目前，我國(guó)多個(gè)地區(qū)出現(xiàn)霧霾，令大氣污染治理迫在眉睫。公眾普遍認(rèn)為，燃煤污染是霧霾形成的元兇。煤炭作為一種常規(guī)的化石能源，在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占有重要地位。在2013年世界能源消費(fèi)增量中，煤炭依然是增長(zhǎng)最快的能源品種，占全球能源消費(fèi)增量的57.8%。隨著全球低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的發(fā)達(dá)國(guó)家選擇更為清潔的能源，但對(duì)許多國(guó)家尤其亞洲國(guó)家來(lái)說(shuō)，“煤依賴癥”依然十分嚴(yán)重。日本、韓國(guó)的煤炭消費(fèi)都占各自能源消費(fèi)的相當(dāng)比例，其中日本煤炭消費(fèi)約占一次能源消費(fèi)的25%。2012年亞洲能源消費(fèi)占全球煤炭消費(fèi)的70%，其中中國(guó)占50.2%、印度占8%。
既然煤炭依賴的局面短時(shí)間內(nèi)不可能改變，煤炭清潔利用就顯得尤為重要。我國(guó)推出一系列措施，鼓勵(lì)清潔用煤。本文從煤炭和霧霾之間撇不清的關(guān)系入手，揭露霧霾真面目，介紹煤炭使用對(duì)霧霾形成的貢獻(xiàn)，并提出清潔煤炭使用之道。
“情侶逛街走，必須手牽手；撞上一棵樹，被迫暫松手；過樹不見人，情人被牽走。”翻開手機(jī)，微信圈里充斥著對(duì)首都霧霾天氣的調(diào)侃。PM2.5爆表的冬天，能見度驟降，隔街相望卻看不見臉，在重度污染的北京市區(qū)，這一點(diǎn)都不夸張。
霧霾，它的魔抓不知不覺地伸入到我們的生活中，而煤炭，這個(gè)正處于下滑期的昔日巨人，更是成為眾矢之的，被看作是霧霾天氣的元兇。近年來(lái)，煤炭行業(yè)被“妖魔化”的現(xiàn)象正在日益加劇。 那么，霧霾是什么？霧霾和煤炭是什么關(guān)系？我們?cè)撛鯓討?yīng)對(duì)？
霧霾是什么？
根據(jù)中國(guó)氣象局的定義，霧是指在接近地球表面、大氣中懸浮的由小水滴或冰晶組成的水汽凝結(jié)物，是一種常見的天氣現(xiàn)象。當(dāng)氣溫達(dá)到露點(diǎn)溫度時(shí)（或接近露點(diǎn)），空氣里的水蒸氣凝結(jié)生成霧。根據(jù)凝結(jié)的成因不同，霧有數(shù)種不同類型。當(dāng)氣溫高于冰點(diǎn)時(shí)，水汽凝結(jié)成液滴。當(dāng)氣溫低于冰點(diǎn)時(shí)，水汽直接凝結(jié)為固態(tài)的冰晶，比如冰霧。因?yàn)槁饵c(diǎn)只受氣溫和濕度影響，所以霧的形成主要有兩個(gè)原因：一是空氣中的水汽大量增加，使得露點(diǎn)升高至氣溫，從而形成霧，比如蒸汽霧和鋒面霧。二是氣溫下降至低于露點(diǎn)而生成霧，比如平流霧和輻射霧。
霾，也稱灰霾（煙霞），是指原因不明的因大量煙、塵等微粒懸浮而形成的渾濁現(xiàn)象。霾的核心物質(zhì)是空氣中懸浮的灰塵顆粒，氣象學(xué)上稱為氣溶膠顆粒。
空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機(jī)碳?xì)浠衔锏攘Ｗ右材苁勾髿饣鞚?，視野模糊并?dǎo)致能見度惡化，如果水平能見度小于10000米時(shí)，將這種非水成物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成的視程障礙稱為霾(Haze)或灰霾（Dust-haze），香港天文臺(tái)稱煙霞(Haze)。一般相對(duì)濕度小于80%時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化是霾造成的，相對(duì)濕度大于90%時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化是霧造成的霾，相對(duì)濕度介于80%~90%之間時(shí)的大氣混濁視野模糊導(dǎo)致的能見度惡化是霾和霧的混合物共同造成的，但其主要成分是霾。霾的厚度比較厚，可達(dá)1公里~3公里左右。由于灰塵、硫酸、硝酸等粒子組成的霾，其散射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光比較多，因而霾看起來(lái)呈黃色或橙灰色。
