更全的杂志信息网

陕西省民用散煤燃烧气态污染物排放因子研究

更新时间:2009-03-28

煤燃烧会产生大量 CO 、NOx 、SO2 、可吸入颗粒物等有毒有害物质[1,2]。其中,煤燃烧产生的颗粒物是引起雾霾的关键颗粒物之一[3]。燃煤产生的CO会对人体健康形成伤害,长时间处于高浓度CO环境下甚至会对人体生命造成威胁[4]。排放到大气中的SO2、NOx还是形成酸雨的元凶之一,对人类的生产生活危害极大[5]。因此,煤燃烧产生的污染一直是大气环境污染治理的重点。

散煤作为中国煤炭消费结构的组成单元虽然占比不高,但其污染物的单位排放强度却远高于集中燃煤。霍沫霖等[2]根据文献[6,7,8]中细颗粒物及SO2平均排放强度粗略估算的结果显示,占全国煤炭消费总量13.4%的散煤全年产生细颗粒物排放量约是占煤炭消费总量43.2%的电煤的1.4倍,约是占煤炭消费总量10.3%的燃煤工业大锅炉的4.5倍;散煤的SO2排放量约是电煤的1.5倍。稂小洛[9]等研究结果显示,在中国,生活散煤所产生的NOx排放量占到了居民生活NOx排放总量的近1/4,仅次于占比达到排放总量54%的秸秆。

鉴于当前的环境形势,本研究基于稀释采样原理,选取陕西省居民家庭常用的块煤、蜂窝煤,使用居民家庭煤炉进行散煤燃烧实验。对燃烧烟气中CO、SO2、NOx的排放浓度进行实时监测,并计算得到其排放因子及2016年陕西省民用散煤气态污染物排放清单,为环境质量工作的管控提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 样品来源

本次实验选取陕西居民家庭使用频率较高的块煤(烟煤、无烟煤)和蜂窝煤作为样品燃料。其中,烟煤于宝鸡和延安两地购买,原产地均为陕西榆林;无烟煤于西安、渭南两地购买,原产地分别为宁夏石嘴山和山西晋城;蜂窝煤(直径120mm,12孔)于渭南、宝鸡两地购买。各煤种的煤质检测结果见表1。燃煤炉具选用西安市场购买的煤炉(西安木兰牌),此煤炉为块煤、蜂窝煤两用炉,呈长方体状(65cm×40cm×60cm),炉膛位于炉体右半侧,左半侧为烤箱。此炉具可代表大多数居民家庭使用的燃煤器具。

1.2 采样系统

本实验基于稀释采样原理,参考《民用煤大气污染物排放清单编制技术指南》中的检测平台,设计并采用了如图1所示的采样系统。该采样系统主要由箱体、排气筒、采样孔、风机等部分构成。如图所示,箱体(规格:1.2m×1.2m×1.9m)带锥形集气罩,与排气筒(直径D=15cm)采用一体式设计,整体为不锈钢材质。采样孔直径10cm,管长13cm,距排气筒底部约0.8m。采样孔带有圆形盖板,盖板圆心设一圆形开孔,开孔大小恰好可供烟气分析仪采样枪伸入。距采样孔下方约1.2m处为水平采样平台,面积约4m2。进行实验时,烟气分析仪水平放置在采样平台上,采样枪由采样孔盖板圆形开孔水平伸入排气筒进行采样监测。排气筒末端安装有大流量风机,以保证流经烟囱的烟气可全部引入排气筒内。

 

表1 煤质检测结果

  

检测项目烟煤宝鸡延安无烟煤西安渭南蜂窝煤渭南宝鸡洁净蜂窝煤(DB61/T284-2007)(民用)挥发分(Vdaf)/%25.324.510.210.512.610.3≤15灰分(Ad)/%14.110.97.520.328.229.7≤34全硫(St,d)/%0.961.040.280.300.720.65≤0.8发热量(Qgr,d)/MJ·kg-124.323.029.323.422.324.8≥22

  

图1 采样系统示意

煤炉于箱体内平放,其右侧排烟口装有一根长约1.7m的铝制烟囱,烟囱在垂直方向上与排气筒同轴,且烟囱出口正好与集气罩顶部平齐,以保证采样过程中,烟气可以通过烟囱完全进入排气筒内。燃烧产生的烟气在排气筒末端的大流量引风机作用下,同环境空气一并被吸入集气罩内,在排气筒内混合均匀后排出。

