粉尘威胁着未来的煤炭利用

2005/6/10 13:08:08

    粉尘是一项新的环境问题，威胁着未来的煤炭利用。人们对酸雨的恐慌产生了限制煤炭的法律，特别是在美国和欧洲。全球对温室气体的法规继续威胁着各个煤炭市场。现在又发生了粉尘的威胁，而且可能比酸雨和温室气体的危害更大。
    粉尘是在煤炭的开采、加工、运输和灰分处理过程中产生的。而酸雨和温室气体仅仅在煤炭燃烧过程中产生。煤炭贸易的每一阶段都受到粉尘问题的影响。幸运的是，现在已经有了处理这个问题的方法，但需要资金。煤炭供应商和消费者应在他们需要的时候有计划地进行这方面的投资，以避免法律迫使他们采取行动时需要付出的大量支出。
    立法者正在寻找一种比较简单的方法制定控制粉尘方面的法规，因为粉尘问题是现实存在的，大量的科学证据证明了粉尘对于健康的危害。粉尘是悬浮在空气中的固体颗粒，根据它的体积进行定义，微粒的粒子物质直径小于10微米的定义为PM10，直径小于2.5微米的定义为PM2.5。美国、欧洲和英国提出了限制PM10排放的法规，美国还提出了限制PM2.5排放的法规，欧洲和英国也已决定对MP2.5实施限制。
    1 存在问题
    众所周知，某些类型的粉尘对人们的健康危害已经很长时间了。在很多地方限制石棉粉尘，因为吸入这种粉尘可能致癌。工作在大量煤尘和硅尘中的矿工的肺部可能受到损害。煤烟中的粉尘也是有害的，因为燃料中的氧化硅附着在烟雾微粒上形成酸，如果吸入这种微粒则会侵蚀肺部。本世纪50年代，伦敦因其密集的化学烟雾闻名于世，这种烟雾是由室内燃煤取暖引起的。在这种烟雾事故致使数千名伦敦人在两天内死亡之后，英国政府提出了《空气洁净法》,禁止在市区内燃烧烟煤。
    直到1992年，我们还认为多数粉尘是无害的。后来，我们逐渐意识到粉尘对身体的危害性。1992年费因发现接触在“无害的”钛氧化物或碳微粒时，如果这种粉尘微粒非常非常小，可使肺部受到侵害并加重心脏疾病。简言之，任何由足够小的微粒组成的固体物质都可能对肺部造成危害,临界尺寸约为50毫微米。
    从那以后，美国几项研究值得注意。由于医院里接纳和死亡的病人随着空气中粉尘浓度的加大而增多,因此，人们肺部和心脏易出现问题的原因似乎是空气中的大量粉尘。
    维基·斯通和她的同事在苏格兰纳比尔大学率先进行特细微粒对人体肺部影响的研究。她专门从事小于20毫微米微粒影响的研究，因为多数损害是由最细小的粉尘造成的。
    斯通说，某些微粒如石英是有毒的，可能对肺造成侵害。他们的特性与其他非活性特细微粒不同。由于以下两个原因细小的非毒性微粒可影响肺组织。首先，在相同的重量下，细小的微粒个数比较大的微粒个数多。肺部组织在多数工作环境下具有对付特殊微粒的能力，例如，肺能够产生一种巨噬细胞，这种细胞在肺组织内游走，当它遇到粉尘微粒时便将其包围，然后肺组织将其排出。越来越多的微粒需要越来越多的巨噬细胞将他们排出，极细小的粉尘包含如此多的微粒以致于肺组织无法产生足够多的巨噬细胞来将他们全部包围，以致肺组织的负担过重。
    斯通和她的同事还发现这种尺寸极小的微粒能够传导某些有破坏力的化学物质。现有的细小微粒能够在肺组织表面产生化学活性物质——羟基原子团。而较小的微粒产生较多的羟基原子团。这些羟基原子团渗入肺组织，对其造成化学损害。化学损害和外部基质的渗入对肺最深凹处的脆弱组织造成严重损害。
    斯通还发现渗入到肺组织的极细小微粒还可能对心脏造成损害。肺向供应心脏的血液提供氧气。肺部功能的降低，将影响到心脏，如果微粒通过肺组织渗入到血液，那么，微粒将使肝脏产生可能增加血液凝块的物质，从而影响心脏。
    2 反粉尘法
    与医学界相对应的是政界通过法律来控制粉尘。在美国和英国，当地政府正在要求控制空气中的粉尘水平。一旦粉尘水平超过限制，必须限制当地粉尘的发生。但某个地区的多数粉尘也许来自其他地方。细微的粉尘能够随风飘过数百公里。
