民用煤清潔燃燒是控霾關(guān)鍵葛蘇博士：推廣半焦粉型煤或可救急

◎本刊記者 葉曉婷 季天也

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民用煤清潔燃燒是控霾關(guān)鍵葛蘇博士：推廣半焦粉型煤或可救急

◎本刊記者 葉曉婷 季天也

3月23日，北京環(huán)宇凈能環(huán)?？萍加邢薰镜母鹛K博士，接受《環(huán)境與生活》雜志記者采訪。季天也/攝

3月10日，環(huán)保部官網(wǎng)發(fā)布了兩項(xiàng)征求意見的函，征求意見的對(duì)象分別為《民用煤大氣污染排放清單編制技術(shù)指南》和《農(nóng)村散煤燃燒污染綜合治理技術(shù)指南》。我國(guó)民用燃煤量大面廣，一直是環(huán)境管理中的薄弱環(huán)節(jié)，環(huán)保部的文件是否意味著民用煤治理將有標(biāo)準(zhǔn)可依？民用燃煤污染有多大？該如何改進(jìn)？帶著種種疑問(wèn)，《環(huán)境與生活》雜志記者采訪了北京環(huán)宇凈能環(huán)?？萍加邢薰镜念檰?wèn)、PM2.5治理研究專家葛蘇博士。

民用燃煤排污是火電廠百倍

3月23日下午，《環(huán)境與生活》雜志記者來(lái)到北京市海淀區(qū)學(xué)院南路68號(hào)吉安大廈，見到了北京環(huán)宇凈能環(huán)保科技有限公司的葛蘇博士，該公司主要從事潔凈型煤的研究與推廣，為北京門頭溝等地提供了民用型煤生產(chǎn)技術(shù)。

葛蘇博士長(zhǎng)期以來(lái)為潔凈型煤的推廣應(yīng)用四處奔走，不辭辛勞。她1984年出國(guó)求學(xué)，就讀于美國(guó)俄勒岡科技研究生院的環(huán)境工程專業(yè)。讀碩士期間，她曾給時(shí)任中國(guó)總理朱镕基寫信，建議中國(guó)加大環(huán)保力度，朱總理親自回信肯定她的意見，并鼓勵(lì)她好好學(xué)習(xí)、工作。在美國(guó)讀大氣環(huán)境專業(yè)博士時(shí)，因?yàn)橹袊?guó)大部分大氣污染模式是以煤煙污染為主，葛蘇便開始研究煤的細(xì)顆粒物排放問(wèn)題，尤其對(duì)型煤加工和應(yīng)用的技術(shù)特別感興趣。

采訪一開始，葛博士便向記者拋出了一個(gè)關(guān)于民用燃煤污染程度的驚人數(shù)字：“根據(jù)清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院大氣所的研究，民用燃煤的一次PM2.5排放因子約為燃煤電廠的100倍。”她解釋，排放因子是指燒1公斤煤能排放多少毫克PM2.5，這個(gè)因子越高，排放的PM2.5就越多。

近年來(lái)，工業(yè)燃煤排放控制越發(fā)嚴(yán)格，民用爐具相形之下問(wèn)題更為突出，且顆粒物排放無(wú)任何控制措施，使得消費(fèi)量占煤炭消耗總量比例僅3%的民用燃煤，其燃燒所造成的污染占總?cè)济号欧蓬w粒物的50%以上。

民用燃煤消費(fèi)量占煤炭消耗總量比例低于3%，一次PM2.5的排放量卻超過(guò)其他燃煤行業(yè)。

煙煤價(jià)格跳水致京霾加重

煤炭的性質(zhì)也會(huì)影響污染物的排放。未經(jīng)洗選、未經(jīng)加工的煤叫“原煤”，按其炭化程度由低到高可分為泥煤、褐煤、煙煤、無(wú)煙煤。葛蘇介紹，煙煤的價(jià)格是天然氣的1/4，2012年以來(lái)，民用燃煤大多采用煙煤，導(dǎo)致大量PM2.5、二氧化硫、氮氧化物、OC（有機(jī)碳，包括多環(huán)芳香烴、多氯聯(lián)苯等16種有毒污染物）直接排放到空氣中?！盀槭裁?013年1月北京PM2.5爆表了？因?yàn)橐郧氨本┲饕獰裏o(wú)煙煤和無(wú)煙型煤，結(jié)果從2012年6月開始，煙煤價(jià)格突然跳水，從1噸八九百塊降到四五百塊，有更便宜的煙煤，大家就找便宜的供暖、炊事。我們一直在供應(yīng)北京門頭溝區(qū)的潔凈型煤的粘結(jié)劑，但是2012年就突然賣不動(dòng)了?！?/p>