1.3 燃烧实验

排气筒全管段垂直,烟气流速分布均匀,故采样点设置在与采样孔水平的排气筒横截面圆圆心。实验前将采样枪由盖板中心开孔伸入,使其前端恰好位于采样点处,进行水平固定。设置烟气分析仪连续采样周期为60min,气泵清洗时长2min。将块煤破碎成3cm×3cm的小方块,每种块煤各称取1kg,装袋标记待用;两种蜂窝煤各取三块,逐块称重待用。

取一种煤样放入炉膛底部,加入固体酒精作为引燃物,相比于其他引燃物,固体酒精易燃且燃烧不产生其他污染物,对燃煤污染物几乎不产生影响[10]。点燃酒精并盖上封火圈和炉盖,同时开启KM9206烟气分析仪对燃烧烟气中的CO、NOx、SO2浓度进行连续监测采样,至炉内煤样完全燃尽,关闭气泵,停止采样。

财务共享服务中心在我国企业有效运行的保障措施研究…………………………………………田莉杰,刘冰,刘丽(3,36)

2 结果与讨论

2.1 排放因子的确定

每组煤样进行3次重复实验,每次实验根据烟气流速、排放浓度以及耗煤量等按如下公式计算得到各气态污染物(CO、SO2、NOx)的排放因子,即1kg煤充分燃烧产生的各气态污染物的量。并对3次重复实验结果计算均值得到各煤样的排放因子(见表2)。

 

表2 陕西省民用散煤排放因子/g·kg-1

  

分类市场原产地COCO平均排放因子NOxNOx平均排放因子SO2SO2平均排放因子烟煤宝鸡延安榆林榆林72.355.864.11.861.111.493.623.343.48无烟煤西安渭南宁夏山西36.440.338.41.151.271.211.241.461.35蜂窝煤渭南宝鸡//36.035.135.60.520.480.501.321.141.23

排放因子的计算式如下:

Q=3600Sv

 

[1]李东雄,陈昌和.煤燃烧与污染控制技术的进展[J].电力学报,2001,16(1):30-34.

根据表3可知,2016年陕西省民用散煤中块煤CO、NOx、SO2的排放量分别为13.13、0.346、0.61万t,贡献率均超过了85%;农村生活领域散煤CO、NOx、SO2排放量分别为11.81、0.29、0.52万t,三种气态污染物的排放量均占到陕西省民用散煤总排放量的近80%。

希腊的城市遍布图书馆,给科学的发展提供了契机。欧几里得总结前人经验创立了系统的几何学,他的《几何原理》直到现在都是欧洲大学里流行的教材;阿基米德从洗澡盆溢出的水里悟出浮力的存在,他从科学中得到力量和自信,声称如果给他一个支点他将撬动整个地球。希腊科学家自由的精神鼓励着后人对真理不懈追求,希腊人在天文学领域也成就斐然,他们把神话赋予扑朔迷离的天穹并将其划分成星座:仙女星座、猎户星座、天狼星座、大熊星座、小熊星座。此外,希腊人在植物学、动物学、医学等各方面都取得了探索性的成果,为现代学科发展奠定了扎实的基础。

由表2计算结果可以看出,三种类型的民用散煤中,烟煤的CO、NOx和SO2排放因子相对最高。其中,烟煤CO平均排放因子是无烟煤的1.7倍、蜂窝煤的1.8倍,这与烟煤的挥发分较高有关;烟煤NOx平均排放因子是蜂窝煤的3倍左右;烟煤SO2平均排放因子是无烟煤的2.5倍,蜂窝煤的2.8倍,跟煤质含硫率呈现正相关性。蜂窝煤的全硫含量较无烟煤高2倍左右,但SO2排放因子却与其相当,这与陕西省洁净蜂窝煤标准(DB61/T 284-2007)中要求的民用散煤的固硫率≥40%有关。

[3]Sun Y,Zhuang G,Tang A A,et al.Chemical Characteristics of PM2.5 and PM10 in Haze Fog Episodes in Beijing[J].Environmental Science & Technology,2006,40(10):3148-55.

《民用煤大气污染物排放清单编制技术指南》[13]附录C民用煤排放系数推荐值显示:无烟煤原煤、烟煤原煤及型煤的CO排放系数分别为69.9g/kg、140.1g/kg、72.8g/kg,NOx排放系数分别为1.1g/kg、1.6g/kg、0.8g/kg,SO2排放因子分别为5.0 St,d、7.4 St,d、6.8St,d。CO排放因子较本研究结果偏高,但总体表现为:烟煤CO排放因子最高,数值关系上烟煤CO排放因子是无烟煤、蜂窝煤的两倍左右,与本研究结果一致。根据本实验煤质分析中的含硫率计算得到的SO2排放因子可知,无烟煤SO2排放因子与本研究结果有较好的一致性,烟煤及蜂窝煤结果明显偏高,其原因可能跟煤的来源及煤化程度有关,NOx排放因子与本研究结果最为接近。

