民用燃煤污染物排放因子的本地化与减排分析:以辽宁省为例

为探究辽宁省民用燃煤的污染物排放情况,本文选用常见的散煤与型煤为研究对象在农户家中进行燃烧试验,定量评估了不同煤型和不同炉具的排放因子,并比较了不同取暖方式的经济成本.结果表明:①不同类型燃煤的污染物排放因子差异较大,与烟煤Ⅰ(劣质散煤)相比,洁净煤球的NOx、CO、VOCs和PM排放因子分别降低了39.8%、44.2%、42.1%和57.9%;与烟煤Ⅱ(优质散煤)相比,洁净煤球的CO、VOCs排放因子分别降低了14.9%和27.8%.②炉具类型对民用燃煤污染物排放因子的影响较大,与站炉相比,烟煤Ⅰ在环保炉中燃烧产生的SO_(2)、PM和CO排放因子分别降低了72.8%、35.1%和39.5%.③2020年辽宁44省民用燃煤的SO_(2)、NOx、CO、VOCs和PM排放量分别为0.473×10^(4)、1.207×10^(4)、86.295×10^(4)、0.642×10^(4)和1.474×10^(4)t,其中散煤的污染物排放量大于型煤.④取暖方式的费用是居民考虑的重要因素,在政府补贴下型煤+环保炉具取暖方式费用为每年1073.99元,较散煤+环保炉具取暖方式减少了35%.⑤用经济成本较低的型煤+环保炉具取暖方式替代辽宁省现有的散煤取暖方式,VOCs、PM和CO约分别减排79.9%、85.3%和42.6%.研究显示,在保证型煤品质的前提下,型煤+环保炉具取暖方式在排放量和经济成本上均优于散煤+传统炉具,政府可以在经济水平较差的农村地区推广使用.

民用燃煤含碳颗粒物的排放因子测量

通过烟尘罩稀释通道系统采样,实验室模拟民用燃煤的燃烧方式,获取了不同成熟度的散煤、蜂窝煤的PM2.5、EC和OC的排放因子.民用燃煤的排放与煤炭成熟度有很大相关,不同煤种排放因子差距很大.在6种实验煤炭中,烟煤散烧的排放因子较大,其中S3煤种的排放因子最大,其PM2.5、EC和OC的实测值分别为11.06、3.51和5.39g·kg-1;无烟煤散烧排放因子较少,S1煤种的排放因子最小,其PM2.5、EC和OC分别为0.78、0.02和0.49g·kg-1;蜂窝煤的颗粒物以及OC排放因子与相似成熟度的散煤燃烧相当,但是EC排放相对散煤较低.EC、OC源清单工作需要对民用燃煤源进行更详细的分类,结合相应的排放因子,才能更加准确的估计这一重要排放源的贡献率.

国内民用燃煤烟气中多环芳烃排放因子研究

模拟国内民用燃煤过程,确定燃煤排放烟气中PAHs的排放因子、PAHs在烟气气相与颗粒相之间的分配、特征排放谱以及不同燃烧方式的影响.结果表明：以15种母体PAHs加和计,燃煤排放因子的变化范围为71-882mg·L^-1,排放因子和有毒PAHs组份排放量由高至低依次为烟煤、蜂窝煤和无烟煤,主要毒性成份存在于颗粒相中.PAH组份的气-固相分配比例与其饱和蒸汽压存在显著的正相关关系.燃煤类型和燃煤中挥发组份对烟气PAHs排放因子、气-固相分配以及排放谱分布具有决定性作用.另外,不同燃烧方式对燃煤排放因子也有一定影响,缺氧条件会导致排放系数升高.

民用燃煤、焦化厂和石油沥青工业多环芳烃源成分谱的比较研究

利用模拟实验采集了民用燃煤污染源样品 ,在现场采集了焦化厂和石油沥青两类污染源样品 ,用GC MS联用技术测定了样品中 13种多环芳烃 .对分析结果进行归一化处理后确定以上 3类污染源多环芳烃源成分谱 .在此基础上 ,对民用燃煤、焦化厂和石油沥青污染源的排放水平、轮廓图特征。