所以說(shuō)，霧霾非“霧”而是“霾”，我們恐慌的實(shí)際上是“霾”。目前看來(lái)，在我國(guó)的部分區(qū)域存在著4個(gè)灰霾嚴(yán)重地區(qū)：黃淮海地區(qū)、長(zhǎng)江河谷、四川盆地和珠江三角洲。
霧霾從哪里來(lái)？
由霾的定義和判別的方法可知霾是現(xiàn)象，懸浮的灰塵顆粒是形成霾的重要直接內(nèi)因，而這種顆粒我們稱之為PM2.5。霾雖然可以是自然因素形成，但通常情況下主要是人為排放污染物形成，這也是各國(guó)研究它們的關(guān)鍵原因。霾形成也與天氣密切相關(guān)，在有風(fēng)、雨等天氣過程以及大氣擴(kuò)散條件好時(shí)難以形成霾，而且也易于消除已產(chǎn)生的霾，但解決霾的關(guān)鍵還是要減少PM2.5形成。
在《國(guó)家環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)方法》中PM2.5的定義為：懸浮在空氣中， 空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于和等于2.5微米的顆粒物。《氣象觀測(cè)規(guī)范》中它的定義為： 空氣動(dòng)力學(xué)等效直徑小于和等于2.5微米的大氣氣溶膠質(zhì)量濃度。雖然定義的角度有所不同，但本質(zhì)是指能懸浮在空中的細(xì)顆粒物。
那空氣動(dòng)力學(xué)直徑又是怎么理解呢？其實(shí)就是實(shí)際粒子與假想的一種單位密度為1克／立方厘米的球體，在靜止空氣中達(dá)到相同的沉降速度時(shí)，假想粒子的直徑即為實(shí)際粒子的空氣動(dòng)力學(xué)(等效)直徑。所以PM2.5中2.5并不是顆粒物的幾何直徑，相同空氣動(dòng)力學(xué)直徑的顆粒，比重越大幾何直徑越小。
要弄明白PM2.5的成因，首先要清楚，PM2.5不是一種單一成分的空氣污染物， 而是由來(lái)自許多不同的人為或自然污染源的大量不同化學(xué)組分組成的一種復(fù)雜并且可變的大氣污染物。
就其來(lái)源而言，一是由污染源直接排出，稱為一次顆粒物，其成分主要為元素碳、有機(jī)碳、土壤塵等，主要產(chǎn)生于化石燃料和生物質(zhì)燃料的燃燒，此外還包括工業(yè)、礦物質(zhì)的加工和精煉、建筑、農(nóng)田耕作、風(fēng)蝕、植物孢子、植物修剪過程等。二是由各污染源排出的氣態(tài)污染物經(jīng)過冷凝或在大氣中由多相化學(xué)反應(yīng)而形成的復(fù)合體，稱為二次顆粒物，其成分主要有硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和半揮發(fā)性有機(jī)物等，在大多數(shù)地區(qū)，硫和氮為主要組分，在一些地區(qū)有機(jī)氣溶膠也可能是重要組成部分。
在城市集中區(qū)，汽車尾氣是重要的一次和二次源，既直接排放顆粒物，也可以是排放出來(lái)的氮氧化物轉(zhuǎn)化形成的，尤其是重型柴油車排放大量顆粒物和氮氧化物是城市PM2.5的重要來(lái)源；另外，一些溶劑和涂料排放的揮發(fā)性有機(jī)物也轉(zhuǎn)化成有機(jī)物進(jìn)入到PM2.5。因此，不同國(guó)家、地區(qū)、城市的PM2.5其來(lái)源、組成也是各不相同的。
PM2.5對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響很大。主要影響在兩個(gè)方面，一是對(duì)人體健康的影響，因?yàn)轭w粒物非常小，容易穿越鼻腔和支氣管系統(tǒng)進(jìn)入到肺泡中，對(duì)人體健康的影響是非常明顯的。二是對(duì)光的消解作用明顯，影響能見度，造成嚴(yán)重的視程障礙。
