煤炭对环境的影响研究

清洁电力行动Power Switch煤炭对环境的影响研究胡予红,孙欣,张文波,张斌川,孙庆刚(煤炭信息研究院,北京100029)摘要:本文论述了我国煤炭开采、加工、运输和利用造成的严重环境污染并对燃煤发电排污造成的经济损失进行了初步粗略估算,将此经济损失计入燃煤发电成本, 与可再生能源发电的成本进行了比较。另外本文还就国家政策对煤炭生产和消费产生的影响,以及未来2010年和2020年我国煤炭生产和消费的趋势做了预测,并对改进我国能源政策,加快洁净煤技术的应用,减少燃煤污染物的排放,促进可再生能源的开发和利用提出了政策性建议。关键词:煤炭开采;煤炭利用;燃煤发电;环境;污染;能源政策中图分类号: TD80文献标识码 : A文章编号 : 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为我国最主要的能源中国不但是世界上最大的煤位资源,不但储量多,而且分布广、炭生产国,同时也是世界上最大中国煤炭资源相当丰富。据煤质较好、品种比较齐全。按的煤炭消费国, 2000年中国煤炭调查在距地表以下2000 m深以2000年煤炭产量10亿t计算中消费量占世界煤炭消费总量的内的地壳表层范围内,预测煤炭国煤炭资源探明有储量的保证程28%。中国煤炭生产与消费占到资源远景总量达50592亿t。截至度高达1000年其中经济可开发了中国-次能源生产和消费总量2000年底,煤炭探明保有储量总剩余可采储量的保证程度为114 .的66%左右,见图1图2。量10077亿t，资源探明率煤炭作为主要能源,在相当19. 9%。根据国际通行的划分标中国目前已成为世界上最大长的时期内,它在我国能源结构准,中国现有煤炭经济可开发剩的煤炭生产国,煤炭产量占世界中的地位不会改变,但随着环保余可采储量为1145亿t,约占世总产量的三分之一,而且我国还标准越来越严格,可再生能源的界同类储量(9842亿t)的是世界上煤炭出口大国,煤炭出开发和利用,煤炭在能源构成中11.6%。口量占世界总出口量的11%。所占的比例会有所下降。收稿日期: 2003-12-10中国煤化工作者简介:胡予红( 1964- ),女,中国矿业大学能源与煤化工专业毕业硕士研究生.CHCNMHGE,研究员,在洁净能源和环境领域有较深的研究担任亚洲开发银行项目专家和UNDP项目专家参加和主持完成了15项重大研究课题具中有6项研究成果获科技部、中国科学院和国家煤炭工业局等部级科技进步奖。中囫能漓第26卷第1期2004年1月Vol.26 No.1 Jan. 2004Power Switch清洁电力行动水电天然气6.8% 2.59%接作用于呼吸系统,诱发和加重8.2%8.25%原油8.298.2%石油.慢性阻塞性肺炎等,也可以间接21. 8%24. 6%0/地作用在其它系统,引起死亡率原煤的增加。由大气污染引起的典型56. 1%,疾病有:慢性阻塞性肺疾患, 肺癌氟病等。图12000年中国能源生产结构2000年中国能源消费结构3燃煤发电对环境污染造2煤炭开采、运输和利用成的经济损失对环境的影响我国煤炭的消费是直接燃煤炭约有40%用于燃煤发2.1煤 炭开采对环境的影烧,煤炭的直接燃烧造成我国大电,对大气、水污染和人类健康造响气典型的煤烟型污染。据统计,成了巨大的经济损失。煤矿开采对土地资源的破坏2000年燃煤排放的SO2和烟尘2001年,我国二氧化硫排放表现为地表塌陷、水土流失和沙分别占全国总排放量(1995 万t总量为19.48Mt,其中火力发电漠化、固体废弃物压占污染土地和1165万t)的90%和70%左排放的二氧化硫为653. 98万t,等,煤炭开采对水资源也造成破右,CO2和NO、排放量也分别占在火力发电中燃煤发电占约坏和污染,见表1。到全国总排放量的80%和65%96%。据测算每烧1 t高硫煤一在煤炭开采过程中形成的大左右见表3。般要产生20~30 kg二氧化硫,气污染主要是来源于矿井瓦斯和据国家环保局统计,目前中至少要花50元的治污费用,即含矸石自燃释放的气体。据估计，国SO2污染产生的酸雨危害面积硫量每增加0.1% ,烧1 t煤造成2000年中国煤矿的瓦斯排放量已达到国土总面积的30% , 全国的经济损失全国的高估值为达96.25亿m'(CH4纯量),约占年均降水pH值低于5. 6的城市10.73元,低估值为4.71元。排全球的60%。这不仅浪费了大量地区已占全国面积的70.6% ,我放1t二氧化硫造成的经济损失的清洁能源, 对矿区大气环境造国已成为世界三大酸雨区之一。约为5000元。.成了严重危害,而且也大大加剧燃烧排放的煤烟也对人体健2001年我国工业烟尘排放了全球气候的变暖,影响全球气康造成严重危害。煤烟即可以直总量为1059万t,其中火力发电候变化。