中国钢铁行业大气污染与温室气体协同控制路径研究

随着我国温室气体减排形势的日益严峻,以及大气污染物减排工作的日益深化,寻求能够同时削减温室气体和局地空气污染物的减排措施成为重要的研究方向。过去的减排工作经验教训表明,单一的末端治理措施难以实现多污染物控制目标。文章以我国钢铁行业为例,在协同控制理念指导下,构造大气污染物协同减排当量指标APeq评价某项技术措施对SO2、NOX和CO2的综合减排效果,并针对APeq、SO2、NOX、CO2,基于单位(边际)污染物减排成本和减排潜力估算,讨论协同控制分析方法和技术措施减排路径。结果表明,相比末端控制技术,前端和过程控制技术可实现3种污染物协同减排,因而单位(边际)污染物减排成本较低,优先度排序靠前,而末端治理措施缺乏协同性,单位(边际)污染物减排成本较高,优先度排序靠后。仅靠前端和过程控制措施,NOX减排目标能够实现,而SO2、CO2和APeq减排目标则难以实现,尚须实施部分成本较高的末端控制措施,或借助结构调整和规模控制手段。     

中国钢铁行业技术减排的协同效益分析

选取钢铁行业的22项节能减排措施,评估和比较了各项措施的减排潜力、减排成本和协同效益,力图得到钢铁行业减排的最优路径.研究结果表明:基于2012年的钢铁产量和生产结构,我国钢铁行业的技术减排潜力约为146.8Mt CO2、314.2kt SO2、265.7kt NOx和161.5kt PM10,分别占钢铁行业2012年总排放量的9.7%、13.1%、27.3%和8.9%;如果考虑节能收益,有10项措施具有经济可行性,累积减排潜力约为98.0Mt CO2、210.0kt SO2、211.0kt NOx和89.0kt PM10;如果综合考虑节能收益和协同效益,有14项措施具有经济可行性,累计减排潜力约为123.4Mt CO2、264.0kt SO2、234.0kt NOx和130.0kt PM10.钢铁行业开展技术减排时,需要综合考虑减排成本、节能收益和协同效益,参考减排成本选择最成本有效的措施.     

不同排污收费情景下的发电企业减排模型研究

考虑未来多种污染物排污收费情景及区域电力需求的固有随机特性,建立了2阶段电源规划优化模型,分析了不同排污收费情景、不同电力需求水平下的区域电力结构变化以及污染物和CO2减排策略.在同时征收SO2排污费和CO2排放费的情景(情景3)下,清洁能源发电在发电系统中的比重增加,以煤电为主的火电比重下降;系统减排CO2 8.438′106t,同时协同减排SO2 5202t、NOx 7854t、颗粒物17.42t,但系统费用会显著增加.在同时征收SO2、NOx排污费和CO2排放费的情景下,系统减排SO2 8515t、NOx 13878t、颗粒物23.52t、CO2 12.988′106t,同时系统费用也会进一步增加.在目前征收SO2排污费的基础上征收CO2排放费或同时征收NOx排放费和CO2排放费,可以提高清洁发电方式在发电系统中的比重,降低SO2、NOx和CO2的排放量.     

大气污染物总量减排与空气质量的分析与对策研究——以苏州市高新区为例

利用2009年-2013年污染物大气的总量减排数据、大气污染物排放量和同期环境空气质量监测数据,采用大气污染综合指数法分析了苏州高新区的污染物总量减排、大气污染物排放量与空气质量的关系.认为大气环境主要污染因子为PM10、SO2和NO3,燃煤为SO2主要来源,机动车是NOx的重要来源.为预防与治理污染,应不断提高新生产机动车排放标准,推进车用油品升级,加强环保检验、工业企业大气污染治理和扬尘治理,完善公共交通体系,发展循环经济,推广清洁生产.     

交通领域二氧化碳和污染物协同控制效应研究

实现交通领域CO_2和大气污染物协同控制是促进区域可持续发展的重要途径。该研究以广州市为例,在分析交通领域2010-2019年排放特征基础上,采用情景分析的方法,利用减排量弹性系数和协同控制效应坐标,系统分析了交通领域16项减排措施的CO_2和大气污染物协同控制效应。研究结果表明:(1)发展水路货运、高速铁路以及公共交通等运输结构低碳化类措施具有最大的减排潜力和协同控制效应,是交通领域实现减排最重要的选择;(2)能效提升类措施能同时实现CO_2和大气污染物减排,也是实现交通领域减排的重要路径;(3)能源结构清洁化类措施中,提高电动化率措施的减排潜力和协同控制效应最好,是交通领域能源转型的主要方向;推广生物燃油和氢能措施有赖于技术的突破和大规模推广应用;推广天然气使用措施会增加CO和HC排放,不具有协同控制效应,需要配合使用大气污染物末端脱除装置。     

云南省火力发电厂超低排放改造减污降碳协同效应研究

以云南省完成超低排放改造的部分火力发电厂为研究对象,通过协同控制效应坐标系分析方法和污染物减排量交叉弹性分析方法,对超低排放改造措施带来的颗粒物、SO2、NOx和二氧化碳的协同减排效应进行了评价分析,结果显示:3个火力发电厂中有2个厂的超低排放改造措施对大气污染物和二氧化碳不具有协同减排效应,1个厂具有协同减排效应,但...     