故而我們可以說(shuō)，霧霾活在我們的生活中，就在我們身邊，無(wú)時(shí)無(wú)刻不影響著我們的身體健康和生活質(zhì)量。根據(jù)官方調(diào)查，霧霾天氣易誘發(fā)多種疾病，一是心血管疾病。霧霾天氣時(shí)氣壓低，濕度大，人體無(wú)法排汗，誘發(fā)心臟病的幾率會(huì)越來(lái)越高。二是呼吸道疾病。霧霾中含有大量的顆粒物，這些包括重金屬等有害物質(zhì)的顆粒物一旦進(jìn)入呼吸道并粘著在肺泡上，輕則會(huì)造成鼻炎等鼻腔疾病外，重則會(huì)造成肺部硬化，甚至還有可能造成肺癌。三是上呼吸道感染。持續(xù)的霧霾天氣籠罩著全國(guó)十余個(gè)省份，霧霾天氣，空中浮游大量塵粒和煙粒等有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)人體的呼吸道造成傷害，空氣中飄浮大量的顆 粒、粉塵、污染物病毒等，一旦被人體吸入，就會(huì)刺激并破壞呼吸道黏膜，使鼻腔變得干燥，破壞呼吸道黏膜防御能力，細(xì)菌進(jìn)入呼吸道，容易造成上呼吸道感染。
霧霾和煤炭的關(guān)系
從霧霾的形成因素看來(lái)，霧霾多在秋后開始加重，進(jìn)入10月份之后，北京等多個(gè)城市連續(xù)多日被嚴(yán)重的霧霾籠罩，這與污染排放有著密切的聯(lián)系。而作為我國(guó)主要的能源—煤炭，便被推到了風(fēng)口浪尖之上。
國(guó)際環(huán)保機(jī)構(gòu)自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)（NRDC）去年在京發(fā)布的《煤炭使用對(duì)大氣污染的“貢獻(xiàn)”》顯示，在PM2.5的“一次污染”中，煤炭的直接燃燒貢獻(xiàn)率為31%，相關(guān)行業(yè)的非直接燃燒貢獻(xiàn)率為31%，總和為62%。
煤是高污染高碳的能源品種。在我國(guó)，煤炭占一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)量的比重接近70%，遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家20%左右的均值。2013年，我國(guó)的煤炭消費(fèi)量已占到全球煤炭消費(fèi)總量50.3%，分別是美國(guó)和歐盟的4.2倍和6.7倍。
我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)帶來(lái)了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染、公眾健康和溫室氣體問題。根據(jù)《中國(guó)氣候公報(bào)》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，由大氣污染導(dǎo)致的全國(guó)年均灰霾日數(shù)隨煤炭消費(fèi)總量的變化明顯增加。
2003年以前，我國(guó)年均灰霾日數(shù)均低于常年值9天，但是2004年以來(lái)增長(zhǎng)迅速，年均值達(dá)到12～20天；2013年我國(guó)年均灰霾日數(shù)高達(dá)36天，全國(guó)范圍內(nèi)有二十多個(gè)?。▍^(qū)、市）出現(xiàn)了持續(xù)性灰霾。
煤炭，在其使用過程中，對(duì)霧霾形成的顯而易見的貢獻(xiàn)，使其成為眾矢之的，日益被嫌棄和妖魔化。
我們?cè)撛鯓討?yīng)對(duì)？
煤炭是基礎(chǔ)性能源，煤炭工業(yè)是關(guān)系國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈和能源安全的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，新中國(guó)的工業(yè)從建立、發(fā)展到壯大，一直都離不開它的支持。新中國(guó)成立初期，沒有機(jī)械裝備，缺乏資金和技術(shù)，煤礦工人硬是憑借一雙大手、一把鐵锨，“一鎬加一炮”，恢復(fù)了煤炭生產(chǎn)，建起一個(gè)個(gè)新礦區(qū)，源源不斷地向整個(gè)工業(yè)提供著烏金。煤炭可以說(shuō)是我們國(guó)家發(fā)展起來(lái)的大功臣。
