PDF《中国煤控项目 专题报告 2014/10》

中国煤炭消费总量控制方案和政策研究课题组 煤炭使用对中国大气污染的贡献 中国煤控项目 专题报告 2014/10

1 煤炭使用对中国大气污染的贡献 《中国煤炭消费总量控制方案和政策研究项目》课题组

2014 年10 月20 日 煤炭在中国能源结构中占有重要地位.

从1980 年至今的

30 余年内,煤炭占 中国一次能源生产和消费量的比重一直在 70%左右,远高于 OECD 国家 20%左 右的平均值.进入本世纪后,随着中国社会经济的快速发展,煤炭使用量急剧增 加,从2000 年的

14 亿吨增长到

2012 年的

35 亿吨1 ,12 年间增长了 2.5 倍;

到2013 年, 中国的煤炭消费量已占到全球煤炭消费总量 50.3%, 分别是美国和欧盟 的4.2 倍和 6.7 倍2 .由于中国石油、天然气等其他化石能源资源相对比较贫乏, 石油和天然气的人均资源量仅为世界平均水平的 7.7%和7.1%;

风能、太阳能等 新能源虽然发展潜力巨大,但是大规模应用前,还有很多的配套技术障碍需要解 决. 因此在未来相当长的一段时间内,煤炭在中国能源结构中的主要地位不会改 变. 作为高污染高碳的能源品种,煤炭在支撑中国经济高速发展的同时,中国以 煤为主的能源结构也带来了日益严重的环境污染、公众健康和温室气体问题.根据《中国气候公报》统计数据,由大气污染导致的全国年均灰霾(不同于自然条 件导致的雾现象, 主要是人为排放到空气中的尘粒、烟粒或盐粒等气溶胶的集合 体)日数随煤炭消费总量的变化增加明显.2003 年以前,中国年均灰霾日数均 低于常年值

9 天,但是

2004 年以来增长迅速,年均值达到 12~20 天;

2013 年 中国年均灰霾日数高达

36 天,全国范围内有

20 多个省(区、市)出现了持续性 灰霾.除了巨量的生产和消费,中国煤炭消费的分布、结构及技术水平等因素又 进一步加剧了区域大气污染问题.

1 中华人民共和国国家统计局, 《中国能源统计年鉴》 .

2 BP, 《BP 世界能源统计 2014》 .

2 图1中国历史煤炭消费量与年均灰霾天数 煤炭作为固体能源, 和石油、 天然气等能源品种相比, 每生产同样多的能量, 产生排放的二氧化硫(SO2) 、氮氧化物(NOx) 、颗粒物(烟粉尘或一次 PM2.5) 、 汞(Hg)等重金属和二氧化碳(CO2)等大气污染物都更多;

同时,煤炭作为中 国主要的一次能源, 大量的工业生产伴随着煤炭使用.煤炭的大量使用过程中排 放的大气污染物,以及以煤炭为支撑的工业过程中排放的大气污染物,是造成中 国大气污染的重要原因. 追本溯源,在政府已经提出 坚决控制煤炭消费总量控制 的决心下,摸清 燃煤利用过程对大气颗粒物的贡献是实施控制的基础和理论依据. 从传统污染物 和二氧化碳的排放量以及 PM2.5 浓度等方面, 定量分析了煤炭直接燃烧和与煤炭 使用密切相关的工业过程对大气污染的贡献;

通过污染物环保口统计、排放清单 的统计、空气质量模型等技术手段,对燃煤利用过程中的污染物排放的物种、空 间和部门特征等进行分析, 找出重点的控制技术低下的排放部门,并从区域联防 联控的角度分析重点污染区域的本地来源和外地源传输特点, 最后提出了相关建 议. 1. 煤炭使用与大气污染物的排放和控制 煤炭是中国最主要的能源.根据全国煤炭统计数据,2012 年中国煤炭消费 量为 35.3 亿吨.从煤炭消费的行业分布来看,电力、钢铁、建材、燃煤锅炉、 居民生活以及煤化工等行业和部门消费了中国 90%以上的煤炭.中国

