目前，我國多個地區(qū)出現(xiàn)霧霾，令大氣污染治理迫在眉睫。公眾普遍認為，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，在能源消費結(jié)構(gòu)中占有重要地位。在2013年世界能源消費增量中，煤炭依然是增長最快的能源品種，占全球能源消費增量的57.8%。隨著全球低碳經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的發(fā)達國家選擇更為清潔的能源，但對許多國家尤其亞洲國家來說，“煤依賴癥”依然十分嚴重。日本、韓國的煤炭消費都占各自能源消費的相當比例，其中日本煤炭消費約占一次能源消費的25%。2012年亞洲能源消費占全球煤炭消費的70%，其中中國占50.2%、印度占8%。
既然煤炭依賴的局面短時間內(nèi)不可能改變，煤炭清潔利用就顯得尤為重要。我國推出一系列措施，鼓勵清潔用煤。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，介紹煤炭使用對霧霾形成的貢獻，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，微信圈里充斥著對首都霧霾天氣的調(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，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？我們該怎樣應對？
霧霾是什么？
根據(jù)中國氣象局的定義，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。當氣溫達到露點溫度時（或接近露點），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。當氣溫高于冰點時，水汽凝結(jié)成液滴。當氣溫低于冰點時，水汽直接凝結(jié)為固態(tài)的冰晶，比如冰霧。因為露點只受氣溫和濕度影響，所以霧的形成主要有兩個原因：一是空氣中的水汽大量增加，使得露點升高至氣溫，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，氣象學上稱為氣溶膠顆粒。
空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子也能使大氣混濁，視野模糊并導致能見度惡化，如果水平能見度小于10000米時，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），香港天文臺稱煙霞(Haze)。一般相對濕度小于80%時的大氣混濁視野模糊導致的能見度惡化是霾造成的，相對濕度大于90%時的大氣混濁視野模糊導致的能見度惡化是霧造成的霾，相對濕度介于80%~90%之間時的大氣混濁視野模糊導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，其散射波長較長的光比較多，因而霾看起來呈黃色或橙灰色。
所以說，霧霾非“霧”而是“霾”，我們恐慌的實際上是“霾”。目前看來，在我國的部分區(qū)域存在著4個灰霾嚴重地區(qū)：黃淮海地區(qū)、長江河谷、四川盆地和珠江三角洲。
霧霾從哪里來？
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、雨等天氣過程以及大氣擴散條件好時難以形成霾，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《國家環(huán)境空氣監(jiān)測方法》中PM2.5的定義為：懸浮在空氣中， 空氣動力學直徑小于和等于2.5微米的顆粒物。《氣象觀測規(guī)范》中它的定義為： 空氣動力學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顆粒物。
那空氣動力學直徑又是怎么理解呢？其實就是實際粒子與假想的一種單位密度為1克／立方厘米的球體，在靜止空氣中達到相同的沉降速度時，假想粒子的直徑即為實際粒子的空氣動力學(等效)直徑。所以PM2.5中2.5并不是顆粒物的幾何直徑，相同空氣動力學直徑的顆粒，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， 而是由來自許多不同的人為或自然污染源的大量不同化學組分組成的一種復雜并且可變的大氣污染物。
就其來源而言，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反應而形成的復合體，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的重要來源；另外，一些溶劑和涂料排放的揮發(fā)性有機物也轉(zhuǎn)化成有機物進入到PM2.5。因此，不同國家、地區(qū)、城市的PM2.5其來源、組成也是各不相同的。
PM2.5對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響很大。主要影響在兩個方面，一是對人體健康的影響，因為顆粒物非常小，容易穿越鼻腔和支氣管系統(tǒng)進入到肺泡中，對人體健康的影響是非常明顯的。二是對光的消解作用明顯，影響能見度，造成嚴重的視程障礙。
故而我們可以說，霧霾活在我們的生活中，就在我們身邊，無時無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。霧霾天氣時氣壓低，濕度大，人體無法排汗，誘發(fā)心臟病的幾率會越來越高。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)的顆粒物一旦進入呼吸道并粘著在肺泡上，輕則會造成鼻炎等鼻腔疾病外，重則會造成肺部硬化，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十余個省份，霧霾天氣，空中浮游大量塵粒和煙粒等有害物質(zhì)，會對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，細菌進入呼吸道，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，霧霾多在秋后開始加重，進入10月份之后，北京等多個城市連續(xù)多日被嚴重的霧霾籠罩，這與污染排放有著密切的聯(lián)系。而作為我國主要的能源—煤炭，便被推到了風口浪尖之上。