我国民用燃煤一次颗粒物的减排潜力研究

民用燃煤是我国当前所有燃煤行业中一次PM_(2.5)最大的排放源。研究比较了18种原煤和6种半焦型煤在一典型的传统采暖炉中燃烧时的PM_(2.5)排放因子,并对比了一组典型无烟煤、半焦型煤和烟煤在改进型反式采暖炉中燃烧时的PM_(2.5)排放因子。半焦型煤的平均PM_(2.5)排放因子比所测试的原煤约低94%,同时改进型反式采暖炉对所测试的烟煤也约减排94%。这些结果表明用半焦型煤替代原煤和改进民用炉具均是实现我国民用燃煤PM_(2.5)减排的有效途径。

中国秸杆焚烧及民用燃煤棕色碳排放的初步研究

近年来的研究表明,在BC(黑碳)和OC(有机碳)之间,还存在着一种有弱吸光能力的OC,因大多显棕黄色而被称为BrC(brown carbon,棕色碳).广泛存在的秸杆焚烧和冬季大量民用燃煤的使用,使国内BrC排放严重,但鲜见对其排放量的测算.采用七波段黑碳仪(aethalometer)方法,对夏季小麦秸杆焚烧过程及冬季民用炉燃煤过程产生的烟气进行现场监测,根据BrC与BC的光谱关联性差别,分化出RBrCBC(总光学衰减中BrC和BC的相对贡献).结果表明:麦秆焚烧和民用燃煤烟气的RBrCBC分别为1.754±0.278和0.183±0.142.借助RBrCBC值,结合现有的BC排放清单(2000年),初步推算出中国民用燃煤和秸杆田间焚烧BrC的排放总量(以BC当量计,下同)为(270.6±101.6)Gg,接近同期BC排放量的一半;其中秸杆焚烧的BrC排放量为(175.4±27.8)Gg,约占二者总量的65%;民用燃煤的BrC排放量为(95.2±73.7)Gg,约占35%.该研究结果可为更全面的BrC排放测算奠定基础,并为研究BrC的大气化学及辐射强迫提供依据.

民用燃煤大气污染物排放清单的建立方法及应用

民用燃煤是大气污染的重要来源,虽然其消耗总量不大,但由于缺乏污染控制措施,多为直接排放,对周边大气环境造成较大的影响。因此建立民用燃煤大气污染物排放清单,识别民用燃煤大气污染时空分布规律,量化民用燃煤在不同污染天气等级下的排放贡献及作用,掌握民用燃煤污染排放特征,能够为环境管理部门提供决策依据和参考,因此具有重要的作用。根据民用燃煤污染排放特点,本文阐述了民用燃煤大气污染物排放清单建立方法,介绍了排放因子法中活动水平和排放因子两个重要因素的获取途径及数据质量控制和保证,排放清单的验证和评估,排放清单的应用等方面内容,为各地开展区域内民用燃煤大气污染物排放清单提供参考。

中国民用燃煤排放细颗粒物中水溶性离子清单及减排启示

基于稀释通道采样系统和室内模拟燃烧实验,实测采集两种民用燃煤(蜂窝煤和块煤)燃烧排放的细颗粒物(PM_(2.5)),利用离子色谱分析样品中的Na^+、NH_4^+、Mg^(2+)、K^+、Ca^(2+)、F^-、Cl^-、NO_3^-和SO_4^(2-)等9种水溶性离子,计算得到相关排放因子,并结合能源统计年鉴,基于"自上而下"方法获得2013年全国(除港、澳、台地区)民用燃煤排放PM_(2.5)中水溶性离子的排放总量,以人口密度数据作为空间分布权重因子,建立全国1km×1km的网格化清单.结果表明,除Ca^(2+)和Mg^(2+)以外,蜂窝煤燃烧排放水溶性离子排放因子普遍高于块煤燃烧排放,因而需对块煤加工成蜂窝煤的多种有害组分的减排效果进行系统评估.9种水溶性离子中SO_4^(2-)离子排放因子远高于其他水溶性离子的排放因子;对于蜂窝煤和块煤,分别为494mg/kg和105mg/kg.从阴阳离子当量浓度之比(2.0~2.5)来看,民用燃煤排放一次颗粒物呈酸性.民用燃煤水溶性离子人均排放量最多的省份是山东、河北和北京,分别为520.2,401.1,362.7g/人;单位面积排放强度最高的是山东、北京和上海,分别为323.9,287.3,197.9kg/km^2.从民用燃煤离子单位面积排放强度和人均排放量来看,北京和山东均需要对该类源减排引起足够重视.高分辨率空间分布显示民用燃煤排放水溶性离子分布有以下几个特点:(1)东部高于西部;(2)平原、盆地多;山地、高原少;(3)受到自然地理环境因素和经济发展水平制约,主要集中分布于平原、盆地及河谷地区人口密布,从应对冬季大气重污染过程的角度,需加大对民用燃煤排放水溶性离子及其气态前体物的管控力度.

