生物质基活性炭负载金属催化还原NOx

为研究生物质材料的脱硝性能,利用木质素与纤维素2种生物质基活性炭作为还原剂,用碱金属与过渡金属作为催化活性相,制备了一系列生物质基活性炭负载金属催化剂用于富氧环境中催化还原NO_x,考察了生物质原料种类、炭化温度以及催化剂组分对脱硝效率的影响.结果表明:①当反应温度低于250℃时,炭表面主要是NO_x的吸附过程;而当反应温度高于250℃时,炭还原NO_x行为占主导,并伴随N₂、CO₂与CO的生成.炭化温度对炭反应活性的影响主要依赖于炭化温度对炭材料表面含氧官能团、比表面积以及炭表面金属还原性的影响.②研究中考察的金属（K、Cu、Fe、Ni）均对还原NO_x与O₂有催化作用,其中,K对C-NO_x反应具有明显促进作用,但对C-O₂反应并无明显促进作用,所有样品中SAC-K的选择性因子为0.56,对还原NO_x的选择性最高,且恒温反应过程NO_x还原量（以C计）达到了1 293 μmol/g.③与传统煤基活性炭催化剂相比,木屑基活性炭负载钾催化剂表现出了优良的NO_x还原选择性;X-射线光电子表征结果显示,木屑基活性炭负载钾催化剂优良的性能与其表面钾活性相的高度分散有关.研究显示,相比于煤基炭材料,生物质基炭材料具有更加优异的选择性还原NO_x性能.      

京津冀及周边地区“2+26”城市结构性调整政策的CO2协同减排效益评估

《打赢蓝天保卫战三年行动计划》（"三年行动计划"）明确提出,产业结构调整、能源结构调整、交通结构调整和用地结构调整是大幅减少大气污染物和CO₂排放的重要抓手,这种协同效应非常明显,但在城市群层面还未被量化研究.为此,采用京津冀温室气体-空气污染物协同控制综合评估模型（GAINS-JJJ）,构建了2017年京津冀及周边地区"2+26"城市群基础排放清单,定量分析了"三年行动计划"的实施带来的CO₂和主要大气污染物的排放变化情况.结果表明,与2017年相比,2020年政策情景下"2+26"城市的CO₂、一次PM_2.5、SO₂、NO_x和NH₃的减排量分别为29.1 Mt （相当于2017年排放量的2%）、203.8（21%）、281.8（27%）、485.5（17%）和34.3 kt （3%）,排放量较大的城市或部门都实现了较为明显的减排.碳协同减排效益结果显示,产业结构调整的一系列重大举措（淘汰落后产能、工业锅炉升级改造和散乱污企业综合整治等）取得了良好的CO₂和大气污染物协同减排效应,而不同污染物中NO_x的碳协同减排效应最高.     

稻壳基活性炭催化剂的低温NH3-SCR抗硫性能

以稻壳基活性炭（DAC）为载体,利用等体积浸渍法制备了DAC负载Mn、Ce氧化物的Mn-Ce/DAC脱硝催化剂,并用于氨法SCR反应.采用N₂吸附、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和程序升温吸附脱附（TPR/TPD）等手段对催化剂的物理化学性能进行了表征.结果发现与商业木屑基活性炭负载Mn、Ce氧化物催化剂（Mn-Ce/MAC）相比,Mn-Ce/DAC具有更高的Ce³⁺/Ce⁴⁺比率、表面化学吸附氧含量以及表面Brønsted酸性位点,这与其优良的低温SCR活性及抗硫抗水性能直接相关.原位红外光谱结果显示在含硫气氛中Mn-Ce/DAC表面的硫酸盐含量明显低于Mn-Ce/MAC,表明前者具有优良抗硫性能.     

2030年京津冀及周边城市群PM2.5污染控制路径

近年来,我国大气污染物减排效果明显,空气质量也随之大幅改善. 然而,部分重点区域如京津冀及周边城市群(“2+26”城市)PM_2.5年均浓度依然较高,远超GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值(35 μg/m3). 为实现该目标值,利用京津冀温室气体-空气污染物协同控制综合评估模型(greenhouse gas-air pollution interactions and synergies, GAINS-JJJ),模拟预测了2030年不同政策情景下区域空气质量改善情况,分别量化了结构调整与末端控制(BAT)政策对不同污染物减排的贡献,为“2+26”城市制定空气质量改善路径提供参考. 结果表明:①2017—2030年,由于一系列结构调整政策,如煤改清洁能源、淘汰落后产能(如钢铁、水泥、焦化等)、氮肥减量施用和高挥发有机溶剂替代等措施的实施,以及末端控制政策,如钢铁、水泥与焦化等行业超低排放改造,重型柴油车与非道路移动机械尾气排放标准升级,标准化规模养殖与测土配方施肥技术等技术的推广,“2+26”城市的PM_2.5年均浓度值达到34 μg/m3,实现了“美丽中国”的目标要求. ②2030年结构调整情景下,一次PM_2.5、SO₂、NO_x、NH₃与NMVOCs(非甲烷类挥发性有机物)的排放相比2017年分别下降了31%、44%、31%、5%和11%;结构调整+末端控制情景下,各项污染物的排放量减排比例分别达到75%、69%、77%、32%与52%. ③末端控制政策对一次PM_2.5、NO_x、NH₃和NMVOCs减排的贡献要大于结构调整政策的贡献;而针对SO₂的减排,结构调整政策则发挥了较大的作用. 研究显示,在2030年之前,“2+26”城市的末端控制政策仍具有较大的污染减排潜力,而针对SO₂的控制则应将重点从过去的末端减排转向前端的结构性调整措施上.      

