2003/04/05
經濟部能源局
點閱人次：
2182
字型：
▓撰文：何秀玲
自古以來，煤一直是人類主要的能源來源。這種含熱量高的能源，是蒸汽機的主要燃料，驅動著工業革命的腳步，在短時間內徹底的改變了人類的生活。本文將就煤炭的種種，做一簡單的介紹。
世界能源的應用，在初期均以煤炭為主，後因陸續發現巨型油田，原油大量產出，逐漸取代煤炭成為最高的能源消費項目。但是，在地球能源蘊藏有限的情況下，煤仍然是存量最厚實、應用最為可靠的能源。
昨日遺骸，今日能源
由古代生物成分轉變而成的能源，稱為化石能源，主要為煤炭與石油等，化石能源中又以煤炭的蘊藏量最多，分佈也最廣。煤炭的形成原因為古代植物的殘骸層層交疊，經過長時間受到細菌的生物作用，以及地殼變動、環境高溫、高壓等因素，使這些物質經煤化作用轉變成煤炭。在煤化的過程中，亦會產生甲烷（天然氣的主要成分），有些逸散至大氣中，部份則被封閉在地殼中，形成儲氣層，這也是採煤工作危險的主因之一。
煤的主要成分為碳、氫、氧和少量的氮、硫或其他元素，依其生成的方式與含碳量的不同，煤也區分為幾個等級。含碳量最低的是「泥煤」（Peat），為植物死亡後，被微生物分解以及氧化後腐爛而成，碳量低、水分高，燃燒熱值低，開採的價值也較低。泥煤被掩埋，受壓力與溫度作用，排除水及其他成分，碳的密度逐漸增加，成為褐煤（Lignite）。
褐煤是在較低溫與低壓下形成的煤礦，較高溫與高壓下形成的為次煙煤（Sub-bituminous coal）和煙煤（Bituminous coal），更高溫與高壓下形成的是最高級的無煙煤（Anthracite）。簡單來說，煤中固定碳量（不會揮發的碳）含量越高，煤質就愈好，像無煙煤的固定碳量在90％以上，燃燒時熱量高，幾乎無煙，是最高級的煤種。此外，硫常伴隨著煤的生成，成為煤中的主要雜質，在燃燒時形成硫化物，是燃煤的主要污染源，故低硫含量的煤礦，也是判別煤的品質的重要因素。 ＜插入表＞
開採危險，用途廣泛
煤礦的開採，依照礦藏地理位置的不同，而採用各異的方法。一般來說，煤的開採方式有深部採煤以及露天採煤兩大類。深部採煤需要掘井深入地面，挖掘煤礦後以機械送出地面，但安全性較低，工作環境亦差，容易罹患如矽肺病等職業傷害；露天採煤則是利用機械將地表土移除，直接開採其下的煤層，但對於環境破壞更為劇烈。
煤礦採出後，由於體積龐大，故須配合相關設施如：鐵路、儲存廠的設置，以及就近使用（如在礦場附近興建燃煤電廠）。在煤的使用上，由於煤具有高熱值的特性，是一種非常優良的燃料，現今主要用於發電、煉鋼、水泥、工業等方面，其中又以燃煤發電為今日煤炭的主要用途。
除此之外，煤在經過加工後，用途更為廣泛。在將煤乾餾後，可得含碳量很高之煤焦（Coke），俗稱為焦炭，幾乎完全是碳元素，可用於煉鋼鐵時的還原劑，也是水煤氣及乙炔的原料。乾餾所產生的氣體冷卻之後，部份成為液態氨和煤焦油。此外，還可生成許多重要的化學原料，用於化工、塑膠、藥物、染料等用途之上。
儲量最大，分佈廣泛
在化石能源之中，煤是運用最早，同時探明儲量仍最豐富的能源。截至2001年，世界煤炭蘊藏量估計約為9,845億公噸，以現今的開採速率來看，尚可供應人類216年之用。煤的蘊藏不若石油般分佈不均，世界各地均有煤礦，主要蘊藏的地區為：亞太地區30.2％、北美洲24.3％、東歐及前蘇聯23.4％、西歐15.2％。
世界對於煤的需求，由於環保因素影響，成長並不若石油、天然氣等能源般強勁，自1991年至2001年的十年間，僅成長1％左右，2001年的煤炭總生產量為22.5億公噸油當量。其中，歐洲以及蘇聯地區的煤炭需求都呈現下滑的情況，而亞洲國家為配合經濟發展需求，故成長幅度均集中於此地區。
世界上有許多產煤大國，美國、澳洲、南非為主要的煤炭出口國。由於地理因素，南非與澳洲的煤產主要以亞洲市場為主，我國的需求即有許多來自於澳洲，而國內煤的最大消費者——台電公司，也在澳洲投資相關業務，以確保國內發電燃料的自主性與安全性。
懷璧其罪，需求放緩
煤的使用在世界能源消費中僅次於石油，排名第二，約佔全球總消費量的24.7％，不過已與天然氣的23.7％十分接近。究其原因，煤的特性使其運用遭受限制，包括燃燒後將排放大量的二氧化碳，以及有毒的硫化物、有害人體的粉塵等，將對於地球溫室效應以及空氣污染，產生巨大的負面影響。
然而，煤仍然是21世紀供應最可靠、價格最低廉的能源，而煤炭本身不是一種污染，而是在應用技術上需要有所突破。今日的技術已經能夠將燃煤時污染降低至理想的境界，不過燃煤造成的二氧化碳排放問題，仍有待解決方案。在永續發展的前提下，煤炭不應該是一個淡出的角色，而是一個突破性技術的催生者。