2012 年主 要煤炭消费部门的煤炭消费比例如图

2 示,其中电力是第一用煤大户,占全国

3 煤炭消费总量的 46%.其次为燃煤锅炉、钢铁和建材行业,占全国煤炭消费总量 的比例依次为 19%、17%和4%. 图22012 年中国煤炭消费中的部门分布 1.1. 煤炭使用过程大气污染控制的法规和标准 从20 世纪七十年代末到八十年代初,中国的环境保护工作开始起步.在上 世纪八十年代中后期,中国陆续推出了《水污染防治法》 (1984) 、 《大气污染防 治法》 (1987) 、 《环境保护法》 (1989)等与煤炭消费过程相关的环境保护法规, 这些法规均适用于煤炭利用行业的环境保护, 在宏观层面上对这些行业可能造成 的大气环境污染和水环境污染提出了控制要求.此后,中国进一步颁布了一系列 法律, 对环境影响评价、 清洁生产等控制工业污染的技术手段提出了要求. 目前, 中国涉及煤炭消费过程大气环境保护的相关法律主要有: 《环境保护法》 、 《大气 污染防治法》 、 《环境影响评价法》 、 《节约能源法》 、 《循环经济促进法》 、 《清洁生 产促进法》 等, 这些法律明确了环境因素应该作为中国使用煤炭的项目建设中必 须考虑的因素. 在这些环境保护法律的基础上,中国制订了《国家酸雨和二氧化硫污染防治 十一五 规划》 、 《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》 、 、 《中国洁净煤技术 九五 计划和

2010 年发展纲要》 、 《可持续发展科技纲要(2001-2010 年) 》 、 《国家实施洁净煤技术发电优惠政策》等一系列行政法规和规划.这些法律和法 规应用于中国煤炭消费过程中的污染控制方面, 主要针对了大气环境污染防治及 温室气体减排领域, 涉及了多个产业环节及多个环境问题.中国这些法律法规的 提出和实施,在环境影响评价、节能技术应用、污染控制技术等方面,为进一步

4 通过排放标准、 技术规范等对中国煤炭利用行业的污染控制和净化技术提出具体 要求奠定了基础. 在以上环境保护法律法规的基础上,中国针对电厂锅炉、工业锅炉、炼焦过 程和水泥窑等主要的煤炭消费领域,制订了主要污染物的排放标准,并随着整体 环境状况的变化,对排放标准进行了多次修编,不断提高污染物的控制要求,降 低排放限值.到目前为止,中国针对电厂锅炉、工业锅炉、炼焦过程和水泥窑等 主要的煤利用过程的排放标准大多集中在大气污染物上, 而对于温室气体排放控 制较少涉及.针对中国针对电厂锅炉、工业锅炉、工业过程的大气污染物排放控 制标准制订和修编过程如表

1 所示. 表1中国主要大气污染物固定排放源的排放标准 控制对象 标准编号 实施、修编年份 电厂锅炉 GB13223 1991, 1996, 2003,

2011 工业锅炉 GB13271 1983, 1991, 1999,

2014 炼焦过程 GB16171 1996,

2012 钢铁生产过程 GB28662-GB28666

2012 水泥生产过程 GB4915 1985, 1996, 2004,

2013 1.2. 主要污染控制措施和减排效果 随着中国排放标准的逐步加严以及中国环保产业的发展, 近年来中国对煤炭 消费过程主要大气污染物的排放控制技术有了较快的发展, 有部分技术已经达到 了国际先进水平. 污染排放的最主要成果体现在 SO2 和NOx 总量减排上.中国从 十一五 开始把 SO2 总量减排目标作为政府约束性指标, 通过脱硫技术的大规模使用, 推 动了电力等部门 SO2 排放量的大幅削减3 .从2005 到2012 年的

7 年间,全国带 烟气脱硫设施的火电机组装机容量从 0.48 亿千瓦增长至 7.18 亿千瓦,全国燃煤 机组脱硫比例由

2005 年的 14%提高到

2012 年的 92%;

在发电量增长 90%、发 电用煤量增长 80%的情况下,SO2 排放量降低了 40%. 十二五 期间,NOx 减 排也被纳入国家大气污染物总量减排的重点任务.通过大规模脱硝设施的建设, 从2010 年到

2012 年的

3 年间, 全国带烟气脱硝设施的火电机组装机容量从 0.89 亿千瓦增长至 2.26 亿千瓦, 全国燃煤机组脱硝比例由

2010 年的 13%提高到

2012 年的 28%;

在发电用煤量增长 12%的情况下,NOx 排放量降低了 1.5%.

3 中华人民共和国环境保护部, 《2012 年中国环境状况公报》 .

