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两种煤炭利用方式的大气污染比较

发布时间:2019-08-15 20:07:15 编辑:笔名

  煤炭资源的利用方式主要有两种。一是以燃料形式直接利用热能,约占煤炭消耗总量的80%。其中,用于发电用煤55%,建材用煤14%,民用及其它用煤10%;二是以原材料形式利用化学能,约占20%。其中钢铁用煤近16%,煤化工消耗约5%。

  与煤炭消费密切相关的大气环境污染物主要包括二氧化硫、氮氧化物、颗粒物(PM)、二氧化碳、重金属(汞、砷)等等。这里以火电和现代煤化工为例,比较两种利用方式的利弊。

  1、二氧化硫

  火电(目前95%以上为石灰石-石膏法),脱硫效率高的可达95%。但花费巨资仅仅改变污染物的形态,只是将二氧化硫从气态转变为固态污染物,需要占用大量土地,还将产生二次污染。煤化工是将硫变成化工原料如硫磺等,且回收率可高达99.5%以上,终排放量只有火电厂脱硫后的1/20左右,回收的硫磺可有效解决我国硫磺资源的短缺。近几年我国硫磺进口依存度高达70%,进口量保持在1000万吨/年左右,相当于10亿吨规模煤化工(以煤中含硫1%计)的回收量,也相当于2011年全国二氧化硫的排放总量。

  2、氮氧化物

  火电补燃用空气(有效氧含量21%),1400 1500℃高温加上空气中大量的氮气(78%),增加了氮氧化物的生成和排放。现代煤化工是纯氧气化,没有外来的氮源,且气化过程为还原气氛,不具备合成氮氧化物条件,煤中的氮元素主要转化为氨氮。因此,从来源分析,火电的氮氧化物产生量远高于煤化工。

  、固体颗粒物(PM)

  火电PM的来源主要是有组织的高空烟囱排放、备煤过程低空排放和无组织地面二次扬尘(煤堆场、渣堆场、灰堆场、转运等)。煤化工生产高温高压,工艺过程基本没有粉尘排放,大部分粉尘均被液相扑集,也不易二次扬尘,PM仅有备煤干燥过程的低空除尘器排放、煤堆场的地面二次扬尘。因此,煤化工的PM产生与排放优势均是火电无法相比的。

  4、二氧化碳

  对于同一种煤(煤种从褐煤到无烟煤,含碳量%,假定完全燃烧),用于火电时,煤中的碳全部转化为二氧化碳。用于煤化工时,煤中的碳部分被固定在产品中,部分转化为二氧化。根据不同的产品和工艺路线,煤化工二氧化碳排放可比火电降低 0 70%。此外,火电排放的二氧化碳浓度低(小于20%)、废气量大,CO2的捕集与封存(CCS)难度大、成本过高。相比之下,煤化工排放的二氧化碳浓度可达到87%-99%,捕集与封存(CCS)的优势十分显著。

  5、重金属(砷、汞等)

  根据全国24个省市107个煤矿的煤质测定,砷元素的浓度范围为0. 22 .8 (以干煤计),火电虽然经过除尘、过程可以扑集部分重金属,仍然有部分重金属排入大气。煤化工工艺过程,80%左右的砷进入灰渣水,20%左右进入煤气。由于砷危害后续工艺,煤气需要净化脱砷,因此,砷等重金属几乎不会排入大气。

  通过比较分析可以看出,煤化工在大气污染方面的环保优势是火电无法比拟的。除此之外,煤化工多联产还具有火电不具备的调峰调谷优势。因此,发展现代煤化工对于改善环境质量具有不可低估的作用!

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