矸石自燃产生的大量表1 2000 年国有重点煤矿工业废水及矿井水排放情况SO2、CO2、CO等有毒有害气体是单位:万t煤矿开采对大气环境的另-一个主工业废水排放总量矿井水排放量矿井水自用量矿井水利用率要影响。17629.4172436.7851126 .49_29.6%2.2煤炭运输对环境的影#数据来源:中国煤炭加工利用协会表2煤炭储运造成的环境影响我国煤炭生产与消费的地理.分布极不均衡,煤炭生产基地主类别煤炭自燃有害贮煤产生煤尘输煤扬尘煤堆降尘气体排放量洒水,淋溶水要在北部和西部地区,而煤炭消20~30万t1100万t(2000年)酸性水质费主要在东部沿海地区,这就决(SO2,CO2, H2S,CO)1000万V/a经济损失12亿元污染定了北煤南运、西煤东运的基本格局。表32000 年全国燃煤排放污染物情况煤炭储运形成的环境问题主要来自于煤炭的储、装、运过程中燃煤排放物占全国总排放量( % )SO2中国煤化工90产生的煤尘飞扬对矿区及运输线路两侧生态环境的污染,见表2。烟尘THCNMHG 70CO2JU52UU802.3煤炭利用对环境的影NO,1015s5Vol. 26烈互数据2004第26卷第1期2004年1月中国能漓33清洁电力行动Power Switch业烟尘排放量为289. 73万t。1 t源的技术成本会下降。算)可由1980年的4.29 tce下降煤可排放15 kg烟尘，烟尘排放能源政策对煤炭生产到2000年的1.43tce,能源强度量是指企业厂区内燃料燃烧产生消费和生产的影响大大降低。的烟气中夹带的颗粒物数量。1 t国家有大量有关能源的政随着能源利用效率不断提高,颗粒物造成的健康损失为9960~策和法规,但是对煤炭有直接影主要能耗产品的单位能耗有不同21580元/ t。响的是节能政策和环保政策。此程度的下降。中国火电厂供电煤耗4燃煤发电与可再生能外国家制定的可持续发展战略、已由1995年的每千瓦时412 gce ,源发电的成本比较产业结构调整战略对我国能源降到2000年的392gce;每吨钢对于燃煤发电,在不考虑发结构、能源生产消费,能源环境:的可比能耗,由976 kgce下降到电对环境造成的污染的情况下，等都产生 了积极的影响。其影响930kgce;炼油单位能量因素能其发电单位投资和发电成本与主要包括以下几个方面:耗，由每吨14.0kgce下降到可再生能源相比较低。(1)能源生产和消费结构13.5kgce每吨合成氨综合能耗,以2001年我国燃煤发电造成不断优化煤炭在一次能源生产由1268 kgce下降到1190 kgce载的经济损失为例,当计入燃煤发电和消费中的比例有所下降。由于货汽车运输耗柴油,由每百吨公里造成的经济损失后,燃煤发电的发国家实施节能政策、环保政策4. 82L下降到4. 34 L。电成本将增加0.15元/kWh。等,限制了煤炭生产和消费,同(3)环境污染得到控制归在我国某些地区,燃煤发电时国家产业结构不断调整,农业功于两方面的因素:成本将上升到每千瓦时0.45元，|在国 民生产中的比例不断下降其一是节能政策的实施减少这-数据超过了我国大部分水电工业结构中的高能耗高污染的了能源的消耗。”九五"期间累计站的发电成本,而且甚至超过了行业被优化等措施原煤生产占节约和少用能源4.1亿tce。某些风电的发电成本。通过比较,-次能源生产的比例由1995年其二中国的能源结构和资值得考虑的是,我们在对电力系的75.30%下降到2000年的源条件决定了中国的环境污染统进行计划、扩建和改革时应对66.6%,煤炭消费占一次能源消是烟煤型污染，因此要控制污环境的影响一并考虑进来,要比费的比例由1995年的74. 6%下染,就必须控制煤炭直接燃烧和等环境已经遭到破坏,再考虑环降到2000年的66.1%。其它优燃烧后的排放问题。多年来实施境影响更为有效。以后几年随着质能源和可再生能源的比例有环境保护政策,我国的环境污染我国对环保的要求越来越严格，所上升。得到一定程度的控制。环境保护煤炭价格也会不断上长,国家逐(2)通过经济手段和技术手政策实施以来,取得了可喜的成步给予可再生能源利用的优惠政段,取得了巨大的节能成果，从而果，各种污染物的排放总量得到策,可再生能源技术的逐渐成熟减少了能源利用带来的环境污控制,见表6 ,其中’九五”期间和国产化的形成以及市场的扩大染。据估计1990 年到2000年10在国内生产总值年均增长8.3%和其特有的环保特点,可再生能年间,中国总共节约煤炭消费量的情况下, 2000年全国二氧化表4燃煤发电排放的SQ2、烟尘和污水约67644.5万tce. 而硫、烟尘、工业粉尘和废水中的对环境造成的经济损失根据美国劳伦斯-伯化学需氧量、石油类、重金属等SO2和烟尘污水克利国家实验室的研12项主要污染物的排放总量比1100亿元440亿元究表明,如果中国的八五”末期分别下降了10% ~能源效率的提高保持15%。