5 除电力部门外,中国于 十二五 期间开始大力强化钢铁、水泥、平板玻璃 等高耗能行业的主要污染物减排工作, 严格主要污染物总量减排核查监管, 以 六 厂 (场) 一车 为重点强力推进减排措施落实. 通过烧结机脱硫等工程措施,

2012 年全国钢铁行业 SO2 排放量比

2010 年减少了 8%;

水泥脱硝设施建设也取得了 重大突破,截至

2013 年,全国有超过

7 亿吨水泥熟料产能建设了脱硝设施,帮 助全国 NOx 排放量从

2012 年开始下降. 2. 煤炭使用造成大气污染物排放量的占比 煤炭在作为燃料燃烧的过程中,会直接产生并排放大气污染物,如产生自燃 煤电厂和燃煤锅炉的大气污染物.很多工业生产过程中,伴随煤炭使用,也会产 生并排放大气污染物,如水泥生产过程中,煤炭作为生产熟料的燃料,在熟料炼 制过程中产生并排放大气污染物, 石灰石的分解同样会产生污染物并排放到空气 中, 原料制备和水泥粉磨等过程也会产生大气颗粒物排放.这些大气污染物的产 生和排放虽然不是直接来自于煤炭燃烧,但与煤炭使用过程密切相关,煤炭消费 量的变化同样会造成这些环节大气污染物排放量的变化.因此,在本研究中,除 了定量分析煤炭燃烧直接产生并排放的大气污染物, 也将伴随煤炭使用的工业过 程大气污染物排放量纳入了分析范围. 2.1. SO

2、NOx 和烟粉尘排放量的占比 根据中国环境统计数据4 ,2012 年中国 SO

2、NOx 和烟粉尘排放量分别为 2117.6 万吨、 2337.8 万吨和 1234.3 万吨. 其中城镇生活源排放分别为 200.4 万吨、 39.3 万吨和 142.7 万吨,基本上全部来自于煤炭使用过程的排放;

工业源排放分 别为 2017.2 万吨、1658.1 万吨和 1029.3 万吨,其中大部分来自于煤炭使用过程 的排放,或是伴随煤炭使用的工业过程的排放. 工业源是对中国 SO

2、NOx 和烟粉尘排放量贡献最大的一类源.中国按行业 分重点调查工业废气排放及处理数据(见表 2)表明,电力、热力的生产和供应 业,黑色金属冶炼及压延加工业,非金属矿物制品业,化学原料及化学制品制造 业,有色金属冶炼及压延加工业和石油加工、炼焦及核燃料加工业是中国工业 SO

2、NOx 和烟粉尘排放量最大的行业,排放量合计分别达 88%、95%和83%, 而这

6 个行业燃料煤的消费量也占到全国工业行业燃料煤消费总量的 93%. 因此 这6个行业中煤炭对 SO

2、NOx 和烟粉尘排放的贡献情况,基本上能代表中国工 业源煤炭对 SO

2、NOx 和烟粉尘排放的贡献.

4 中华人民共和国环境保护部, 《2012 中国环境统计年报》 .

6 表22012 年中国各工业行业燃煤量和主要大气污染物排放量(万吨) 煤炭 消费量 燃料煤 消费量 SO2 排放量 NOx 排放量 烟粉尘 排放量 煤炭开采和洗选业

21079 1613 12.5 4.5 33.3 石油和天然气开采业

78 76 2.2 3.0 0.7 黑色金属矿采选业

151 144 2.4 0.7 10.3 有色金属矿采选业

153 150 2.4 0.5 2.2 非金属矿采选业

274 261 3.9 1.1 3.7 开采辅助活动

13 12 0.3 0.2 0.1 其他采矿业

22 22 0.0 0.0 0.2 农副食品加工业

2159 2146 23.8 9.2 18.2 食品制造业

1206 1203 14.7 4.7 5.8 饮料制造业

1127 1123 12.9 4.1 6.6 烟草制品业

68 67 1.1 0.4 0.7 纺织业

2343 2315

27 7.7 9.2 纺织服装、鞋、帽制造业

137 137 1.7 0.5 0.8 皮革、毛皮、羽毛(绒)及其制品业

184 183 2.7 0.6 1.0 木材加工及木、竹、藤、棕、草制品业

267 234 4.3 1.4 15.7 家具制造业

14 14 0.3 0.1 0.3 造纸及纸制品业

4944 4933 49.7 20.7 16.7 印刷业和记录媒介的复制

29 29 0.5 0.2 0.2 文教体育用品制造业

12 12 0.2 0.1 0.2 石油加工、炼焦及核燃料加工业

34585 7505 80.2 37.6 44.2 化学原料及化学制品制造业

19045 10783 126.2 50.2 58.3 医药制造业

899 894 10.8 3.1 4.4 化学纤维制造业

1060 1032 10.1 4.9 2.2 橡胶和塑料制品业

726 721 8.8 2.8 3.3 非金属矿物制品业

30652 21847 199.8 274.2 255.2 黑色金属冶炼........