然而今非昔比，這個(gè)功臣如今飽受爭(zhēng)議，如今烏金貶值，煤炭市場(chǎng)哀鴻遍野?？墒牵覀儾坏貌豢辞逡粋€(gè)現(xiàn)實(shí)，那就是在我國(guó)，以煤炭為主體的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)短期內(nèi)難以發(fā)生重大改變。山東能源集團(tuán)董事長(zhǎng)卜昌森認(rèn)為，近年來(lái)霧霾肆虐，許多人把空氣污染的罪魁禍?zhǔn)字赶蛎禾?，這完全是誤解。煤炭對(duì)環(huán)境的影響主要在利用過程中，實(shí)際上是產(chǎn)煤的替用煤的背黑鍋。
所以說(shuō)，與其將大功臣一棒子打死，不如講究合理地使用。時(shí)任中國(guó)能源研究會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)的周大地在今年1月9日在北京舉辦的“文津圓桌論壇”上建議，煤炭未來(lái)的發(fā)展須實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保和低碳。他說(shuō)，目前我國(guó)的煤炭清潔利用，只能說(shuō)在大型電廠鍋爐的集中管理方面，采取了一些措施，實(shí)現(xiàn)了常規(guī)污染物的清潔化，但并未在低碳化方面取得明顯成效。大型電廠鍋爐尚且如此，更不用說(shuō)分散的、小型的工業(yè)窯爐、鍋爐，以及許多散布在家庭和農(nóng)村的煤炭利用了。我們?cè)诿褐朴?、煤制氣領(lǐng)域，仍然面臨著清潔化和低碳化的重大戰(zhàn)略挑戰(zhàn)。若完全市場(chǎng)化發(fā)展煤化工，容易出現(xiàn)一擁而上的亂象，投資風(fēng)險(xiǎn)很大。工信部原部長(zhǎng)、全國(guó)政協(xié)經(jīng)濟(jì)委員會(huì)副主任、中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì)會(huì)長(zhǎng)李毅中也指出，大力提高煤炭的清潔高效利用。建議減緩新建，減少進(jìn)口，繼續(xù)關(guān)閉整合小煤礦，淘汰落后產(chǎn)能。建議提高煤炭入洗率，積極開發(fā)煤層氣，構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)型煤礦，發(fā)展煤電一體和超高壓輸電，改進(jìn)提升煤制氣、煤制油、煤化工，提高燃煤熱效率，強(qiáng)制煙氣脫硫脫硝除塵，尤其注重散燒煤的治理性。
由此可見，既不傷筋動(dòng)骨，又能解決煤炭污染問題的關(guān)鍵措施是煤炭的清潔利用。兩會(huì)期間，全國(guó)工商聯(lián)的提案建議，立足國(guó)內(nèi)，大力發(fā)展煤炭清潔高效利用技術(shù)，不斷提高煤炭利用水平，才是保證我國(guó)能源安全的首要選擇。兩會(huì)之外，煤炭的清潔利用同樣受到政府部門的高度重視。3月4日，工信部印發(fā)《2015年工業(yè)綠色發(fā)展專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案》，方案提出，提升重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)行業(yè)煤炭清潔高效利用水平，提升重點(diǎn)行業(yè)能效水平，加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域工業(yè)清潔生產(chǎn)工作的指導(dǎo)。印發(fā)煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃方案，指導(dǎo)煤炭消耗大的城市，結(jié)合本地產(chǎn)業(yè)實(shí)際，圍繞焦化、煤化工、工業(yè)爐窯和工業(yè)鍋爐等編制具體實(shí)施方案，加大地方政府組織協(xié)調(diào)力度，實(shí)施燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升工程。