民用燃煤烟气中甲基多环芳烃的排放特征

利用全流稀释烟气采样系统,对20个煤/炉组合方式(涉及4种烟煤和1种无烟煤、块煤和蜂窝煤2种燃烧方式、3种北方地区常用的炉灶类型)的燃烧烟气进行了采样和分析,获取了多环芳烃的排放因子数据.针对具有更强"三致"作用的甲基多环芳烃(A-PAHs)的排放特征进行讨论,并与原煤的有机溶剂抽提物进行对比.结果表明,不同煤种和燃烧方式的8种A-PAHs排放因子(EFA-PAHs)差别显著,其中,烟煤在块煤与蜂窝煤两种燃烧方式下的变化范围分别为0.5-1.6mg/kg和63.9-100.1mg/kg,无烟煤以块煤与蜂窝煤燃烧的EFA-PAHs分别为0.1mg/kg和67.3mg/kg;蜂窝煤的平均EFA-PAHs比块煤高约2个数量级,说明作为洁净煤技术被推广使用的蜂窝煤燃烧方式存在"不洁净"的方面,应引起重视.对比原煤抽提物中A-PAHs的变化特征,可知燃煤烟气中的A-PAHs部分来自于煤的受热挥发,具有原煤的一些特征,但是更多的A-PAHs来自于燃烧过程中的高温裂解反应.

民用燃煤大气污染物控排技术对策

民用燃煤在我国煤炭消费中所占比例较大,民用燃煤粗放、低效的利用方式导致大量气态污染物的排放,造成环境污染。通过文献调研和查阅相关数据介绍了我国目前民用燃煤使用状况及大气污染物排放现状,通过数据调研可知传统的民用燃煤利用方式的主要气态污染物(颗粒物、SO_2、NO_x、VOCs)的排放因子均高于工业污染源的排放因子,因此减少民用燃煤主要大气污染物排放的有效途径是使用洁净煤替代原煤散烧及使用高效节能炉具。

民用燃煤对室内SO_2、NO_2污染的初步测定

为探讨本地区燃煤住户室内 SO_2、NO_2污染的严重性及其污染来源,以及污染物在室内的分布规律,有效地控制污染,减少对居民健康的危害,作者于1988年5～6月间在福建医学院教工宿舍区随机抽取20户使用民用煤炉住户进行室内外空气 SO_2、NO_2浓度测定。1.

中国民用燃煤CH_4释放的初步研究──以贵州省为例

对中国贵州省不同类型的民用燃煤的CH4释放量进行了实际监测，得出了各自的CH4释放因子．并借此探讨了民用燃煤过程的CH4释放规律。根据民用燃煤情况；估算出1990年一年内中国和贵州省民用燃煤的CH4释放士分别为1．43Tg和0．06Tg。

民用燃煤不同燃烧阶段细颗粒物排放特征

研究了民用燃煤在不同燃烧阶段排放PM2.5的质量浓度分布特征.结果表明,散煤与正烧炉在旺火阶段排放颗粒物粒径主要集中在0.2μm以下(d50=0.15μm),加煤和封火阶段在0.2~0.5μm(d50=0.38μm),质量占比46.6%~68.97%.型煤与正烧炉在各阶段排放的颗粒物均以0.2μm以下颗粒物为主,质量占比44.64%~56.24%.扫描电镜(SEM)观察到燃煤排放PM2.5为大量超细颗粒物聚集形成的簇团状结构.用碳平衡法计算得到散煤加煤阶段的PM2.5排放因子为4.72g/kg,分别是旺火和封火阶段的12和11倍.将散煤更换为型煤,能够使得加煤阶段的PM2.5排放因子减少90.9%,从而显著降低PM2.5排放.

