炭有直接影主要能耗產(chǎn)品的單位能耗有不同21580元/ t。響的是節能政策和環(huán)保政策。此程度的下降。中國火電廠(chǎng)供電煤耗4燃煤發(fā)電與可再生能外國家制定的可持續發(fā)展戰略、已由1995年的每千瓦時(shí)412 gce ,源發(fā)電的成本比較產(chǎn)業(yè)結構調整戰略對我國能源降到2000年的392gce;每噸鋼對于燃煤發(fā)電,在不考慮發(fā)結構、能源生產(chǎn)消費,能源環(huán)境:的可比能耗,由976 kgce下降到電對環(huán)境造成的污染的情況下，等都產(chǎn)生 了積極的影響。其影響930kgce;煉油單位能量因素能其發(fā)電單位投資和發(fā)電成本與主要包括以下幾個(gè)方面:耗，由每噸14.0kgce下降到可再生能源相比較低。(1)能源生產(chǎn)和消費結構13.5kgce每噸合成氨綜合能耗,以2001年我國燃煤發(fā)電造成不斷優(yōu)化煤炭在一次能源生產(chǎn)由1268 kgce下降到1190 kgce載的經(jīng)濟損失為例,當計入燃煤發(fā)電和消費中的比例有所下降。由于貨汽車(chē)運輸耗柴油,由每百?lài)嵐镌斐傻慕?jīng)濟損失后,燃煤發(fā)電的發(fā)國家實(shí)施節能政策、環(huán)保政策4. 82L下降到4. 34 L。電成本將增加0.15元/kWh。等,限制了煤炭生產(chǎn)和消費,同(3)環(huán)境污染得到控制歸在我國某些地區,燃煤發(fā)電時(shí)國家產(chǎn)業(yè)結構不斷調整,農業(yè)功于兩方面的因素:成本將上升到每千瓦時(shí)0.45元，|在國 民生產(chǎn)中的比例不斷下降其一是節能政策的實(shí)施減少這-數據超過(guò)了我國大部分水電工業(yè)結構中的高能耗高污染的了能源的消耗?！本盼?期間累計站的發(fā)電成本,而且甚至超過(guò)了行業(yè)被優(yōu)化等措施原煤生產(chǎn)占節約和少用能源4.1億tce。某些風(fēng)電的發(fā)電成本。通過(guò)比較,-次能源生產(chǎn)的比例由1995年其二中國的能源結構和資值得考慮的是,我們在對電力系的75.30%下降到2000年的源條件決定了中國的環(huán)境污染統進(jìn)行計劃、擴建和改革時(shí)應對66.6%,煤炭消費占一次能源消是煙煤型污染，因此要控制污環(huán)境的影響一并考慮進(jìn)來(lái),要比費的比例由1995年的74. 6%下染,就必須控制煤炭直接燃燒和等環(huán)境已經(jīng)遭到破壞,再考慮環(huán)降到2000年的66.1%。其它優(yōu)燃燒后的排放問(wèn)題。多年來(lái)實(shí)施境影響更為有效。以后幾年隨著(zhù)質(zhì)能源和可再生能源的比例有環(huán)境保護政策,我國的環(huán)境污染我國對環(huán)保的要求越來(lái)越嚴格，所上升。得到一定程度的控制。環(huán)境保護煤炭?jì)r(jià)格也會(huì )不斷上長(cháng),國家逐(2)通過(guò)經(jīng)濟手段和技術(shù)手政策實(shí)施以來(lái),取得了可喜的成步給予可再生能源利用的優(yōu)惠政段,取得了巨大的節能成果，從而果，各種污染物的排放總量得到策,可再生能源技術(shù)的逐漸成熟減少了能源利用帶來(lái)的環(huán)境污控制,見(jiàn)表6 ,其中’九五”期間和國產(chǎn)化的形成以及市場(chǎng)的擴大染。據估計1990 年到2000年10在國內生產(chǎn)總值年均增長(cháng)8.3%和其特有的環(huán)保特點(diǎn),可再生能年間,中國總共節約煤炭消費量的情況下, 2000年全國二氧化表4燃煤發(fā)電排放的SQ2、煙塵和污水約67644.5萬(wàn)tce. 而硫、煙塵、工業(yè)粉塵和廢水中的對環(huán)境造成的經(jīng)濟損失根據美國勞倫斯-伯化學(xué)需氧量、石油類(lèi)、重金屬等SO2和煙塵污水克利國家實(shí)驗室的研12項主要污染物的排放總量比1100億元440億元究表明,如果中國的八五”末期分別下降了10% ~能源效率的提高保持15%。主要有以下表現:表5計入經(jīng)濟損失的燃煤發(fā) 電成本與以往的發(fā)展趨勢和速①煤炭占終端能源消費的可再生能源發(fā)電成本的比較單位:元/kWh率,實(shí)施節能比例下路。②煤炭洗選比例有2020年中國中國煤化工國商品煤洗選比重煤電水電風(fēng)電太陽(yáng)能發(fā)電內生產(chǎn)總值能THENMH的18.4% 提高到0.25~0.45 0.15-0.70 0.40-0.90 .相當高2000年可比價(jià)格計2000年的33. 7%。③高污染煤中囫能漓第26卷第1期2004年1月Vol.26 No.1 Jan. 2004Power Switch清潔電力行動(dòng)炭的生產(chǎn)得到控制特別是兩控果,從2000年2020年,-次商品低煤炭在一次能源中的比例。