煤在中国能源结构中的地位、煤燃烧的影响及再利用

1、煤在中国能源结构中的地位、煤燃烧的影响及再利用16000110291600011029 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，煤燃烧后的废弃物一一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。煤在中国能源结构中的地位1 1.我国能源生产和消费构成

2、中煤占主要地位。煤炭目前在我国一次能源中占 65%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 20142014 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。加14世界煤炭消费量占比,口.，.落修日本.15中国印度日本*耶裁竽岛声口脚甑印N和布衽我主2 2 .从 19951995 年至 20132013 年，中国消耗的煤的总量以稳定速率上升，20142014 年较 20132013 年有所下降，预计将逐渐稳定在 40004000 吨左右。3 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

3、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 1。4 4 . .与此同时，我国能源消费增长率在 20022002 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 20062006 年为 5.4%,5.4%,我国 20062006 年能源消费增速减慢，但也高出印度 4 4 个百分点（我国能源消费增长率为 9.6%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 5 .综上所述，由图可知，1978-20151978-2015 年中，我国煤炭消费量、

4、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。5CWU.SSCfialtd-nSurnjIrtidil泊Cans;Originaldta.1才士立时uEptiCjrl诚2rl我Revisedd前由痴心面例而coalnMJITIpEion：Amuirfiiifri044.2biKoviMmgfcoal蜘蜘葡典始第央区-土三统叶羊茸2用1一次能源、煤炭消费量增长率-一次能源泊夏量增长率一携航制复信享长盟、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 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

5、燃烧使用，而且这种使用方式竟占直接燃烧总量的 62%,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%87%（占燃烧燃料总排放量的93%93%）; ;排放的粉尘占总排放量的 60%60%（占燃烧燃料总排放量的 99%99%）; ;排放的氮氧化物占总排放量的 67%67%（占燃烧燃料总排放量的 87%87%）; ;排放的 COCO 占总排放量的 71%71%（占燃料燃烧排放量的 87%87%）。害的城市占比 5.8%,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。AirpollutioninChinatglmc

6、uriiiH2 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1000MWH1000MWH 死亡的鸟中，煤炭导致的死亡远多于原油、天然气和核能。卜图还展示了中国 7474 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*-3T-4*E；:wer-7%STATEOFAIRQUAUTYMmajor)11nesecitF5.QI2013|K：二口J5.8%*，.lb-13%I-klL.lei.iiiJyp(.itec11.5%L-2S.3%IkstF日titanal-尿创口3a电珈PM7J科

7、中，由。府忒仁印soilingonl.FM/5=Partit.es/pnlBirtifttL5/nalPTan25厂Sources国川5ty讨1口启门aMTerhn-clogyjthfMNjtKjriMEciCvn和扣IMEoring3 3 .此外，煤燃烧后的废弃物一一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 pHpH 值升高，有毒有

8、害的 Cr,AsCr,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BirdDeathsPer1X00MWH3.gfflWFLiiff)颦必*IriltaTMi4即祀心Hwnjlrj1rtIrriR/ktmirwlf)WSMU01 3|hcMc

9、m1*df要能源的现状。本部分将把重点放在粉煤灰的在处理上。1 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 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、碳分和煨烧，工艺流程如下图。22CaCOj-H粉煤灰j_?中口CaaSiOr（制水泥）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

10、生产水泥的一种优质原料。3 3 .另外，粉煤灰中一般含有 50%-80%50%-80%的空心玻璃珠，它是以 Si,Al,FeSi,Al,Fe 的氧化物为主要组分和少量的 Ca,Mg,NaCa,Mg,Na 的氧化物组成的高次结构聚合物的球晶，其细度为 0.3-2000.3-200 科 m m, ,其中小于5dm5dm 的占粉煤灰总量的 20%,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 2烧.（1300-1400D图S-27畅爆灰提取蠡化铝流程图 6 28 机械分选玻璃微珠的流程粉爆龊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,厂生产 713-A713-A 分子筛的工艺流程。另一方面节约了生产成本。下图为某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。33综上所述,分利用了粉煤灰,来。处理水的如微酸透析括件白质腐白褒原生产工序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（713-A分子筛）图6-29利用粉煤灰生产分子箱的流程另外，还可粉煤灰制白炭黑，制得的白炭黑应用