    当然，某些粉尘来源，如在运输过程中产生的粉尘是比较难控制的。而在煤炭储存场、加工处理和燃煤发电厂的粉尘比较容易进行排放限制。
    1999年以前，美国仅仅限制空气中的PM10，但在1998年，美国环保局已提出了限制PM2.5的规定。PM10的限制保持不变。某地区空气中的PM10含量在24小时内不能超过150微克/m3、在一年内不能超过50微克/m3。
    美国关于PM2.5的新法规与PM10的法规相似，对PM2.5的限制是在24小时内不能超过65微克/m3，在一年内不能超过15微克/m3。
    从表面上看，欧洲关于粉尘的法规与美国近似，但实质上不同。IEA的莱斯利·
    斯洛斯指出，世界上对于PM2.5没有明确的定义，而其在空气中的测定值依赖于所使用的测定方法。美国使用的是微量天平测定法,欧洲是重量分析法,英国使用的是TEOM 法。欧洲法规的要求是以平均24小时为一个循环周期，而美国、英国要求的测定值是以一天为基础。现在尚没有简单的方法可使美国、欧洲和英国的测定值互相转换。
    3 解决办法
    当新的法规对粉尘施加压力时，最终的解决办法是对煤炭储存场和煤炭加工处理厂进行粉尘控制。所有这些方法都有成本，但是他们提供的益处可避免潜在的法律上的困难和环境保护论者的抗议。
    英国不里斯托尔港口公司为如何进行煤炭的加工处理提供了一个很好的范例。在不里斯托尔煤炭港口开始建设的时候，当地的人们就成立了一个监测组织检测来自港口的任何噪音和粉尘。具有这方面经验的煤炭贸易商认为这是一个潜在的问题，但不里斯托尔港口公司却把它当作是一个机会。菲利浦·兰斯从一开始就是该公司处理环境保护问题的专家。他说如果外部的环境论者干涉港口或其建设时，监测组织起了保护作用。
    港口的开发是一项主要计划。新的港口还在塞文河下面建设了一条隧道，内设一条输煤胶带。从一开始该公司就与当地的控制组织建立了联系并且与他们举行定期会议。建立了粉尘抑制的基本原理，即选择粉尘排放最小的设备。
    港口装备了自动卸料机取代原来的抓斗，因为自动卸料机可使整个过程的粉尘排放减至最小，输送机实行全封闭。
    煤炭贮存场和机动车进口设备厂与一个食品工厂相邻，任何粉尘的排放都会造成巨大危害。贮存场内的装载输送机由美国著名的设备制造商Strachan&Henshaw提供，在输送机上安装了防护罩，将粉尘包容在内。
    煤炭贮存场内还安装了水喷雾装置，保持场内湿润,防止场内粉尘释放。但仅在输送煤炭时进行喷雾，因为煤炭过湿会妨碍煤炭的加工处理。重要的是在贮存场的周围设置了专门的防风墙(防风设备)，减少了风从场内带出粉尘的可能性。
    粉尘测定仪制造商ETI从一开始就参与了港口周围的粉尘控制，直到港口投入运营。令人惊奇的是，当煤炭港口投入运营后，港口周围空气中的粉尘降低了，而且粉尘水平一直保持很低。该港口煤炭处理产生的煤尘非常小，所以在空间可能的情况下,港口可用来存放机动车。很明显，不里斯托尔港口公司解决了自身的环境问题。但燃煤电厂依然释放粉尘，对于燃煤电厂的粉尘限制只能是抑制煤炭销售。
    4 试验设备
    英国电力技术公司拥有一台能够评价燃料真实性能的试验设备，该设备与PF燃烧设备一样大。粉尘的释放仅仅是可以确定的若干燃烧参数之一。
    它的使用对于贸易商、特别是买者在使用或考虑煤炭的性能时具有潜在的价值，该公司声称可为任何一位用户进行试验。
    当粉尘问题开始产生影响时，象这样的试验设备可能成为必需的工具。多数燃煤电厂依赖吸收粉尘很有效的电子除尘器(ESPs)，但ESPs的能力无法满足更加严格的排放限制要求。而袋式滤尘器和棒式滤尘器的投资和操作费用太高。

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