區”的高硫高灰塵煤炭的生產(chǎn)被能源需求年增長(cháng)2.97% ,且增長(cháng)(2)大力開(kāi)發(fā)可再生能源。強制關(guān)停。到1999 年底,減少高速度逐漸減緩其中一次能源消費(3)鼓勵煤炭清潔利用與開(kāi)硫煤年產(chǎn)量3200多萬(wàn)t。2000年2010年為1953 Mtce, 2020年將發(fā),即清潔生產(chǎn)煤炭,生產(chǎn)清潔1~9月",兩控區"關(guān)停高硫煤礦達到2560. 5 Mtceo 2010年煤炭需煤清潔利用煤。4732個(gè),減少高硫煤產(chǎn)量1902求總量為12.8億t, 2020年煤炭(4) 大力治理燃煤環(huán)境污萬(wàn)to④8.4萬(wàn)家高污染低效率的需求總量為15. 9億t。其中發(fā)電用染，特別是燃煤電廠(chǎng)的污染排.小企業(yè)被強制關(guān)停。⑤全國23.煤2010年需求量為7.08億t,占.放。萬(wàn)多家有污染的工業(yè)企業(yè)中煤炭需求總量的55.3% , 2020年.(5)建立成熟完善的能源市90%以上的企業(yè)實(shí)現了主要污染需求量為9.74億t ,占煤炭需求總場(chǎng)環(huán)境和能源市場(chǎng)機制。物達標排放。46個(gè)考核的環(huán)境保量的61.3%。工業(yè)用煤2010年需(6)加強環(huán)境管理和環(huán)境執護重點(diǎn)城市中, 25個(gè)城市實(shí)現了求量為2.96億t占煤炭需求總量法力度。大氣質(zhì)量按功能分區達標,36個(gè)的23. 1% 2020 年需求量為3. 26(7)綜合各種措施解決能源城市實(shí)現了地表水質(zhì)量按功能分億t ,占煤炭需求總量的20. 5%。安全問(wèn)題。區達標。有19個(gè)城市(區)被授予然而,采取提高能效措施會(huì )緩解參考文獻:國家環(huán)境保護模范城市(區)。此種趨勢降低煤炭的需求。6 2010年和2020年中國(3)環(huán)境預測1] 李錫林.世界煤炭工業(yè)發(fā)展報告[M] .煤炭生產(chǎn)消費的預測根據預測的煤炭產(chǎn)量和煤炭北京煤炭工業(yè)出版社1999.9[2]趙鐵錘 .中國煤礦安全監察實(shí)務(wù)[M](1)煤炭供應預測消費量,由煤炭生產(chǎn)和消費引起北京:中國勞動(dòng)社會(huì )保障出版社根據現有煤礦的生產(chǎn)能力和的溫室氣體和污染物排放以及土將來(lái)報廢和新增的生產(chǎn)能力預計地、水資源破壞等情況預測見(jiàn)表[3] 國家煤礦安全監察，中國煤炭工業(yè)年2010年我國煤炭生產(chǎn)能力為7。由表中結果看出,由于煤炭消鑒[M].北京煤炭工業(yè)出版社2002.121893萬(wàn)t ,2020年為125310萬(wàn)費總量的上升,溫室氣體排放量4] 國家統計局工業(yè)交通統計司.中國能源統計年鑒(1997- 199[M].北京:t不包括年產(chǎn)量小于3萬(wàn)t的煤礦將不斷上升,水資源和土地資源中國統計出版社2001.和鄉鎮煤礦的生產(chǎn)能力。據此預的破壞也非常嚴重。同時(shí)其它污5] 《中國電力年鑒》編委會(huì ). 2001中國電測煤炭產(chǎn)量2010年為15. 9億t,染物將不斷得到控制, 但是其治力年鑒[M].北京:中國電力出版社,2020年煤炭產(chǎn)量在17億t左右。理投資也將是非常大的。2001.(2)煤炭需求預測7政策建議[6]《中國能源發(fā)展報告》編委會(huì ) . 2001中國能源發(fā)展報告[M].北京中國計量根據國際能源署的預測結(1)不斷優(yōu)化能源結構,降出版社2001.t6 各種污染物排放總變化[7]國家統計局 .2002中國統計年鑒[M] .年份19821992 1995 1998 1999 2000 2001北京中國統計出版社2002煙塵(萬(wàn)t)14541414 1720 13351159 1165.4 1059[8] 中國煤炭學(xué)會(huì ).煤炭環(huán)境的調查研究廢水(未處理億t)6170.283.2 51.3 20.8報告[R].1996.固體廢物(未利用,萬(wàn)t) 27492 3744846000 42432 39331[9]能源 政策研究2001(1).SO2(萬(wàn)t) .13232370 208718571995 1948[10]能源政策研究 2001(1).表7環(huán)境預測結果2010年2020年備注心www.pandaCO2(Mt)31693985wwSO2(萬(wàn)t)1461198按年減排 2%計算,平均硫分1%煙塵(萬(wàn)1)702.6218.4 .中國煤化工土地沉陷面積(ha)2862031320按每采1萬(wàn)t煤塌陷土地0.2 ha.MHc N MH國氣候變化水資源破壞(億t)_39.843.5按開(kāi)采1 t煤損失2.5t水與能源項目主辦)Vol. 26烈互數據2004第26卷第1期2004年1月中團能漓35