京津冀钢铁行业节能、SO2、NOx、PM2.5和水协同控制

建立自下而上的综合动态优化模型,在节能、大气污染物（SO₂、NO_x和PM_2.5）减排和节水的综合约束下,研究京津冀地区2015~2030年钢铁行业48项节能减排技术优化发展路径,并预测该地区钢铁行业能耗、大气污染物排放和水耗.结果表明,国家应优先鼓励推广干熄焦,小球烧结技术等22项技术,此类技术可以有效协同控制能耗、大气污染物排放和水耗.京津冀地区钢铁行业具有很大的节能、大气污染物减排和节水潜力,到2030年在实现大量节能、大气污染物减排潜力的同时可以实现节水10.08亿m³.虽然计算得到的购水成本仅约占总成本的2%,但是京津冀地区面临着严重大气污染和极度的水资源短缺问题,仍然需要兼顾节能减排技术对水资源的影响.     

城市交通大气污染物与温室气体协同控制效应评价

针对乌鲁木齐城市交通领域12项减排措施开展协同控制效应评估,构建空气污染物与温室气体协同减排当量(APeq)指标进行减排效果归一化,识别措施是否具有协同减排效果,并进一步计算单位APeq减排成本,从成本有效性角度对各项减排措施进行排序.研究结果表明,出租车、私家车油改气以及纯电动轿车替代汽油轿车3项措施不具有协同控制效应;而提高尾气排放标准、天然气公交替代柴油公交、提升小客车燃油经济性、油品升级、淘汰黄标车、发展轨道交通、引入快速公交等措施可以实现局地大气污染物与温室气体的协同减排.费用-效果分析表明,提高小客车燃油经济性的单位APeq减排成本最低,具有良好的成本有效性;而发展轨道交通虽然单位APeq减排成本较高,但总体减排效果较好.     

火电行业清洁生产与末端治理技术对二氧化硫减排效果评估

为探明清洁生产技术在我国大气污染物削减中所起的作用,本文以火电行业为例,以SO_2作为特征污染物,对“清洁生产”和“末端治理”技术进行了筛选,建立了削污和减排效果分析模型,并收集火电行业的权威统计数据,计算了火电行业“清洁生产”技术削污量与“末端治理”技术减排量及两类技术各自削减量占比情况,研究了建国以来(1949—2013年)我国火电行业清洁生产技术削污效果和末端治理技术减排效果及其演变规律,并在此基础上提出政策建议.研究结果显示,以火电行业发电效率最低的低温低压发电技术为基准线,1949—2013年65年期间电力行业通过清洁生产技术累计实现SO_2削污量为4.94亿t,节约4940亿元的环保资金投入,削污率达到58.5%;2002—2013年12年期间电力行业末端治理技术累计实现SO_2减排量为1.10亿t,减排率为13.0%.     

CDM项目大气污染物减排的协同效应研究

为了CDM项目的优化开发和大气污染物的协同控制,就国内CDM项目的污染物减排协同效应进行了分析.在统计其项目年减排量、总投资额以及协同减排系数的基础上,按不同项目类型(零排放的可再生能源、生物质、甲烷废气回收、燃料替代、煤层气回收、水泥原料替代、N2O分解消除以及节能和提高能效)和不同项目所在地(华中、华东、海南、华北、东北、西北以及华南)分析了项目的SO2、NOx和PM2.5协同减排量和投资减排收益.燃料替代、煤层气回收、节能提高能效类项目的投资减排收益高,华中和华东地区的生物质能源项目收益较高,而风电、水电类项目收益较低.     

天津市大气污染源排放清单的建立

通过调研天津市工、农业生产和居民生活的统计资料,研究分析文献报道的各种污染源排放因子,计算出天津市各行业、各区县NOx、SO2、NMVOC、CO、NH3、PM10、PM2.5等污染物的排放量,发展了天津市2003年排放源清单.结果显示,天津市2003年各类污染物质的排放量NOx为1.77×105t,SO2为2.59 ×105t,NMVOC为2.24×105t,CO为1.33×106t,NH3为7.40×104t,PM10为2.52×105t,PM2.5为1.10×105t.从排放源的行业分布来看,燃煤源、汽车移动源、秸秆燃烧源是天津市大气污染物的重要排放源,燃煤源对各污染物的贡献分别为NOx46%,SO284%,NMVOC 1%,CO 58%,PM1018%,PM2.5 24%.火电、水泥、钢铁、炼焦、原油加工等行业依然是重要的工业污染排放源,火电对SO2的贡献为13%,钢铁对SO2的贡献为24%,对CO的贡献为30%.2003年天津市区对NO,、S02、NMVOC、CO等污染物的贡献均高于其它区县,对PM10、PM2.5的贡献也很高;塘沽区对NOx、SO2、NMVOC、CO等污染物的贡献很大,蓟县、武清区、宝坻区对NH3、PM10、PM2.5的贡献很大.     