区域大气污染联防联控长效机制的探讨

现阶段,区域大气污染联防联控已经成为我国大气环境管理工作的重要任务。构建长效的联防联控机制,对推动区域大气环境管理各项工作顺利开展有着积极的作用。在总结分析我国区域大气污染联防联控长效机制实施阻碍的基础上,从成立区域大气环境管理机构、落实大气污染生态补偿、强化法律法规执行以及扩大公众参与四个方面提出了完善我国区域大气污染联防联控长效机制的建议,为大气环境管理提供支持。     

太原市“十四五”规划大气污染防治政策的CO2协同效益评估

为量化评估太原市“十四五”大气污染防治政策的减污降碳协同效益,使用京津冀温室气体-空气污染相互作用与协同模型（GAINS-JJJ）,模拟评估13项大气污染防治措施的减排潜力,CO₂的协同减排效益.2025年政策情景下一次PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO_x、VOCs和NH₃分别减排1.8（5%,相对于基准情景减排比例,下同）、2.5（2%）、3.7（16%）、20.0（27%）、13.6（15%）和0.0 kt（0%）,CO₂减排9.0 Mt（13%）,CH₄排放增加203.3 kt（相对于基准情景增加25%）.SO₂、NO_x与VOCs减排主要发生在电力、工业燃烧与溶剂使用部门,CO₂减排主要发生在工业燃烧部门,CH₄排放量增加是由于煤矿开采活动水平升高.限制“双高”行业的能源消耗,严禁新增产能以及可再生能源发电比例提升措施的CO₂协同减排效益最高.VOCs具有优异协同减碳效益.建议太原市进一步推进终端电气化政策,同时需加大提升电力行业清洁能源比重和可再生能源发电的消纳能力.     

燃煤电厂烟气一次PM2.5控制技术的综合评估

以燃煤电厂烟气颗粒物控制技术或组合为研究对象,在文献调研和专家问卷调查基础上,针对燃煤电厂一次PM_2.5排放特征,构建了包含环境、经济和技术三方面共16项四个层次的评价指标体系;采用模糊综合法对7种颗粒物控制技术及其组合开展了综合评估.结果表明：在综合分析或着重环境性能的情况下,7种单一或组合控制技术的优先顺序为：低低温静电除尘配高频电源+湿式静电除尘≈静电除尘配高频电源+湿式静电除尘 > 电袋复合除尘 > 静电除尘+湿式静电除尘 > 袋式除尘 > 静电除尘 > 电凝并+静电除尘.若优先考虑经济因素,静电除尘为最优选择;优先考虑技术性能则袋式除尘为最优选择.     

我国燃煤电厂PM2.5减排潜力预测与分析

为研究燃煤电厂在燃煤发电机组结构优化调整和不同末端控制措施条件下PM_2.5的排放情况,以2012年为基准年,设计了分阶段、分地区不断优化的控制情景(基准、适中、加严和最严情景),并依据《大气细颗粒物一次源排放清单编制技术指南(试行)》建立的减排潜力模型对2017年、2020年和2030年我国燃煤电厂PM_2.5减排潜力及空间分布进行预测分析. 结果表明:通过燃煤发电机组结构优化调整,2017年、2020年和2030年我国燃煤电厂PM_2.5排放量与调整前相比可分别减少3.62×104、8.52×104和24.43×104 t,但相对于基准年而言,PM_2.5排放量并未减少;进一步结合末端控制措施优化进行控制,PM_2.5最大减排潜力(相对于基准年而言)可分别达到59.42×104±7.83×104、82.83×104±5.82×104和81.89×104±6.76×104 t,最高减排比例分别达到66.5%±8.8%、92.8%±6.5%和91.6%±7.6%. 我国各省(市/区)燃煤电厂PM_2.5减排潜力与其煤耗量和采取的控制措施有关,燃煤量越大,控制措施越严格,则减排潜力越大. 京津冀、长三角和珠三角地区燃煤电厂在实现超低排放,即最严情景下2017年PM_2.5减排潜力分别为5.93×104、12.04×104和4.70×104 t;2017年、2020年和2030年这3个区域PM_2.5总减排潜力分别为22.68×104、22.36×104和22.07×104 t. 内蒙古、江苏、山东、广东、河北和山西等地在实施超低排放后,其PM_2.5减排潜力均超过4×104 t,并且在全国范围内实施超低排放可显著降低我国燃煤电厂PM_2.5排放量.      

生物质再燃脱硝及其同相还原反应特性

利用固定床反应器研究了稻壳、木屑和玉米秸3种生物质在不同工况〔再燃温度、φ(O₂)〕下的再燃脱硝效率,同时考察了再燃区出口处CO、H₂、碳氢类物质(主要是CH₄)、HCN和NH₃的体积分数随工况的变化规律. 结果表明:生物质类型对再燃脱硝效率有很大影响,木屑再燃脱硝效率最大值达57.0%±2.1%,高于稻壳(50.0%±1.5%)和玉米秸(51.0%±1.1%). 在再燃过程中,生物质产生的热解气能够增强还原性气氛,从而提高再燃脱硝效率,当烟气中φ(O₂)为0%～1%时,再燃脱硝效率较高. 在还原性气氛(800～1 200 ℃)下,3种生物质再燃脱硝效率差异主要来自生物质不同热解气与NO的同相反应. 其中,碳氢类物质对NO的还原起到了关键作用,而CO和H₂所起作用并不大,φ(HCN)与φ(NH₃)之和反映了气相中NO向N₂的转化趋势. 因此,深入了解生物质热解气对其再燃脱硝效率的影响机制有益于燃料再燃脱硝效率的提高.