排放和影响评估：阳新农村地区基于生物质颗粒的冬季采暖干预措施的现场评估
中国农村地区冬季家庭燃煤采暖排放了大量的空气污染物，对人体健康、环境和气候变化造成了严重影响。近年来，生物质锅炉和颗粒炉被得到了推广，成为了中国传统燃煤炉的替代品。对有关生物质颗粒生产和利用的示范项目在经济和政策方面已有一定的研究结果。然而，在评估生物质颗粒炉的实际排放方面的研究几乎没有。在本研究中，测试了山东省阳信县52户农村家庭用于冬季取暖的9种不同颗粒炉的实际污染物排放量。同时，通过监测21户家庭烟囱的温度，探索了炉灶的使用情况。此外，对该县22个区集中供暖系统(DHS)使用的23台中国锅炉和一所中学安装的1台奥地利锅炉的现场排放进行了测试。为了探讨冬季供暖状况，评估示范项目的经济和环境影响，与户主、操作供暖系统的工作人员、利民生物质公司员工、村长和县政府官员进行了调查和访谈。 在炉具的实际使用过程中，大多数炉具的气体和颗粒物排放浓度高于国家标准的限值。CO、NOx和PM2.5基于单位燃料能量的排放因子(EFs)分别为103±3、1.41±1.19、0.336±0.237和0.146±0.108g/MJ。由于炉具结构、燃料性质、用户习惯等因素的影响，现场测试的CO、PM2.5和NOx的EFs分别比实验室测试高出13、17和5倍。 根据温度监测数据，发现超过85％的用户经常在下午晚些时候和晚上使用炉灶，。这些用户的日平均供暖时间为8.71小时，采暖时间持续3.28个月，共消耗了约2.7吨颗粒。在这些炉具中燃烧的颗粒一半以上是低品质的。每户每年CO2，CO，NOx，和PM2.5的总排放量分别为4263～4381、17.9～89.0、5.98～31.21和3.01～10.81。CO的总排放量比要在实验室测试中使用EF评估的总排放量低10％，CO2低92％，氮氧化物低69％，PM2.5低94％以上。尽管连续使用，但由于实际性能不佳，这些炉灶仍然无法实现预期的减排目标。我们的研究结果显示，基于实验室测试的EF建立的排放模型大大低估了炉具的实际排放。 23台家用锅炉的PM、SO2和NOx平均浓度分别为18.9(12.7～34.0)、12(3～64)、199(98～321)mg/m3，。由于家用锅炉装有袋式除尘器:因此，PM排放量减少了约90％。奥地利锅炉的PM、SO2和NOx浓度分别比国内锅炉低7.4倍、21倍、3.5倍。相比于农村家庭实地测试中排放量最高的锅炉来说，用于集中供暖系统的锅炉的PM和NOx排放总量分别减少了88％和57％。使用家用炉灶和使用集中供暖服务的家庭花费的金额相近（即分别为1750元人民币和1600元人民币），但提供集中供暖服务所需的财政干预是前者2至10倍。燃料和铺设管道的成本是集中供暖服务的主要成本，占每户评估总成本的78.6％至85.5％。尽管减排潜力巨大，但仍需要大量的财政干预，使得集中供暖的未来实施成为了一个缺乏吸引力的选择。 通过产品组合多样化，销售标准化燃料，改进炉灶设计以适应当地的需求，企业要做好技术培训及售后服务，确保居民掌握正确操作炉具的方法，有利于促进清洁取暖炉的推广。通过城镇化规划、节能建筑建设和改造，以及高效的生物质锅炉和供热配送，为集中供暖系统提供了发展前景，从而提高成本效益。这项研究为推广更为清洁的生物质燃料和供暖技术提供了机遇和挑战。此外，它对于完善关于农村住宅来源排放的信息，建立排放清单具有重要意义，并为进行煤改颗粒的成功过渡提供了决策信息。
农村地区;冬季采暖;生物质颗粒炉;污染物排放量;现场评估
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
薛春瑜
2021
中文
X321
2021-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）