為何燒煙煤會(huì)造成大面積的霧霾呢？葛蘇解釋，無(wú)煙煤的揮發(fā)分與水分較煙煤更低，煤中的有機(jī)質(zhì)在一定溫度和條件下，受熱分解后產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，稱為“揮發(fā)分”，它是由各種氮?dú)浠衔?、氫、一氧化碳等化合物組成的混合氣體。不完全燃燒主要是揮發(fā)分的低燃盡率造成的，所以顆粒物減排需要圍繞揮發(fā)性物質(zhì)的燃燒效率展開。煤炭化程度低的煤，揮發(fā)分比較多。如果燃燒條件不適當(dāng)，揮發(fā)分高的煤燃燒時(shí)易產(chǎn)生未燃盡的碳粒，俗稱“黑煙”，并產(chǎn)生更多的一氧化碳、多環(huán)芳烴類、醛類等污染物，煤炭熱效率降低。

煙煤價(jià)格便宜，且容易點(diǎn)著，容易被普通民眾所接受，但燃燒時(shí)火焰高而且有煙，污染很嚴(yán)重。無(wú)煙煤雖然污染低、燃燒時(shí)間持久，但儲(chǔ)量較少，僅占全國(guó)的10.4%，價(jià)格高，約1000元/噸，且普通的民用鍋爐不易點(diǎn)燃，太致密導(dǎo)致燃盡率較低，所以逐利市場(chǎng)上居民基本會(huì)主動(dòng)選擇煙煤。“相對(duì)于工業(yè)（發(fā)電、冶金、化工、醫(yī)藥、建材、供熱等）用途燃煤，炊事、取暖等非工業(yè)用途的散煤燃燒污染源小而分散，必須實(shí)行有效的源頭控制才可能把握整體污染防治工作?！备鹛K博士說(shuō)，世界衛(wèi)生組織對(duì)民用燃煤的建議是“未處理的原煤不適合作為民用燃料”，這就涉及潔凈型煤的開發(fā)利用。

新技術(shù)把“粉煤”變成“型煤”

把原煤過(guò)篩，篩出大小不等的塊，就是“塊煤”，而直徑小于0.5毫米的煤炭稱為“粉煤”。工業(yè)用煤對(duì)顆粒度要求比較嚴(yán)格，而粉煤（即煤粉）的粒度很不均勻，還得再加工，成本高且不方便，所以在工業(yè)上用途很小。

隨著采煤機(jī)械化程度不斷提高，粉煤的數(shù)量在不斷增長(zhǎng)，“挖的煤100噸里約有七八十噸是粉煤，只有二三十噸是塊煤，這是機(jī)械化產(chǎn)煤導(dǎo)致的?！备鹛K說(shuō)，粉煤大量堆積是資源浪費(fèi)，且污染環(huán)境，另外燃用粉煤漏損嚴(yán)重，影響鍋爐運(yùn)行。所以，通過(guò)適當(dāng)?shù)墓に嚪椒?，將粉煤加工成具有一定形狀、大小和理化性能的潔凈型煤，可以緩解塊煤數(shù)量少、供不應(yīng)求的局面，同時(shí)為粉煤的合理、有效利用開辟技術(shù)途徑。

葛蘇介紹，其公司團(tuán)隊(duì)曾參與國(guó)家發(fā)改委“九五”項(xiàng)目“新型潔凈煤及其環(huán)境評(píng)價(jià)”等科技項(xiàng)目的研究。研究發(fā)現(xiàn)，使用型煤代替原煤用于鍋爐燃燒時(shí)，接火正常，煤的總熱效率提高了37%，同樣生產(chǎn)1噸蒸汽，節(jié)省原煤24.5%，減少了20%的二氧化碳、17%的一氧化碳、63%的二氧化硫排放量，飛灰中所含的碳成分要比原煤燃燒低97%，減少了22%的PM2.5。潔凈型煤把“低效”原煤轉(zhuǎn)化成“高效”能源，減排原理是，煤燃燒時(shí)析出的揮發(fā)分被粘土吸附，然后粘土起催化劑的作用，脫除揮發(fā)分，使其裂解并燃燒掉。

