煤在中国能源结构中的地位、煤燃烧的影响及再利用

煤在中国能源结构中的地位、煤燃烧的影响及再利用

1600011029 工学院张楷一

摘要：

我国能源生产和消费构成中煤占主要地位。我国生产发展对煤炭需求量大，以煤炭为主的资源状况也决定了煤炭在中国能源生产的主导地位还将持续相当长的一段时间。

煤也是导致城市空气污染严重的罪魁祸首。煤带来的空气污染给诸多生物也带来了致命的灾害。此外，煤燃烧后的废弃物——粉煤灰的堆放会占用大量耕地并对附近的环境造成危害。

通过对粉煤灰的充分利用，可以在一定程度上缓解煤造成的污染，还可以制造出对社会有价值的产品来。

关键词：

煤、能源、污染、粉煤灰、再利用。

一．煤在中国能源结构中的地位

1.我国能源生产和消费构成中煤占主要地位。煤炭目前在我国一次能源中占65%以

上。我国能源消费结构中,煤炭的比重远远高于其他国家，如图，在2014年世界煤炭消费量占比中，中国占比大于世界上其余所有国家。

2.从1995年至2013年，中国消耗的煤的总量以稳定速率上升，2014年较2013年

有所下降，预计将逐渐稳定在4000吨左右。

3.煤炭生产量增长速率与一次能源生产量增长速率变化基本一致。这主要是由于我国人均煤炭资源较低，我国生产发展对煤炭需求量大。以煤炭为主的资源状况也决定了煤炭在中国能源生产的主导地位还将持续相当长的一段时间[1]。

4. 与此同时，我国能源消费增长率在2002年以后出现迅速增长，远高于同期的美国和日本。作为高速发展的发展中国家，印度的能源消费增长率2006年为

5.4%，我国2006年能源消费增速减慢，但也高出印度4个百分点（我国能源消费增长率为9.6%）。煤炭消费变化与能源变化趋势基本一致。这主要是由于我国煤炭资源比较丰富, 煤炭在能源消费中占主要地位。

5.综上所述，由图可知，1978-2015 年中，我国煤炭消费量、生产量虽有波动，但整体趋势平稳。我国对煤炭依存度高。以煤为主的能源结构短期内难以改变，煤炭仍将是我国的主要能源。

二、煤燃烧的影响

煤燃烧对环境造成的诸多影响早已是老生常谈。

1.以煤为主的能源结构以及多在陈旧的设备和炉灶中沿用落后的技术直接燃烧使用，

而且这种使用方式竟占直接燃烧总量的62%，成为我国大气污染严重的主要根源。如下图所示，燃煤排放的二氧化硫占各类污染源总排放量的87%（占燃烧燃料总排放量的93%）；排放的粉尘占总排放量的60%（占燃烧燃料总排放量的99%）；排放的氮氧化物占总排放量的67%（占燃烧燃料总排放量的87%）；排放的CO占总排放量的71%（占燃料燃烧排放量的87%）。

下图还展示了中国74个城市不容乐观的空气状况。其中空气污染已经对人体产生危害的城市占比5.8%，由煤对各种污染物的贡献可以看出，煤也是导致城市空气污染严重的罪魁祸首。

2. 煤带来的空气污染给诸多生物也带来了致命的灾害。鸟类的死亡与繁盛是反应

环境污染程度的重要标志之一，鸟对环境污染比人类敏感，因此我以鸟为例，每1000MWH死亡的鸟中，煤炭导致的死亡远多于原油、天然气和核能。

3.此外，煤燃烧后的废弃物——粉煤灰的堆放会占用大量耕地并对附近的环境造成

危害。当粉煤灰中的微量元素进入土壤超过其临界值是，土壤会向环境输出污染物，使其它环境要素受到污染，土壤组成、结构和功能等均会发生变化，最终可导致土壤资源枯竭和破坏；粉煤灰随天然降水地表径流或随风进入河流、污染地面水，并随渗沥水使地下水受到不同程度的污染，使水体pH值升高，有毒有害的Cr, As等元素增加，直接排入河道还会阻塞河道；粉煤灰对水资源、土壤以及空气的污染直接影响到人们生活，导致鼻咽炎、上呼吸道感染的概率大大上升，同时粉煤灰中的放射性元素还会在土壤中积累，被植物吸收后，进而通过食物链进入人体。

三、发展方向

如第一部分所述我国对煤炭依存度高。以煤为主的能源结构短期内难以改变，煤炭仍将是我国的主要能源。所以我们应将眼光放在如何减少煤燃烧对环境的影响上而非企图在短时间内改变以煤为主要能源的现状。

本部分将把重点放在粉煤灰的在处理上。

1.首先，煤炭经过高温燃烧后其中所含的铁矿物如黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等转化为磁铁矿，可用简单的磁选方法将之回收，目前各电厂采用的是湿式磁选工艺，主要设施是半逆流永磁式磁选机。

2.在粉煤灰中加石灰用烧结法提取氧化铝，在国外已有较深入的研究，并已投入工业生产。我国也进行了这方面的研究，其主要工艺过程为熟料生成、自粉化溶出、脱硅、碳分和煅烧，工艺流程如下图。[2]

提取氧化铝后的残渣作为水泥原料具有反应活性高、烧成温度低、水泥标号高且性能稳定、配料简单、吃灰量大等特点，是生产水泥的一种优质原料。

3.另外，粉煤灰中一般含有50%-80%的空心玻璃珠，它是以Si,Al,Fe的氧化物为主要组分和少量的Ca,Mg,Na的氧化物组成的高次结构聚合物的球晶，其细度为0.3-200μm，其中小于5μm的占粉煤灰总量的20%，目前国内外从粉煤灰中分选玻璃微珠可用两种方法：干式机

械分选和湿法分选。[2]

若粉煤灰与纯碱和氢氧化铝以一定的比例混合可产生分子筛，分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等，但是使用化学原料合成分子筛的成本很高。用粉煤灰制取分子筛一方面再利用了污染物，另一方面节约了生产成本。下图为某厂生产713-A分子筛的工艺流程。

胶结剂抗结块剂消防剂、饲料、化妆品、消光剂、颜料、油漆等许多行业。[3]

综上所述，以煤为主的能源结构短期内难以改变，煤炭仍将是我国的主要能源。如果充分利用了粉煤灰，可以在一定程度上缓解煤造成的污染，还可以制造出对社会有价值的产品

来。

参考文献：

【1】史文婧张晓玉《我国能源结构》2012.2 No.20120101

【2】王黎郑龙熙袁志涛《资源可持续性利用技术》沈阳东北大学出版社1999.8 【3】翟玉祥《用粉煤灰制取白炭黑的工艺方法》黑龙江火电一公司1995.6