京津冀民用燃煤减排对大气中BaP污染影响评估

运用空气质量模型CMAQ模拟评估民用燃煤减排政策对京津冀大气中BaP污染状况的改进效果,模拟包括作为基准情景的2014年和低消减和高消减2个减排情景.模拟结果表明:基准情景下,京津冀BaP年均浓度为2.54ng/m3,超过国家空气质量标准(1ng/m3),呈现1月>4月>10月>7月的季节变化特点,反映出冬季供暖燃煤的影响;京津冀南部BaP浓度高于北部,推测原因是南部BaP排放量较高.1月削减民用燃煤排放量对降低该地区BaP浓度和沉降量效果最显著,低削减和高削减下,北京、保定、廊坊BaP浓度分别比基准情景降低30%和40%以上;4、7、10月削减民用燃煤排放量对该地区BaP浓度和沉降量的变化影响不大.京津冀民用燃煤联防联控能更加有效地降低该地区BaP浓度.

燃煤电厂和民用燃煤排放细颗粒物的微观特征及差异

燃煤电厂和民用燃煤是我国空气污染的主要贡献源,而获取其排放颗粒物的形貌、组分、混合状态等微观信息对于大气颗粒物的溯源工作具有重要意义。利用透射电子显微镜和X射线能谱仪获取了山东和江苏某燃煤电厂和山东农村民用燃煤所排放细颗粒物的形貌、组分、混合状态和粒径分布等单颗粒特征并进行了对比。研究结果显示,在燃煤电厂所排放的细颗粒物中,矿物颗粒和富硫颗粒等非碳质颗粒物占主导,占所分析颗粒物总数的93.6%。这些矿物颗粒主要是由硅、氧和金属元素组成,而富硫颗粒主要由硫元素组成。在民用燃煤所排放的细颗粒物中,有机颗粒和黑碳颗粒等碳质颗粒物占主导。研究发现,民用燃煤在明烧和闷烧过程中所排放细颗粒物的形貌和组分也具有较大差异。民用燃煤在明烧过程会排放大量的黑碳颗粒,其占所分析颗粒物总数的96.9%;这些黑碳颗粒主要由碳元素组成,并呈长链状或团簇状。而民用燃煤在闷烧过程主要排放有机颗粒,其也由碳元素组成,但呈圆形或近圆形的半透明状。粒径分析结果显示,燃煤电厂所排放细颗粒物的粒径峰值在700 nm左右,高于民用燃煤的500 nm。燃烧工况的差异是导致燃煤电厂和民用燃煤所排放细颗粒物存在巨大差异的主要原因。

民用燃煤排放细颗粒中金属元素排放特征及单颗粒分析

通过模拟民用煤炭燃烧,采集了5种不同成熟度的典型块煤燃烧排放的单颗粒和PM_(2.5)样品.利用带能谱仪的透射电镜研究了金属颗粒的单颗粒特征,运用电感耦合等离子体质谱仪和发射光谱仪获得了PM_(2.5)样品中14种金属元素(包括8种重金属)的浓度特征.结果显示,民用燃煤排放的含金属元素的颗粒物主要有矿物颗粒、部分碳质颗粒、富K颗粒、富S[K]颗粒、富Fe颗粒、富Zn颗粒和富Pb颗粒共7种.5种民用燃煤排放的14种金属元素占PM_(2.5)的1.29%～15.54%,其中Al、Ca和Na占金属元素总量的57%～80%,是民用燃煤排放的主要的金属元素;V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn和Pb这8种重金属元素占PM_(2.5)的0.09%～2.53%,其中Zn和Pb占重金属总量的54%～91%,在民用燃煤排放的重金属中占主导.单颗粒分析结果显示Zn和Pb元素主要富集在粒径小于1μm的富Zn和富Pb颗粒中,这些细颗粒能够直接进入人体,对人体健康造成威胁.因此,建议居民应通过使用精煤或天然气等清洁能源来减少重金属的排放.