與此同時(shí)，國(guó)家能源局等3部門日前也印發(fā)了《關(guān)于促進(jìn)煤炭安全綠色開發(fā)和清潔高效利用的意見》。意見提出，要切實(shí)提高煤炭加工轉(zhuǎn)化水平，加快煤炭由單一燃料向原料和燃料并重轉(zhuǎn)變。要按照節(jié)水、環(huán)保、高效的原則，繼續(xù)推進(jìn)煤炭焦化、氣化、煤炭液化(含煤油共煉)、煤制天然氣、煤制烯烴等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和示范，提升煤炭綜合利用效率，降低系統(tǒng)能耗、資源消耗和污染物排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
具體說(shuō)來(lái)，煤炭清潔利用實(shí)際上是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的概念，它涵蓋了煤炭產(chǎn)業(yè)上游的煤炭(及煤層氣)開采、洗選，煤炭產(chǎn)業(yè)中游的運(yùn)輸、發(fā)電、冶金、化工生產(chǎn)，以及煤炭產(chǎn)業(yè)下游“三廢”的處理回收、二氧化碳的捕集和封存。在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中，煤炭清潔化可以集中關(guān)注三部分：一是處于最前端的入爐以前的煤炭洗選；二是爐內(nèi)清潔化，如低氮燃燒、循環(huán)硫化床爐內(nèi)噴鈣、中小型煤粉工業(yè)鍋爐與水煤漿鍋爐改造、燃煤氣化清潔技術(shù)應(yīng)用等；三是末端脫硫脫硝除塵等煙氣治理。
中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)王顯政在日前召開的中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)四屆理事會(huì)第三次會(huì)議上提到，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些大型燃煤電廠進(jìn)行燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放技術(shù)創(chuàng)新，取得了很好的效果，氮氧化物（19.8毫克/立方米：50毫克/立方米）、二氧化硫（2.76毫克/立方米：35毫克/立方米）及粉塵濃度（2.47毫克/立方米：5毫克/立方米） 的排放值均優(yōu)于燃?xì)鈾C(jī)組污染物排放限值，實(shí)現(xiàn)了超低排放。經(jīng)過多年技術(shù)示范與推廣，高效煤粉型工業(yè)鍋爐技術(shù)具有節(jié)能效果好、系統(tǒng)熱效率高、污染排放低、操控簡(jiǎn)單等突出特點(diǎn)，系統(tǒng)熱效率比普通燃煤鍋爐提高二十多個(gè)百分點(diǎn)，發(fā)展前景廣闊。
但相關(guān)媒體對(duì)煤炭利用改革存在的疑慮值得我們深思，目前煤化工項(xiàng)目不但需要?jiǎng)虞m上百億元的投入，還需要6年至7年的建設(shè)周期，還有技術(shù)潛力的不斷挖掘和研發(fā)問題。按照我國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)水平測(cè)算，在煤化工項(xiàng)目理想運(yùn)行狀態(tài)下，煤制油的盈虧平衡點(diǎn)可以提高到50美元/桶。
作為世界第二大經(jīng)濟(jì)體的中國(guó)，經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的號(hào)角已經(jīng)全面吹響，中國(guó)煤炭清潔化的道路究竟如何走，值得我們拭目以待。
作者：薛松
（來(lái)源：中國(guó)礦業(yè)報(bào)）