國際環(huán)保機構(gòu)自然資源保護協(xié)會（NRDC）去年在京發(fā)布的《煤炭使用對大氣污染的“貢獻”》顯示，在PM2.5的“一次污染”中，煤炭的直接燃燒貢獻率為31%，相關(guān)行業(yè)的非直接燃燒貢獻率為31%，總和為62%。
煤是高污染高碳的能源品種。在我國，煤炭占一次能源生產(chǎn)和消費量的比重接近70%，遠高于發(fā)達國家20%左右的均值。2013年，我國的煤炭消費量已占到全球煤炭消費總量50.3%，分別是美國和歐盟的4.2倍和6.7倍。
我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)帶來了日益嚴重的環(huán)境污染、公眾健康和溫室氣體問題。根據(jù)《中國氣候公報》統(tǒng)計數(shù)據(jù)，由大氣污染導致的全國年均灰霾日數(shù)隨煤炭消費總量的變化明顯增加。
2003年以前，我國年均灰霾日數(shù)均低于常年值9天，但是2004年以來增長迅速，年均值達到12～20天；2013年我國年均灰霾日數(shù)高達36天，全國范圍內(nèi)有二十多個省（區(qū)、市）出現(xiàn)了持續(xù)性灰霾。
煤炭，在其使用過程中，對霧霾形成的顯而易見的貢獻，使其成為眾矢之的，日益被嫌棄和妖魔化。
我們該怎樣應對？
煤炭是基礎性能源，煤炭工業(yè)是關(guān)系國家經(jīng)濟命脈和能源安全的重要基礎產(chǎn)業(yè)，新中國的工業(yè)從建立、發(fā)展到壯大，一直都離不開它的支持。新中國成立初期，沒有機械裝備，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”，恢復了煤炭生產(chǎn)，建起一個個新礦區(qū)，源源不斷地向整個工業(yè)提供著烏金。煤炭可以說是我們國家發(fā)展起來的大功臣。
然而今非昔比，這個功臣如今飽受爭議，如今烏金貶值，煤炭市場哀鴻遍野。可是，我們不得不看清一個現(xiàn)實，那就是在我國，以煤炭為主體的能源消費結(jié)構(gòu)短期內(nèi)難以發(fā)生重大改變。山東能源集團董事長卜昌森認為，近年來霧霾肆虐，許多人把空氣污染的罪魁禍首指向煤炭，這完全是誤解。煤炭對環(huán)境的影響主要在利用過程中，實際上是產(chǎn)煤的替用煤的背黑鍋。
所以說，與其將大功臣一棒子打死，不如講究合理地使用。時任中國能源研究會常務副理事長的周大地在今年1月9日在北京舉辦的“文津圓桌論壇”上建議，煤炭未來的發(fā)展須實現(xiàn)綠色環(huán)保和低碳。他說，目前我國的煤炭清潔利用，只能說在大型電廠鍋爐的集中管理方面，采取了一些措施，實現(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。我們在煤制油、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)。若完全市場化發(fā)展煤化工，容易出現(xiàn)一擁而上的亂象，投資風險很大。工信部原部長、全國政協(xié)經(jīng)濟委員會副主任、中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會會長李毅中也指出，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)濟型煤礦，發(fā)展煤電一體和超高壓輸電，改進提升煤制氣、煤制油、煤化工，提高燃煤熱效率，強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。兩會期間，全國工商聯(lián)的提案建議，立足國內(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，才是保證我國能源安全的首要選擇。兩會之外，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)展專項行動實施方案》，方案提出，提升重點區(qū)域重點行業(yè)煤炭清潔高效利用水平，提升重點行業(yè)能效水平，加強對重點區(qū)域工業(yè)清潔生產(chǎn)工作的指導。印發(fā)煤炭清潔高效利用行動計劃方案，指導煤炭消耗大的城市，結(jié)合本地產(chǎn)業(yè)實際，圍繞焦化、煤化工、工業(yè)爐窯和工業(yè)鍋爐等編制具體實施方案，加大地方政府組織協(xié)調(diào)力度，實施燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升工程。
與此同時，國家能源局等3部門日前也印發(fā)了《關(guān)于促進煤炭安全綠色開發(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，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
具體說來，煤炭清潔利用實際上是一個產(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)應用等；三是末端脫硫脫硝除塵等煙氣治理。
中國煤炭工業(yè)協(xié)會會長王顯政在日前召開的中國煤炭工業(yè)協(xié)會四屆理事會第三次會議上提到，近年來，國內(nèi)一些大型燃煤電廠進行燃煤發(fā)電機組超低排放技術(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)于燃氣機組污染物排放限值，實現(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、操控簡單等突出特點，系統(tǒng)熱效率比普通燃煤鍋爐提高二十多個百分點，發(fā)展前景廣闊。
但相關(guān)媒體對煤炭利用改革存在的疑慮值得我們深思，目前煤化工項目不但需要動輒上百億元的投入，還需要6年至7年的建設周期，還有技術(shù)潛力的不斷挖掘和研發(fā)問題。按照我國現(xiàn)有的技術(shù)水平測算，在煤化工項目理想運行狀態(tài)下，煤制油的盈虧平衡點可以提高到50美元/桶。
作為世界第二大經(jīng)濟體的中國，經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的號角已經(jīng)全面吹響，中國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
（來源：中國礦業(yè)報）