葛蘇說(shuō)，他們公司成功開發(fā)了“具有突破性的清潔型煤粘結(jié)劑及其型煤工藝”，來(lái)制造各種潔凈民用型煤。

工業(yè)燃煤排放控制越來(lái)越嚴(yán)格

煙煤與無(wú)煙煤“混血兒”有特長(zhǎng)

葛蘇博士還說(shuō)，其公司還開發(fā)了特有的民用型煤技術(shù)——半焦粉型煤?！皩熋夯蚝置哼M(jìn)行低溫干餾，把揮發(fā)分提取出來(lái)另作別用，如做煤氣和煤焦油，剩下的渣子就是半焦粉末，用這些粉末來(lái)做型煤就叫‘半焦粉型煤’。2006年，我們就開始研究適合半焦粉的粘結(jié)劑和生產(chǎn)線，并與清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院大氣所合作研究其排放機(jī)理?！?/p>

葛蘇形容“半焦粉型煤”就像煙煤與無(wú)煙煤的“混血兒”。清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院的試驗(yàn)表明，它綜合了煙煤的易燃性、燃盡率高、成本較低的優(yōu)點(diǎn)，又具備無(wú)煙煤排放低的優(yōu)勢(shì)。半焦粉的揮發(fā)分含量與無(wú)煙煤相當(dāng)，其PM2.5排放因子與無(wú)煙煤類似，均遠(yuǎn)低于煙煤和褐煤。“電鏡檢查可見半焦粉的空隙非常多，有利于完全燃燒?！?/p>

根據(jù)清華大學(xué)的研究，民用燃煤一次PM2.5排放因子約為燃煤電廠的100倍。

葛蘇認(rèn)為，煤炭的清潔高效利用需從源頭抓起。

清華大學(xué)蔣靖坤教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，燃燒半焦粉型煤，多環(huán)芳烴等16種有毒物質(zhì)的排放量比燃燒煙煤削減98.7%，而PM2.5的排放比煙煤減少67倍。若我國(guó)全面采用半焦粉型煤替代煙煤和褐煤，大氣能見度將大約提高27%。葛蘇補(bǔ)充道，半焦粉型煤原料是煤煉油和煉煤氣后的副產(chǎn)品，是廢物利用，產(chǎn)量可不斷拓展，價(jià)格下降空間也大。

當(dāng)然，半焦粉型煤也有缺點(diǎn)，其揮發(fā)分比無(wú)煙煤高兩三個(gè)百分點(diǎn)，這也并非無(wú)計(jì)可施。葛蘇說(shuō)，清華大學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，增加煤中的灰分——膨潤(rùn)土的比例，可減少30%～70%的顆粒排放，又能使其成本每噸降低100元。葛博士解釋，膨潤(rùn)土在這里起了“骨架”的作用，它使煤更分散，像增加了毛細(xì)管，有助于更充分燃燒，揮發(fā)分也更容易去除?！靶兔褐谢曳衷叫〉拿?，排放因子越高，PM2.5排放量越大。而市場(chǎng)上有些煤號(hào)稱是‘低硫低灰潔凈煤’，殊不知排放量更大?！?/p>

葛蘇指出，我國(guó)目前潔凈型煤的標(biāo)準(zhǔn)基本根據(jù)煤質(zhì)的靜態(tài)狀態(tài)判斷，而不是根據(jù)煤燃燒時(shí)的排放動(dòng)態(tài)?！暗土虻突也⒉皇乔鍧嵜旱臉?biāo)志，清潔煤的標(biāo)志主要應(yīng)看在燃燒狀態(tài)下的排放情況。世衛(wèi)組織要求根據(jù)排放來(lái)考慮PM2.5及一氧化碳的排放水平，有必要用PM2.5排放來(lái)鑒定潔凈型煤的排放標(biāo)準(zhǔn)。”

她還談到，半焦粉型煤有個(gè)問(wèn)題就是不好成型，她介紹，其團(tuán)隊(duì)研發(fā)多年的粘接劑可以解決這個(gè)難題，粘接劑原材料都來(lái)自農(nóng)作物的副產(chǎn)品，是無(wú)毒的有機(jī)物，會(huì)參與燃燒。

