煤是主要污染源

在《1949年是个分水岭》一章中，我已清楚地告诉大家，中国已经是世界上在短期内甚至是相当长一个时期内很难被他国超越的电力大国，中国的发电装机总容量已经超过美国，雄居全球之冠。然而，中国同时也是火力发电大国，在全部发电装机中，火电占总发电量的80%左右，由此可见，火电厂是中国主要的能源提供者。而大家都知道，火电几乎都是以煤为燃料。同样，钢铁、水泥、石油这些重污染行业，无一例外地都需要燃煤。即便是我们汽车燃油的生产，也是需要煤提供能源或原料，所有这些行业，也都需要消耗电力，而80%左右的电力来源于煤。通常，一吨煤产生的二氧化碳约为2.5吨，中国2013年煤消耗量约35亿吨，约产生二氧化碳87.5亿吨。2014年汽油消费量约1亿吨，柴油消费量约1.6亿吨，全部燃烧产生的二氧化碳约8亿吨，不到2013年燃煤产生二氧化碳的10%。而燃煤废气除了二氧化碳之外，还有烟尘等杂质，从废气比例来看，燃煤显然占了绝大部分。通过这组数据，我们可以得出一个结论，由于中国超过80%的能源来源于煤，也可以就此推算出80%左右的废气排放来源于煤。煤是主要污染源。但是，作为一个能源消耗大国，目前，中国的能源结构是“多煤、少气、缺油”，短期内停止用煤，甚至仅仅是将其使用量减少到一半，客观上都是不现实的。

煤是雾霾的主要源头，而且是固定污染源，对此大家肯定没有异议。其实，燃煤电厂还会产生另外一个环保问题，就是酸雨。酸雨是随着工业高度发展而出现的副产物。由于人类大量使用煤、石油、天然气等化石燃料，燃烧后产生的硫氧化物或氮氧化物，在大气中经过复杂的化学反应，形成硫酸或硝酸气溶胶，或为云、雨、雪、雾捕捉吸收，降到地面就成为酸雨。酸雨的危害主要体现在导致土壤酸化，诱发植物病虫害，使农作物大幅度减产上。特别是小麦，在酸雨影响下，可减产13%～34%。大豆、蔬菜也容易受到酸雨危害，导致蛋白质含量和产量下降。酸雨对森林的影响在很大程度上是通过使土壤的物理化学性质恶化产生的。在酸雨的作用下，土壤中的营养元素钾、钠、钙、镁会流失，并随着雨水被淋溶掉。所以，长期的酸雨会使土壤中大量的营养元素流失，从而使土壤变得贫瘠。酸雨还能使非金属建筑材料，比如混凝土、砂浆和灰砂砖等表面硬化，水泥溶解，出现空洞和裂缝，从而损坏建筑物。中国酸雨正呈蔓延之势，中国是继欧洲、北美之后世界第三大重酸雨区。

因此，如何让煤的燃烧更加环保一些是我们面临的一个严重问题。这个问题有解决的方案。就燃煤电厂本身而言，从21世纪以来，中国火电厂开始在烟气排放末端加装脱硫设备，业内称脱硫岛，并且在近几年又开始进行脱硝改造，即去除烟气中影响大气污染的氮化物。到2015年，火电厂脱硫和脱硝基本普及。理论上，火电厂的排放物检测指标在逐年下降，这是事实。但为何雾霾却没有减轻呢？

我曾经请教过一位火电厂的工程师，他告诉我，烟气脱硫是控制酸雨的主要手段，而且效果良好。普遍的问题是环保部门一直在关注排放烟气的多少，而忽视了烟气的温度与湿度。这显然是一个专业的技术问题。简单地说，雾霾的产生，主要来源于排放的烟气，不论是根据常识，还是专业的试验，都可以证明，烟温越高，烟升越高，越容易扩散。同时，烟气温度直接影响烟气的湿度，湿度越大的烟气越难以扩散，也越容易形成雾霾。所以，烟气的温度对于扩散有非常重要的影响。但是，在中国不少火电厂的脱硫设备，实际上没有做到这一点，也就是说，脱硫设备的利用效率打了折扣。中国有超过90%的火电厂采取湿法脱硫，根据国外经验，湿法脱硫岛通常需要加装烟气再热器，将烟气温度提升到80℃以上排放。在不少发达国家是排放硬性标准的烟气再热器，在中国的很多火电厂没有加装，或者加装了没有发挥作用。在美国、日本、德国和英国，均采用烟气高温排放，通常要求最低排放的温度是72℃，而日本要求排放大气温度是90℃～100℃，因此，几乎所有的日本火电厂都安装了烟气再热器。

遗憾的是，中国火电厂在总的发电装机比例中明显过高。2013年年底，美国的发电装机总量是10.39亿千瓦，且装机容量近几年只有小幅变化。也就是说，在供需基本平衡的情况下，美国的发电厂建设明显放缓。相反，在中国，到2016年第一季度，仅火电厂的装机容量就突破10亿千瓦，与美国总装机容量相当。中国居民使用的每度电里，有78%来自燃煤能源。2016年4月，华北电力大学煤电经济性研究课题组在北京发布《中国燃煤发电项目的经济性研究》报告。课题组认为，如果“十三五”期间中国国内电力需求按2%～3%的增速推算，那么，“十三五”期间火电装机容量也许会过剩3亿千瓦以上。专家预计，未来沿海城市火电上网电量的份额将逐渐减少，火电“黄昏”将至。