雾霾与煤炭消费
雾霾，是雾和霾的组合。雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，是近地面层空气中水汽凝结的产物;霾是指大量烟、尘等微粒悬浮而形成的空气浑浊现象。
二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物(PM10)是雾霾主要组成成分。
可吸入颗粒物是指粒径<10微米的颗粒物，直径越小其进入呼吸道的部位越深，当大气颗粒物小于2.5微米后，其可100%深入到细支气管和肺泡，对于这种颗粒物，称之为细颗粒物，PM2.5。
PM2.5是PM10的重要组成部分，对人体健康和大气环境质量的影响更大。PM2.5的化学成分主要包括硫酸盐、硝酸盐、有机碳(OC)、元素碳(EC)等，主要来源有自然源和人为源两种，危害较大的是后者。自然源包括土壤扬尘、海盐、植物花粉等，人为源主要包括各种工业过程、供热、烹调过程中燃煤、燃气或燃油排放的二氧化硫、氮氧化物等污染物，以及各类交通工具在运行过程中使用燃料时向大气中排放的尾气。
所以，雾霾主要是由二氧化硫、氮氧化物、烟尘和通过其复杂的物理、化学作用生产的硫酸盐、硝酸盐以及各种有机物构成，同时，二氧化硫和氮氧化物的协同作用会加速大气污染物的形成。
1)雾霾的成因
可以看看近年来，我国雾霾产生起主要作用的二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物排放情况。
其中，二氧化硫排放量下降，是由于酸雨现象的增多，我国逐渐意识到限制二氧化硫排放的重要性。“十一五”期间，国家对二氧化硫实行排放总量控制计划管理。
由于“十一五”国家未对氮氧化物出台专门的减排目标，导致氮氧化物排放量呈逐年上升趋势。
“十一五”以来，氮氧化物排放呈持续上升趋势，二氧化硫虽逐年下降，但总量仍然很高。考虑到二氧化硫和氮氧化物的大量排放会产生“1+1>2”的效应，因此，近年来二氧化硫排放总量高以及氮氧化物排放的快速增长是造成我国雾霾污染逐渐恶化的重要原因。
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2)污染物排放与煤炭消费关系
大气污染物排放与化石一次能源消费关系密切。
上述九个行业2012年消费了全社会92%的煤炭、85%的油品以及79%的天然气，排放了全社会84%的二氧化硫、94%的氮氧化物以及84%的烟(粉)尘。
而且，上述九个行业中，电力(热力)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、有色金属冶炼及压延加工业等四个行业的煤炭消费量远高于消费的油品和天然气，可以认为这四个行业是以煤炭消费为主的行业。
实质上，上述四个行业消费了全社会67%的煤炭资源，排放了全社会64%的二氧化硫、61%的氮氧化物以及56%的烟(粉)尘。
因此，煤炭消费是我国大气污染物排放的重要原因。
煤炭消费结构方面，京津冀鲁地区电煤比例较低，工业用煤和居民生活用煤比重较高;江浙沪和广东的煤炭消费结构相似，电煤比重较高，工业用煤和居民生活用煤均低于全国平均水平。
雾霾与煤电
1)排放强度
单位煤耗污染物排放强度是指每消耗1万吨煤炭产生污染物的重量，表示该行业对煤炭的清洁化利用水平。
脱硫：至2012年，电力(热力)行业已大范围采用脱硫装置，脱硫装置安装比例高于90%。2012年电力(热力)行业二氧化硫单位煤耗排放强度为46吨/万吨，在四大主要煤炭消费行业中最低，约为金属冶炼业和非金属矿物制品业排放强度的一半，为有色金属冶炼业的1/4。
脱硝：2013年前，电力(热力)行业脱硝装置安装比例仅有28%，国家也并未在全国范围内出台相应脱硝电价补偿政策。2013年1月1日起，全国燃煤发电机组均执行《国家发展改革委关于扩大脱硝电价政策试点范围有关问题的通知》，氮氧化物排放强度将有所降低。
除尘：除尘装置在电力(热力)行业中已广泛安装，烟尘排放总量从2006年的348万吨下降到2012年的223万吨，降幅达到36%。
