劉潔玉,高佳佳,童亞莉,岳 濤,王 堃, 王 鑫

京津冀燃煤鍋爐大氣污染物精細(xì)化排放清單

劉潔玉1,高佳佳1,童亞莉1,岳 濤2*,王 堃1, 王 鑫3**

(1.北京市科學(xué)技術(shù)研究院城市安全與環(huán)境科學(xué)研究所,北京 100054；2.北京科技大學(xué),北京 100083；3.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,北京 100012)

基于環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),采用排放因子法建立2020年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐縣級(jí)大氣污染物排放清單.結(jié)果表明,2020年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐常規(guī)大氣污染物SO2、NO、顆粒物(PM)、PM10、PM2.5排放量分別為6351,7399,2952,825,399t.,其中PM10和PM2.5分別占PM排放總量的27.9%和13.5%.重金屬Hg、Pb、Cd、Cr、As的排放量分別為197.9,1391.3,32.0,1214.2,362.4kg.65t/h及以上燃煤工業(yè)鍋爐為主要的排放貢獻(xiàn)源,各類污染物的排放量占京津冀地區(qū)工業(yè)鍋爐各類污染物排放總量的比重為51.1%～81.2%,是污染控制及監(jiān)管的重點(diǎn).河北省承德市、唐山市、張家口市為污染物排放量最大的3個(gè)城市,3個(gè)城市各類污染物排放量占京津冀地區(qū)工業(yè)鍋爐各類污染物排放總量的14.6%～71.9%.污染物排放強(qiáng)度大的區(qū)域主要集中在天津市、河北省廊坊市、唐山市的一些區(qū)縣.

燃煤工業(yè)鍋爐；大氣污染物；縣級(jí)排放清單；京津冀

燃煤工業(yè)鍋爐是我國(guó)重要的熱能動(dòng)力設(shè)備,廣泛應(yīng)用于熱力生產(chǎn)與供應(yīng)、食品加工、有色金屬冶煉等行業(yè).基于環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),截至2020年底,京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐數(shù)量為413臺(tái),鍋爐容量3.2萬(wàn)t/h,煤炭消耗量為1149.0萬(wàn)t.

京津冀地區(qū)是我國(guó)大氣污染最嚴(yán)重的區(qū)域之一.根據(jù)生態(tài)環(huán)境部公布的《2020年中國(guó)生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》[1],環(huán)境空氣質(zhì)量相對(duì)較差的10個(gè)城市中,京津冀地區(qū)占據(jù)了4席.2018年7月,國(guó)務(wù)院印發(fā)《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》,要求以京津冀及周邊地區(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū)、汾渭平原等為重點(diǎn)區(qū)域,開(kāi)展燃煤鍋爐綜合整治,到2020年重點(diǎn)區(qū)域基本淘汰35t/h以下燃煤鍋爐,65t/h及以上燃煤鍋爐全部完成節(jié)能和超低排放改造.面對(duì)嚴(yán)峻的大氣污染形勢(shì),亟需系統(tǒng)建立京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐多污染物精細(xì)化大氣排放清單,揭示燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放的空間分布特征,識(shí)別重點(diǎn)排放區(qū)域,為京津冀地區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù).

近年來(lái),國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者陸續(xù)編制了京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放清單.王慧麗等[2]建立了2012年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)和生活鍋爐SO2、NO、PM、PM10、PM2.5等大氣污染物的排放清單,并分析了技術(shù)特征對(duì)燃煤鍋爐大氣污染物排放的影響,結(jié)果顯示京津冀地區(qū)以10t/h及以下的小容量的燃煤鍋爐為主,除塵設(shè)施以濕法除塵和旋風(fēng)除塵等低效除塵器為主.Xue等[3]建立了北京市燃煤工業(yè)鍋爐2007～2013年P(guān)M10、PM2.5、SO2、NO和VOCs等大氣污染物的排放清單,結(jié)果顯示由于2007年到2013年燃煤工業(yè)鍋爐煤炭消耗量占比升高,大多數(shù)燃煤工業(yè)鍋爐除塵脫硫脫硝設(shè)備落后,環(huán)保設(shè)施運(yùn)行管理水平較差,導(dǎo)致污染物排放濃度較高.Gao等[4]構(gòu)建了我國(guó)2017年縣級(jí)燃煤工業(yè)鍋爐有害重金屬排放清單,并分地區(qū)對(duì)其進(jìn)行了分析,結(jié)果顯示由于煤炭消耗量大、工業(yè)發(fā)達(dá)、人口密度大等原因,重金屬主要集中排放在我國(guó)北部和東部地區(qū).Zhu等[5]利用動(dòng)態(tài)因子系統(tǒng)構(gòu)建了1980～2012年京津冀及周邊地區(qū)12種有害重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cd、Cr、Ni、Sb、Mn、Co、Cu和Zn)的大氣排放清單,結(jié)果顯示燃煤工業(yè)鍋爐是京津冀地區(qū)有害重金屬的重要排放源之一.這些研究對(duì)于了解京津冀地區(qū)大氣污染物的排放具有重要意義,但隨著近幾年國(guó)家及地方燃煤工業(yè)鍋爐相關(guān)政策及標(biāo)準(zhǔn)的更新,京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐的數(shù)量、區(qū)域分布、生產(chǎn)工藝等都發(fā)生顯著改變,高效的除塵、脫硫、脫硝設(shè)施逐步推廣使用,燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放也發(fā)生了顯著變化.因此,亟需更新京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐多污染物精細(xì)化大氣排放清單,系統(tǒng)揭示京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放特征.