京津冀地区火电企业的大气污染影响

以在线监测、环评、验收等火电企业排放数据为基础,自下而上编制京津冀火电企业排放清单,利用气象模式WRF生成中尺度气象数据,采用CALPUFF空气质量模式模拟了不同情境下京津冀地区火电企业排放SO2、NOx、一次PM10,以及二次生成硫酸盐、硝酸盐等污染情况.结果显示,2011年京津冀地区火电行业排放污染物对京津冀西南部地区影响较大,各污染物年均最大浓度均出现在石家庄市;采取减排措施后,京津冀地区火电排放量SO2、NOx、烟粉尘总量与2011年火电排放现状相比 ,分别下降了33%、71%、68%;减排后火电行业对各城市SO2、NOx、一次PM10,以及二次生成硫酸盐、硝酸盐年均贡献浓度均大幅度减少,年均贡献最大值分别降低46.34%、78.43%、76.34%、39.49%、73.87%.     

碳协同减排视角下广东省PM2.5实现WHO-Ⅱ目标策略研究

CO₂排放和大气污染物排放具有同根同源性,二者的排放控制措施常常具有一定程度的协同减排效应.为降低政策成本、提高政策效率,政策制定者在制定空气质量改善策略时,应充分考虑其对CO₂减排的协同效益.以大气污染物与CO₂协同减排为指引,分析产业、交通运输、能源的结构优化调整和末端治理水平提升策略,通过空气质量模型方法分析并提出广东省在2025年PM_2.5实现世界卫生组织第二阶段过渡目标（简称“WHO-Ⅱ目标”）的政策建议.结果表明:在2017年基准条件下,按经济社会活动发展趋势和现有末端治理要求,模拟预测广东省2025年PM_2.5年均浓度将达26.9 μg/m3,难以达到WHO-Ⅱ目标（25.0 μg/m3）.在可进一步采取的减排措施中,产业结构调整、在用车辆更新、发电结构调整、交通运输结构调整、工业用能变化和工业末端治理对大气污染物减排的分担率分别为55.5%、17.7%、6.8%、3.8%、3.9%和12.2%,对CO₂减排的分担率分别为20.8%、14.0%、11.9%、9.3%、33.9%和0.在基于协同性制定的达标策略情景下,优先采取了产业结构调整、在用车辆更新等协同性较好、减排潜力较大的措施.在该情景下,2025年全省SO₂、NO_x、PM、VOCs和CO₂的排放总量较2017年的变化率分别为-13.7%、-19.4%、-21.8%、-20.3%和13.6%,模拟预测广东省2025年PM_2.5年均浓度可达24.6 μg/m3,达到WHO-Ⅱ目标.研究显示,为确保2025年广东省PM_2.5年均浓度达到WHO-Ⅱ目标,应进一步强化大气污染物减排,建议优先考虑产业结构调整、在用车辆更新等与CO₂减排协同性较好、减排潜力较大的措施.      

山西省低热值燃煤电厂煤粉炉SO2和NOx超低排放工艺技术路线探讨

燃煤电厂污染物排放实施超低排放是中国燃煤电站绿色火电的大方向,煤电进入超低排放阶段,实施超低排放标准对电厂的污染物治理提出了更为苛刻的要求。为了在环境影响评价中落实超低排放可行措施,使SO2和NOx 达到超低排放标准,本文根据山西省低热值燃煤电厂实际环境影响评价过程中遇到超低排放工艺技术路线的问题,针对煤粉锅炉燃用高灰分、高硫分、热值低的煤质情况,介绍了大气污染物脱硫和脱硝的超净排放工艺方案,指出采用“石灰石-石膏湿法”脱硫双循环技术;锅炉低氮燃烧技术+SCR脱硝工艺技术(3+1层),可以满足山西省超低排放限值要求。     

长江三角洲地区能源消费大气污染物排放特征

针对长江三角洲(以下简称“长三角”)16个主要地区,基于常规可获取的统计资料确定污染源活动水平,结合最新的污染源调查资料及相关研究成果确定污染物排放因子,以2008年为基准年,研究了能源消费大气污染物排放特征,建立了具有较高时空分辨率、且便于滚动更新的网格化动态排放清单.结果表明:长三角16个地区2008年能源消费过程中SO2、NOx、PM10、PM2.5、CO的排放量分别为3158.58, 3154.96,979.76,632.34,5258.08kt.其中上海、苏州、南京、杭州、无锡和宁波6城市污染物排放总量均占长三角地区排放总量的60%左右.SO2和NOx排放主要集中在工业和火电部门,颗粒物和CO排放则主要集中在工业部门,机动车对于CO也有较大的排放贡献率.火电部门污染排放具有较强的月变化特征;道路机动车排放受居民出行规律影响,具有明显的周变化和日变化特征.