2.2 排放清单估算

根据陕西省历年统计年鉴中能源消费等相关资料,获得了2013-2016年陕西省生活领域煤炭年消费量变化情况(图2)和全省常住居民家庭人均煤炭购买量变化(图3)。

针对拉丁舞专业考核特殊性,应从多个角度,全面考核学生。考核方式可设置为:出勤考核、课堂表现、月考、期末模拟考和期末实作考试(主要为实作内容)。考核的内容可分为必考内容和加分内容,必考内容为规定教材动作,而加分内容则可按照各教师各自依据不同班级学生水平编排的组合。

燃烧烟气各排放指标通过英国KANE(凯恩)公司生产的KM9206便携式综合烟气分析仪进行监测采样。该烟气分析仪可对CO、NOx、SO2等6种气体的排放浓度进行实时连续监测,同时记录烟道温度、压力、流速等数据,通过KANE LIVE实时监测软件将各项数据同步至PC存储供后续数据分析使用。

  

图2 2013-2016年陕西省居民生活领域煤炭年消费量

  

图3 2013-2016年陕西省常住居民家庭人均煤炭购买量

由图2、图3可知,近四年陕西省生活领域的煤炭消费总量整体呈逐年递减趋势。其中,城镇生活煤炭消费量逐年递减,且占总消费量的比例逐年降低;农村生活散煤年消费量四年内基本持平,且随煤炭总消费量的降低,占比逐年增高。全省常住居民家庭人均煤炭购买量方面,2013-2016年农村家庭人均购买量均达到城镇家庭两倍以上(除2014年外),且以每年11%左右的涨幅增长,城镇家庭人均购买量除2014年有所增长外其他年份变化不大。综上,在大气环境污染日趋严重的大形势下,陕西省用于居民生活的散煤量整体呈下降趋势,但农村散煤消费量及人均购买量却居高不下,因此,散煤污染的治理重点仍然应放在农村。

调研结果表明陕西省居民家庭块煤及蜂窝煤的用量比例约为4∶1,结合陕西省2016年生活消费领域煤炭总消费量和本实验获得的块煤、蜂窝煤排放因子(块煤排放因子取烟煤和无烟煤均值),得到陕西省2016年城镇及农村散煤燃烧的CO、NOx、SO2排放清单,见表3。

 

表3 2016年陕西省民用散煤气态污染物排放清单/104t

  

分类CONOxSO2城镇块煤3.070.0810.14蜂窝煤0.530.00750.018农村块煤10.060.2650.47蜂窝煤1.750.0250.06总计15.410.3790.688

山洪灾害防御预案中确定的四级响应具体措施,在实际操作中,因面临的实际情况不同,需要灵活应对,同时,将人的行动措施进行计算机化也有一定难度,还需要在今后的工作中,予以规范和强化。

2.2.8 定量限与检测限考察 分别精密量取“2.2.2”项下混合对照品溶液适量,倍比稀释,按“2.2.1”项下色谱条件进样测定,以信噪比10∶1、3∶1分别计算定量限、检测限。结果,龙脑的定量限为3.9 ng,检测限为1.2 ng。

3 结 论

(1)确定了陕西省三种类型民用散煤燃烧的气态污染物排放因子。在充分的燃烧条件下,烟煤、无烟煤、蜂窝煤燃烧烟气中CO排放因子分别为:64.1、38.4、35.1g/kg;NOx排放因子分别为:1.49、1.21、0.50g/kg;SO2排放因子分别为:3.48、1.35、1.23g/kg。NOx排放因子大小顺序为:烟煤>蜂窝煤>无烟煤,CO、SO2排放因子大小顺序为:烟煤>无烟煤>蜂窝煤。

采用Excel2010制表;Shannon-Weiner多样性指数计算参考柯春亮的方法[32]。用SPSS 19.0进行统计分析,用平均值和标准误表示测定结果,分别对不同菌株D/d值进行单因素方差分析,并用Duncan法对数据进行多重比较。

(2)分析总结了2013-2016年陕西省生活消费领域散煤年消费量和人均购买量变化情况。陕西省生活领域的散煤消费总量整体呈现出逐年递减趋势。其中,城镇生活散煤由于管理及时有效,年消费量亦逐年递减。农村地区散煤点多面广,治理难度大,年消费量及人均购买量仍居高不下。

(3)获得了2016年陕西省民用散煤燃烧烟气气态污染物排放清单。2016年陕西省民用散煤中块煤对CO、NOx、SO2的贡献率超过85%,农村生活领域散煤三种气态污染物排放量占陕西省生活领域散煤排放总量近80%。

[6]支国瑞,杨俊超,张涛,等.我国北方农村生活燃煤情况调查、排放估算及政策启示[J].环境科学研究,2015,28(8):1179-1185.