民用燃煤燃烧特性分析

探讨了烟煤、无烟煤、蜂窝煤等典型民用燃煤的煤质组成及其燃烧特性。煤质分析结果表明,蜂窝煤的灰分较高(51.35%),烟煤的挥发分含量(29.37%)远远高于无烟煤和蜂窝煤,这也是导致烟煤排放的挥发性有机物远高于其他两种煤的重要原因。热重分析结果表明,不同种类的煤燃烧特性各异,蜂窝煤在400~720℃温度范围的损失最严重,无烟煤在600~800℃温度范围的损失最严重,烟煤则在350~650℃温度范围的损失最严重。烟煤的外延起始温度最低(469℃)、无烟煤的最高(664℃);蜂窝煤的燃尽温度最低(518℃)、无烟煤的最高(709℃)。因此,燃烧过程中应根据不同煤质的燃烧特性控制合适的燃烧温度,以降低燃煤烟气中污染物的排放。民用燃煤致癌风险分析结果为:烟煤在460℃燃烧条件下,苯的R值为1.15×10^(-4),高于EPA设定的安全阈值(1.00×10^(-6)),需要引起关注。二次有机气溶胶(SOA)分析结果表明,烟煤燃烧烟气中苯系物对SOA的贡献较高,且随着燃烧温度的升高,TSOA明显下降。

京津冀地区民用燃煤使用现状分析

根据对京津冀地区民用燃煤现状的调研,介绍了京津冀地区民用燃煤结构及其质量概况、民用洁净型煤生产、民用炉具现状等方面的内容,指出洁净型煤推广过程中存在的问题,并针对民用洁净煤源筛选、型煤生产和节能环保炉具研发方面提出了合理的建议,即建立民用散煤基本数据库,通过煤源筛选和规范生产确保型煤产品符合洁净型煤标准要求,建议根据民用洁净型煤的燃烧特性和排放特性开发新型燃烧技术,并研制配套的节能炉具。

民用燃煤挥发性有机物(VOCs)排放特征研究

探讨了烟煤、无烟煤、蜂窝煤等典型民用燃煤燃烧烟气中挥发性有机物(VOCs)的组成特征及臭氧形成潜势(OFP)。结果表明:燃煤烟气的VOCs物种组成随着煤种类及燃烧温度的变化而呈现较大差异,烟煤在较低燃烧温度下(460℃)排放的VOCs物种种类较多且TVOC浓度较高,排放的VOCs种类和TVOC浓度均随着燃烧温度的增加而明显减少;无烟煤燃烧烟气排放的VOCs主要是2-甲基丁烷和正己烷;蜂窝煤排放的VOCs主要是2-甲基丁烷。苯系物和烷烃是民用燃煤排放的主要VOCs种类,其中烟煤排放的VOCs主要为苯系物和烷烃,而无烟煤和蜂窝煤排放的VOCs主要为烷烃。臭氧形成潜势(OFP)分析结果表明:烟煤、无烟煤和蜂窝煤对臭氧生成的贡献率总体上呈现随温度升高而降低的趋势;烟煤对臭氧生成的贡献以苯系物为主,无烟煤和蜂窝煤对臭氧生成的贡献以烷烃为主。

京津冀及周边民用燃煤对空气质量的影响及控制对策

本文采用排放因子法核算了2020年京津冀及周边地区“2+26”城市民用燃煤的主要大气污染物排放量,利用ADMS-Urban模型量化评估民用燃煤对周边大气环境的影响,并提出相应的控制对策。研究结果表明,2020年“2+26”城市民用燃煤量较2017年下降72%,但大气污染物排放量仍然较大,SO_(2)、NO_(x)、CO、VOCs、PM_(10)及PM_(2.5)的排放量分别为1.82万t、1.17万t、148.87万t、3.78万t、6.92和5.68万t。民用燃煤的污染控制程度低且排放时间集中,对周边空气质量产生较大影响。“2+26”城市中南部地区在冬季的PM_(10)、PM_(2.5)、SO_(2)、CO、NO_(x)、VOCs最大落地浓度分别可达到76.4μg/m^(3)、61.6μg/m^(3)、15.6μg/m^(3)、213.75μg/m^(3)、10.5μg/m^(3)和28.6μg/m^(3)。当前,“2+26”城市民用燃煤量仍然较大,各城市可因地制宜地采用空气源、地源热泵或电能等方式替代燃煤,进一步减少燃煤量和污染物排放量。在无法进行新能源替代的情况下,要降低原煤使用量和比例,加快推广应用型煤;考虑采用经济政策,加快普及节能环保型炉具。