主要有以下表现:表5计入经济损失的燃煤发 电成本与以往的发展趋势和速①煤炭占终端能源消费的可再生能源发电成本的比较单位:元/kWh率,实施节能比例下路。②煤炭洗选比例有2020年中国中国煤化工国商品煤洗选比重煤电水电风电太阳能发电内生产总值能THENMH的18.4% 提高到0.25~0.45 0.15-0.70 0.40-0.90 .相当高2000年可比价格计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清洁电力行动炭的生产得到控制特别是两控果,从2000年2020年,-次商品低煤炭在一次能源中的比例。区”的高硫高灰尘煤炭的生产被能源需求年增长2.97% ,且增长(2)大力开发可再生能源。强制关停。到1999 年底,减少高速度逐渐减缓其中一次能源消费(3)鼓励煤炭清洁利用与开硫煤年产量3200多万t。2000年2010年为1953 Mtce, 2020年将发,即清洁生产煤炭,生产清洁1~9月",两控区"关停高硫煤矿达到2560. 5 Mtceo 2010年煤炭需煤清洁利用煤。4732个,减少高硫煤产量1902求总量为12.8亿t, 2020年煤炭(4) 大力治理燃煤环境污万to④8.4万家高污染低效率的需求总量为15. 9亿t。其中发电用染，特别是燃煤电厂的污染排.小企业被强制关停。⑤全国23.煤2010年需求量为7.08亿t,占.放。万多家有污染的工业企业中煤炭需求总量的55.3% , 2020年.(5)建立成熟完善的能源市90%以上的企业实现了主要污染需求量为9.74亿t ,占煤炭需求总场环境和能源市场机制。物达标排放。46个考核的环境保量的61.3%。工业用煤2010年需(6)加强环境管理和环境执护重点城市中, 25个城市实现了求量为2.96亿t占煤炭需求总量法力度。大气质量按功能分区达标,36个的23. 1% 2020 年需求量为3. 26(7)综合各种措施解决能源城市实现了地表水质量按功能分亿t ,占煤炭需求总量的20. 5%。安全问题。区达标。有19个城市(区)被授予然而,采取提高能效措施会缓解参考文献:国家环境保护模范城市(区)。此种趋势降低煤炭的需求。6 2010年和2020年中国(3)环境预测1] 李锡林.世界煤炭工业发展报告[M] .煤炭生产消费的预测根据预测的煤炭产量和煤炭北京煤炭工业出版社1999.9[2]赵铁锤 .中国煤矿安全监察实务[M](1)煤炭供应预测消费量,由煤炭生产和消费引起北京:中国劳动社会保障出版社根据现有煤矿的生产能力和的温室气体和污染物排放以及土将来报废和新增的生产能力预计地、水资源破坏等情况预测见表[3] 国家煤矿安全监察，中国煤炭工业年2010年我国煤炭生产能力为7。由表中结果看出,由于煤炭消鉴[M].北京煤炭工业出版社2002.121893万t ,2020年为125310万费总量的上升,温室气体排放量4] 国家统计局工业交通统计司.中国能源统计年鉴(1997- 199[M].北京:t不包括年产量小于3万t的煤矿将不断上升,水资源和土地资源中国统计出版社2001.和乡镇煤矿的生产能力。据此预的破坏也非常严重。同时其它污5] 《中国电力年鉴》编委会. 2001中国电测煤炭产量2010年为15. 9亿t,染物将不断得到控制, 但是其治力年鉴[M].北京:中国电力出版社,2020年煤炭产量在17亿t左右。理投资也将是非常大的。2001.(2)煤炭需求预测7政策建议[6]《中国能源发展报告》编委会 . 2001中国能源发展报告[M].北京中国计量根据国际能源署的预测结(1)不断优化能源结构,降出版社2001.t6 各种污染物排放总变化[7]国家统计局 .2002中国统计年鉴[M] .年份19821992 1995 1998 1999 2000 2001北京中国统计出版社2002烟尘(万t)14541414 1720 13351159 1165.4 1059[8] 中国煤炭学会.煤炭环境的调查研究废水(未处理亿t)6170.283.2 51.3 20.8报告[R].1996.固体废物(未利用,万t) 27492 3744846000 42432 39331[9]能源 政策研究2001(1).SO2(万t) .13232370 208718571995 1948[10]能源政策研究 2001(1).表7环境预测结果2010年2020年备注心www.pandaCO2(Mt)31693985wwSO2(万t)1461198按年减排 2%计算,平均硫分1%烟尘(万1)702.6218.4 .中国煤化工土地沉陷面积(ha)2862031320按每采1万t煤塌陷土地0.2 ha.MHc N MH国气候变化水资源破坏(亿t)_39.843.5按开采1 t煤损失2.5t水与能源项目主办)Vol. 26烈互数据2004第26卷第1期2004年1月中團能漓35