中国农村能源行业协会民用清洁炉具专委会秘书处

民用方型蜂窝煤燃烧采暖的减排效果及经济性分析

中国炉具网    作者:方型蜂窝煤    来源:洁净煤技术    日期:2022-09-09 11:17:48    浏览:616
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        炉具网讯:洁净型煤配套专用炉具采暖可以显著降低大气污染物排放,是改善农村地区清洁取暖现实有效途径之一,可以解决暂时不具备实施“双替代”的农村地区散煤采暖带来的严重污染问题,而其关键是要找到低成本-低排放的技术路径。新型方型蜂窝煤配套专用炉具燃烧稳定,燃烧效率高,可显著降低多种污染物的排放。同时在经济上还大幅减轻了用户冬季取暖的支出成本压力,为我国受经济条件限制不具备其他清洁取暖形式的北方农村地区燃煤清洁取暖工作提供了有效解决方案。

        民用方型蜂窝煤燃烧采暖的减排效果及经济性分析

        李志敏1,焦铭泽1,PRABIN Shrestha1,刘 诚2,薛春瑜1,刘广青1

        1. 北京化工大学 化学工程学院

        2. 内蒙古鑫泓庆能源科技发展有限公司

        创新点

        1) 对一种成本较低的新型民用型煤——方型蜂窝煤的污染排放和实际应用进行了系统评估。

        2)在研究燃料性质、操作阶段对其污染排放影响的基础上,进一步对方型蜂窝煤的燃烧机理和配套专用炉具内部结构的影响进行了系统分析。

        研究背景

        我国北方农村地区居民冬季大量使用燃煤分散取暖,排放大量污染物,危害环境和人体健康。采用低排放-低成本的洁净型煤取暖技术路径有效解决散煤燃烧取暖带来的环境污染问题,是现阶段实现我国欠发达农村地区清洁取暖的有效举措之一。方型蜂窝煤作为一种成本较低的新型民用型煤,其燃烧排放相关研究较少,实际应用缺乏系统评估,有必要对其燃烧采暖污染排放和经济性进行分析,为我国受经济条件限制不具备其他清洁取暖形式的北方农村地区燃煤清洁取暖工作探索出一条环保经济的技术路径。

        研究内容

        通过模拟居民实际使用工况,采用烟道直接采样法测试了2种低成本的新型民用方型蜂窝煤和1种散煤分别在其配套炉具中燃烧采暖的PM2.5、CO和NOx等污染物的排放以及这3种燃料的固硫率,同时结合燃料性质、炉具结构设计和操作方式等影响因素对其排放特征进行分析,系统评估了新型民用方型蜂窝煤配套专用炉具替代散煤燃烧采暖的减排效果和经济性。

        研究结论

        1)排放特征:在整个燃烧周期中,2种方型蜂窝煤和散煤产生的污染物排放浓度均发生了明显变化。同种燃料在点火、旺火和封火等不同燃烧阶段污染物排放趋势不同,不同燃料在相同燃烧阶段污染物排放特征大致相同。采用“上点火、横向进料,横纵混烧” 的燃烧方式,使方型蜂窝煤在整个燃烧过程中均匀、稳定燃烧,大大提高了燃烧效率,高达97%,从而大幅减少了污染物排放。

        2)减排效果:无烟煤方型蜂窝煤和烟煤方型蜂窝煤基于单位燃料质量的 PM2.5排放因子分别为0.09和 0.43 g/kg、CO排放因子为51.61 和 38.35 g/kg、NOx排放因子为 0.72 和 0.63 g/kg。2种方型蜂窝煤相对于散煤的 PM2.5排放因子降低了79.62% ~ 96.58%;CO排放因子降低了84.35% ~ 89.56%;NOx排 放 因 子 降 低 了46.27% ~ 65.19%。相对于散煤来说,方型蜂窝煤与配套专用炉具组合可有效降低污染物排放,减排效果显著,同时相比散煤具有较好的固硫效果,可降低SO2排放。

        3)经济性:由于方型蜂窝煤生产原料来源广泛,大大降低了生产成本。在居民整个采暖季,方型蜂窝煤与散煤取暖的运行费用分别为1 390 ~ 2 502元和1 348 ~ 2 156元,2种取暖方式的运行费用相接近。

        4)燃料适配炉具是一种清洁的取暖方式,将洁净煤炭和配套清洁炉具作为实现我国北方地区清洁供暖工作的关键补充形式。对于无法实现“双替代”的地区,如一些人口密度低、居住分散的农村和山区,采用低成本的“方型蜂窝煤配合专用炉具”的清洁取暖技术路径不仅可以减轻政府对用户的财政补贴压力和用户运行成本压力,又能满足当下我国北方地区农村清洁取暖的环保需求,可有效解决由于低效燃烧造成的农村环境污染问题。

        重要图表

        图3、不同炉具燃料组合污染物实时质量浓度

        图4、不同炉具燃料组合污染物排放因子

        引用格式:

        李志敏,焦铭泽,PRABIN Shrestha,等.民用方型蜂窝煤燃烧采暖的减排效果及经济性分析[J].洁净煤技术,2022,28(7):88-95.
        LI Zhimin,JIAO Mingze,PRABIN Shrestha,et al.Emission reduction effect and economic analysis of civil square honeycomb briquettes combustion heating[J].Clean Coal Technology,2022,28(7):88-95.

        通讯作者

        薛春瑜,博士,北京化工大学副教授,硕士生导师,清洁燃料及炉具研究室主任。兼任中国农村能源行业协会民用清洁炉具专委会副秘书长。主要研究领域为农村能源污染排放控制技术及其环境健康效益。先后多次主持参与国家重点研发计划子课题及多项企业重点研发项目。在Atmosphere、Science of the Total Environment、Environmental Pollution、Atmospheric Environment等SCI期刊以通讯作者发表文章数余篇,授权或申请有关清洁炉具研发的专利多项,参与多项清洁采暖炉具测试及评价方法相关标准的编制。

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