式中,Q为一种煤样完全燃烧排放的烟气流量,m3/h;S为排气筒横截面积,S=0.0177m3v为燃烧过程中烟气流速,m/s;i为污染物种类(CO、SO2、NOx);Mi为污染物排放因子,g/kg散煤;Ci为气体排放浓度,mg/m3t为一种煤样从开始燃烧到完全燃尽所用时长,h;m为一个煤样的质量,kg。

[2]霍沫霖,赵佳,徐朝,等.中国散煤消费地图及影响因素研究[J].中国电力,2017,50(1):1-8.

梁云平[11]等根据北京市居民家庭日常用煤习惯,对居民常用的的蜂窝煤、煤球、烟煤散煤等进行模拟实验,获得了三种类型散煤的污染物排放因子。蜂窝煤CO、NOx、SO2排放因子分别为22.4g/kg,0.42g/kg、1.5g/kg,与本研究结果一致性较好;烟煤除SO2较本结果偏低外,其余两项与本研究结果较一致。孙庆贺[12]等采用自下而上的方法对国内NOx排放因子进行了估算,得到农村民用燃煤NOx的排放因子为1.88g/kg,与本研究烟煤的NOx排放因子最为接近。

但是,在线开放课程移动终端APP在教学中的应用亦有利有弊,必须辩证地对待。尤其是在智能手机的功能越来越包罗万象的年代,如何有效地利用课程APP进行教学,如何有效地避免学生被其他APP诱惑,需要我们认真地思考并予以解决。

[4]Piantadosi C A.Biological chemistry of carbon moNOxide[J].Antioxidants & Redox Signaling,2002,4(2):259.

[5]Larssen T,Lydersen E,Tang D,et al.Acid Rain in China[J].Environmental Science & Technology,2006,40(2):418-425.

参考文献

江西铜业集团的德兴铜矿对含硫废石采用微生物浸出—溶剂萃取—电积方法,每年回收硫精矿1 000 t,铜9.2 t,金33.4 kg,产值达1 300多万元,铜、金和银的回收率分别为86.60%、62.32%和65.09%[26];大冶有色公司丰山铜矿对尾矿采用重选—浮选—磁选—重选联合工艺再选,得到铜精矿、铁精矿、硫精矿,其品位分别为Cu 20.5%、TFe 55.61%和S 43.61% [27]。

[7]耿春梅,陈建华,王歆华,等.生物质锅炉与燃煤锅炉颗粒物排放特征比较[J].环境科学研究,2013,26(6):666-671.

[8]李超,李兴华,段雷,等.燃煤工业锅炉可吸入颗粒物的排放特征[J].环境科学,2009,30(3):650-655.

[9]稂小洛,曹国良,黄学敏.中国区域氮氧化物排放清单[J].环境与可持续发展,2008,2008(6):19-22.

[10]戚涛,高健,李静,等.民用散煤燃烧排放颗粒物微观特征[J].环境工程学报,2017,11(7):4133-4139.

2.3.4栽培后管理夏季高温天气常现高温相伴,天麻易发生病虫害,应搭棚遮阴。随时检查,保持茎质湿度约50%。在降雨量大的8~9月,适时盖膜防雨,并疏通排水沟每年11~12月,栽培的天麻必须加盖薄膜或干草,保温防冻。栽培场地的四周,每隔2米打桩,将裁成60厘米宽的薄膜绑在桩上,用泥土将底边盖严实,可取得较好的效果。

[11]梁云平,张大伟,林安国,等.北京市民用燃煤烟气中气态污染物排放特征[J].环境科学,2017,38(5):1775-1782.

[12]孙庆贺,陆永琪,傅立新,等.我国氮氧化物排放因子的修正和排放量计算:2000年[J].环境工程学报,2004,5(2):90-94.

(5)部署简单,用途广泛。本设计方案可以部署在企业、政府机构、教育结构等,例如:在企业中,多个部门可以使用同一套以太坊网络,无需在每个部门都进行部署,支持跨多个部门,适合部署在大型企业中。

[13]环境保护部.《民用煤大气污染物排放清单编制技术指南》(试行)[S].北京:环境保护部,2016.

 
郝国朝,曹国良,马丽萍
《环境与可持续发展》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号