煤炭开采利用环境问题及洁净煤技术应用

丁江林

（云南煤矿安全技术中心，云南 昆明 650205）

1 洁净煤技术发展的必要性

生产和消费安全高效的洁净煤是未来煤炭发展的大趋势,中国政府在《中国21世纪议程》中,更将发展洁净煤技术作为实施中国可持续发展战略实施的重要组成部分，上述这些都对煤炭企业提出了挑战,因此,发展洁净煤技术已势在必行。

2 中国煤炭开采利用带来的环境问题

2.1 酸雨危害

我国大气污染属煤烟型污染，以煤为主的能源结构是形成以城市为中心的大气污染的重要原因，排入大气中的90%的SO2、70%的烟尘、85%的CO2来自于燃煤。大气污染对人体与动植物生存危害很大。一个成年人每天要呼吸1万升空气，这些大气污染物将刺激呼吸道粘膜，引起上呼吸道炎症；刺激眼睛，引起结膜炎；刺激皮肤，引起皮炎,严重的还将影响人体血液中血红蛋白输氧机能、诱发肿瘤等。酸雨已被公认为当前全球性区域环境污染问题之一。酸雨中所含的主要成分硫酸与硝酸，正是来源于空气中的SO2和氮氧化物与大气中水蒸汽的反应,生成的酸液随同雨雪降下形成酸雨。酸雨对环境、生态与生物体的影响十分严重。酸雨进入地表、江河，会破坏土壤，影响农作物生长，造成生物体死亡，森林大面积消亡，破坏生态平衡。酸雨对建筑物也有腐蚀作用。

2.2 温室效应

煤层中的甲烷是一种重要的温室效应气体，而且其浓度增高后，使对流层中的臭氧增加，平流层中的臭氧减少。臭氧层减少，能使照射到地球上的紫外线增加，从而诱发皮肤癌、皮肤老化、眼疾、色盲等危害人类的疾病。因此，减少煤层甲烷（ 瓦斯）向大气中排放，对稳定大气中的甲烷浓度、缓解温室效应的影响、保护人类健康具有十分重要的现实意义。化石燃料燃烧放出大量CO2。由于大气中的CO2容易吸收长波辐射，所以太阳的短波辐射可以透过大气层射入地面，而地面温度增高所放出的长波热辐射却被大气中逐年增加的CO2气体吸收，无法散逸出高空，地球就象盖上了一层“厚厚的毯子”，处于“ 温室”之中，就是所谓的“ 温室效应”，最终导致地球气温变暖。温室效应将导致寒带和地球两极的冰川将大量融化，而使得海平面上升，淹没地势较低的沿海地区，同时也会使干旱地区更加干热，形成高温热浪，出现更多的飓风与龙卷风等自然灾害。

2.3 臭氧层破坏

包围地球的大气层中有一层“ 保护膜”，就是臭氧层，它位于距地面25km2～30km2大气平流层中，这层“保护膜”极薄，虽然仅含有不到1%的臭氧，却对地球上的生命非常重要。臭氧层能吸收阳光中的紫外线，将这些波长很短且有致命危险的辐射线转换为热能，使只有极少量能够到达地面。现在这层重要的臭氧层已经受到严重破坏。1979-1990年全球臭氧总量大致下降了3%。南极附近臭氧量减少尤为严重，出现了南极“ 臭氧空洞”。破坏臭氧层的原因除了氟氯烃物质（如含氟氯烃的制冷剂等）排放以外，化石燃料燃烧过程中放出的氮氧化物也是破坏臭氧层的一个重要因素。我们只有一个地球，为了保护我们的“ 地球村”，保护人类健康，保持生态平衡，除了改进技术，尽可能地采用先进技术，实现化石燃料的洁净燃烧，减少污染物的排放，更重要的则是必须改变现有的能源结构，减少化石燃料的使用，开发和利用新能源。

3 洁净煤技术

3.1 整体煤气化联合循环（IGCC）加上多联产，被认为是目前最具发展前景的清洁煤技术。它在燃烧前先去除烟气中的污染物，常规污染少，效率高，有利于综合利用煤炭资源，能同时生产甲醇、尿素等化工产品等等。多联产更适合中国国情。倪维斗表示，虽然二氧化碳排放总量是几十亿t的数量级，但在未来，如果加强二氧化碳利用系统的科研工作，发明新型的二氧化碳化工利用体系和高附加值的产品，将会增加二氧化碳减排量。如我国现在的化肥系统40a如一日没有变化，主要就是尿素加合成氨，导致田间的过度施肥成为我国一大污染源，同时耗费了大量能源。倪维斗指出，如果发展新的肥料体系，如草酸铵等都含大量的二氧化碳，可以更多地利用二氧化碳。

3.2 发展动力煤洗选加工，实施动力煤优质工程。我国目前已经具有很成熟的煤炭加工技术，如洗选、动力配煤、型煤及水煤浆等。煤炭通过加工可以显著提高煤炭质量，采用加工后的煤炭产品可减少污染物排放，提高利用效率，减少设备磨损、检修时间和煤炭运输费用等，加工后的煤炭价格提高完全可以被产生的效益弥补，甚至还能产生一定的利润。水煤浆替代重油具有很好的经济效率。

3.3 研究减排SO2的合理技术经济途径，实施全过程减排SO2。即从限制高硫煤开采，加强煤炭洗选加工，推广高效、洁燃烧技术及烟气脱硫技术等，研究不同情况下各项洁净煤技术的合理应用，寻求最经济的减排途径。

3.4 发展20t/h以下先进燃煤工业锅炉技术，用较先进的锅炉及技术替代现有锅炉。据估计，燃煤工业锅炉经过综合改造，每年节煤3800万t，减排SO2约380万t，减排CO近3000万t。改造工业锅炉具有节能和减排污染物的潜力，应加大在此方面工作的力度。

3.5 煤炭转化技术，煤炭气化是把经过适当处理的煤，送入反应器，在一定温度和压力下，通过气化剂（空气、氧气或蒸气）在一定的方式（固定床、流化床、气流床域熔融床）转化成气体。煤炭气化主要产生CO和H，在燃烧前可脱除硫组分。随着IGCC及煤化多联产一体化技术的发展，煤的气化技术将受到更加重视。

4 结束语

从长远看,新能源和可再生能源要大量取代化石能源是一项十分艰巨的任务，绝非一朝一夕可以实现的，预计21世纪的上半叶煤炭仍将占有重要地位。在这段过渡时期中，将主要依靠高效节能技术、洁净煤技术等化石能源的高效、洁净开发利用技术，缓解化石能源的枯竭，大幅度减少环境污染及温室气体排放。煤炭从资源上讲是可靠的能源，从经济上讲是廉价的能源，从环境上讲是可以洁净利用的能源。在今后相当长的一段时期内，煤炭对我国是不可缺少的，发展洁净煤技术，是当前中国能源发展的现实选择，是保护大气环境的必然要求。