京津冀可試點(diǎn)推廣半焦粉型煤

據(jù)葛博士介紹，半焦粉型煤并不是新技術(shù)?！?0世紀(jì)70年代開始，我國(guó)就搞了3回研究，但也垮了3回。這個(gè)東西不簡(jiǎn)單，要滿足民眾的要求和工業(yè)要求，都不容易，以前的研發(fā)不注重個(gè)性化，后來(lái)就垮了。我們這些年比較重視個(gè)性化。比如京煤集團(tuán)最近給我們送來(lái)5種樣品，要我們找出適合各自的粘結(jié)劑，既滿足北京市的型煤要求，還要滿足京煤集團(tuán)的要求：防潮、防曬、掉渣少、不結(jié)焦……滿足客戶的要求才能推得動(dòng)?！?/p>

葛蘇認(rèn)為，半焦粉型煤技術(shù)的研發(fā)成功，與當(dāng)前的環(huán)境形勢(shì)息息相關(guān)。“因?yàn)殪F霾太重了，有環(huán)保方面的動(dòng)力，另外，現(xiàn)在煤炭產(chǎn)能過(guò)剩，他們也就不得不考慮升級(jí)換代、提高檔次?！?/p>

在葛博士看來(lái)，民用燃煤的顆粒物減排，需要同時(shí)考慮環(huán)境收益和經(jīng)濟(jì)成本，尋找二者的最佳“交叉點(diǎn)”。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，每噸半焦粉型煤賣到北京約七八百塊錢，略高于煙煤，低于無(wú)煙塊煤和無(wú)煙型煤。民眾一旦嘗到半焦粉型煤的好處，就可以通過(guò)市場(chǎng)行為來(lái)遏制煙煤的民用。

她建議，在未能全面推廣半焦粉型煤前，可以選擇民用燃煤顆粒物污染的重點(diǎn)區(qū)域——京津冀優(yōu)先試點(diǎn)推廣，以檢驗(yàn)減排效果。當(dāng)前，半焦粉型煤年產(chǎn)量約為民用消耗量的一半，只要國(guó)家政策略做推動(dòng)，我國(guó)中低溫干餾工業(yè)逐年增加，其工業(yè)副產(chǎn)品半焦粉的產(chǎn)量在未來(lái)將能滿足所有民用燃煤的需求。

傳統(tǒng)正燒爐與反式燃燒爐對(duì)比

民用燃煤消費(fèi)量及其PM2.5排放占比

她還指出環(huán)保部近期公布的《民用煤大氣污染排放清單編制技術(shù)指南》（征求意見稿） “只主張用型煤，‘半焦粉’卻一個(gè)字也沒提?！彼硎咀约簩?duì)這份指南提出相應(yīng)意見。

在葛蘇看來(lái)，民用燃煤的顆粒物減排，需同時(shí)考慮環(huán)境收益和經(jīng)濟(jì)成本，尋找二者的最佳“交叉點(diǎn)”。

推廣清潔煤最好單個(gè)部門負(fù)責(zé)

民用爐具的燃燒效率也是影響燃煤一次顆粒物排放的重要因素。我國(guó)有不少民用爐具的熱效率低于20%。民用燃煤不僅要改善所用煤的質(zhì)量，還應(yīng)改用更科學(xué)的好爐具。

葛蘇博士介紹，“石家莊買了10萬(wàn)臺(tái)反式燃燒爐推廣民用，但民眾燒的仍是低硫低灰的煙煤，只能減排10%～20%左右。如果采用反式爐與半焦粉型煤結(jié)合，則能減排95%以上?！备鹛K說(shuō)，在不能用天然氣等清潔能源替代燃煤的地區(qū)，通過(guò)控制民用散煤質(zhì)量，或提高民用爐具燃燒技術(shù)，對(duì)減排都是有益的。

最后她還建議，推廣清潔煤最好統(tǒng)一到某一個(gè)部門，便于協(xié)調(diào)?！昂颖蹦壳笆寝r(nóng)業(yè)局搞爐具推廣，發(fā)改委搞清潔煤補(bǔ)貼，應(yīng)該放在一個(gè)部門統(tǒng)籌為好?！?/p>

本欄目責(zé)編/鄭挺穎 zhengtingying@vip.163.com

中國(guó)歷史煤炭消費(fèi)量與年均灰霾天數(shù)