综上，在四个主要煤炭消费行业中，电力(热力)行业二氧化硫和烟尘单位煤耗排放强度最低，氮氧化物单位煤耗排放强度略高于黑色金属和有色金属冶炼业，低于非金属矿物制品业。
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2)排放标准
国家标准对于行业排放具有强制性要求。
可以看出，在主要煤炭消费行业中，火电厂的二氧化硫和氮氧化物排放标准最为严格。
中国、美国、欧盟和日本火电厂排放标准如表。
与世界主要发达国家相比，我国的火电厂大气污染物排放标准是最为严格的。但同时要注意到，2012年我国燃煤电厂二氧化硫平均排放水平约为680mg/m3，氮氧化物平均排放水平约为 720mg/m3，均远高于国家标准规定的排放限值，我国燃煤电厂节能减排空间巨大。
3)燃烧方式
锅炉燃烧是煤炭利用的主要方式，锅炉按照用途可以分为电站锅炉和工业锅炉。电站锅炉是生产的蒸汽(水蒸气)主要用于发电的锅炉;工业锅炉是生产的蒸汽或热水主要用于工业生产和(或)民用的锅炉，集中在供热、冶金、造纸、建材、化工等行业。
可以看出，煤电厂煤炭燃烧效率高，大气污染物排放集中，易于监管;烟气脱硫、脱硝、除尘技术成熟，装设广泛。因此，火电行业对煤炭的利用更加清洁、高效。
综上，煤炭消费是大气污染物排放的一个重要原因，因此应在合理的范围内控制我国煤炭消费总量，但更重要的是调整我国煤炭消费的结构。由于火电行业单位煤耗的污染物排放强度低于其他煤炭消费行业，国家标准也更为严格，因此应逐步提高电力行业的煤炭消费比例，降低工业锅炉和民用燃煤设施用煤比例。
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治霾与煤电清洁化
煤电已是最清洁、高效的煤炭利用方式，那么，是否还需对煤电进行清洁化升级改造值得研究。
近两年我国陆续投产了几个清洁化煤电项目，部分清洁化煤电厂污染物排放实测情况如下。
若所有现役煤电厂均达到国家标准中一般地区排放要求(二氧化硫200mg/m3、氮氧化物 100mg/m3、烟尘30mg/m3)，煤电厂污染物累计排放总量将下降至约500万吨，仅为现况排放的25%，煤电行业占全社会排放总量的比例大幅下降至12%。
若现役煤电厂均达到重点地区污染物排放国家标准(二氧化硫50mg/m3、氮氧化物100mg/m3、烟尘20mg/m3)，则污染物累计排放总量将下降至240万吨，约为现况排放的12%，煤电行业约占全社会排放总量的6%;
若所有煤电厂均达到燃气发电排放标准(二氧化硫35mg/m3、氮氧化物50mg/m3、烟尘5mg/m3)，那么污染物累计排放总量将进一步下降至130万吨，仅为现况煤电厂排放的6.5%，煤电行业仅占全社会排放总量的3.4%。
所以，通过实施煤电清洁化技术，能够大幅降低煤电厂污染物排放水平，对全社会降低污染物排放总量具有重要意义。
煤电的未来地位
根据全国电力“十三五”规划研究初步研究成果，预计到2020年，我国煤电装机约11亿千瓦，约占全国装机总量的55%;2030年，煤电装机总量约12.5亿千瓦，约占全国装机总量的52%。
随着水电、核电、风电、光伏及生物质等非化石能源发电的快速发展，煤电在我国电源结构中的比重呈下降趋势;但为满足负荷增长需求，保障电力安全可靠供应，煤电装机总量将继续增长。
虽然从装机总量和电源结构上看，煤电仍然是我国的主力电源，但与过去相比，中长期煤电在电力系统中的地位和作用正逐渐发生着变化。
一直以来，煤电在我国电力系统中主要带基荷运行，利用小时数较高，发电量远高于其他种类电源。展望未来，我国非化石能源快速发展，为了更好的消纳新能源，减少弃水、弃风，预计未来我国煤电将更多承担支撑系统运行、给系统调峰等作用，利用小时数将呈下降趋势。
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原标题：电力系统规划设计-燃煤电厂是雾霾的"元凶"?