本研究選取2020年為基準(zhǔn)年,以京津冀地區(qū)13個(gè)城市和1個(gè)省直管市(辛集市)共100個(gè)區(qū)縣的413臺(tái)燃煤工業(yè)鍋爐為研究對(duì)象,采用排放因子法,建立2020年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物(SO2、NO、PM、PM10、PM2.5、Hg、Pb、Cd、Cr、As)縣級(jí)排放清單,揭示燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放及空間分布特征,為燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物控制政策制定提供科學(xué)參考.

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐數(shù)量分布如圖1所示.從數(shù)量來(lái)看,京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐主要分布在天津市、河北省張家口市、廊坊市和承德市,4個(gè)城市鍋爐總數(shù)占京津冀地區(qū)鍋爐總數(shù)的53.8%.從不同容量鍋爐數(shù)量及容量占比來(lái)看,65t/h以上的燃煤工業(yè)鍋爐是主要的設(shè)備,占總數(shù)的56.9%,總?cè)萘康?9.7%;35～65t/h占總數(shù)的35.4%,總?cè)萘康?9.0%; 35t/h以下僅占總數(shù)的7.7%,總?cè)萘康?.3%.

圖1 2020年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐數(shù)量分布

1.2 計(jì)算方法

采用排放因子法對(duì)燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放量進(jìn)行計(jì)算[6-8].常規(guī)污染物SO2、NO、PM、PM10、PM2.5及重金屬Hg、Pb、Cd、Cr、As排放量計(jì)算公式如下所示.

式中:為大氣污染物排放量, t;為燃煤消耗量, t;EF為排放因子,SO2、PM和重金屬(TE)的排放因子按照物料衡算法計(jì)算,NO的排放因子按照產(chǎn)污系數(shù)計(jì)算, kg/t;為平均燃煤收到基硫分, %;sr為硫分進(jìn)入底灰的比例,%;NO為NO的產(chǎn)污系數(shù), kg/t;ar為平均燃煤收到基灰分, %;ar為灰分進(jìn)入底灰的比例,%;PM為排放源產(chǎn)生的某粒徑范圍顆粒物(如PM10和PM2.5)占總顆粒物比例, %;為煤中重金屬含量, g/t;為煤燃燒時(shí)重金屬釋放率, %;為大氣污染控制設(shè)施對(duì)SO2/NO/PM的脫除效率, %;￠為SO2/NO/PM控制設(shè)施對(duì)煙氣中重金屬的協(xié)同脫除效率, %;為不同地區(qū)(縣);為不同鍋爐類型.

煤中重金屬含量、煤燃燒時(shí)重金屬釋放率SO2/ NO/PM控制設(shè)施對(duì)煙氣中重金屬的協(xié)同脫除效率取值如表1和表2所示.

表1 煤中重金屬含量(g/t)

表2 重金屬釋放率及大氣污染控制設(shè)施協(xié)同脫除效率

1.3 活動(dòng)水平確定

大氣污染物活動(dòng)水平數(shù)據(jù)主要來(lái)源于環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)提供了2020年京津冀地區(qū)縣級(jí)工業(yè)鍋爐活動(dòng)水平匯總數(shù)據(jù),包括鍋爐數(shù)量、鍋爐容量、燃煤消耗量、鍋爐類型、煤炭灰分和硫分以及大氣污染控制設(shè)施分布等.

京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐的主要燃料為煙煤/褐煤,占據(jù)了煤炭消耗量的57.3%;原煤占據(jù)了煤炭消耗量的31.0%;無(wú)煙煤、洗煤及其他煤制品占據(jù)了煤炭消耗量的11.7%.煙煤/褐煤灰分和水分含量較少,NO排放濃度低[25].原煤未經(jīng)洗選加工,對(duì)環(huán)境危害大.無(wú)煙煤固定碳含量高,揮發(fā)分產(chǎn)率低.

京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐主要有層燃爐、循環(huán)流化床爐以及煤粉爐3種類型.其中,層燃爐是燃煤工業(yè)鍋爐最主要的燃燒方式.層燃爐數(shù)量、總?cè)萘?、燃煤消耗量的占比分別為73.9%,64.1%,48.6%;循環(huán)流化床爐數(shù)量、總?cè)萘?、燃煤消耗量的占比分別為18.4%,22.5%,33.1%;煤粉爐數(shù)量、總?cè)萘?、燃煤消耗量的占比分別為7.7%,13.4%,18.3%.

燃煤工業(yè)鍋爐分城市燃煤消耗量及不同容量鍋爐占比如圖2所示.京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐燃煤消耗量為1149.0萬(wàn)t,總?cè)萘繛?.2萬(wàn)t/h.其中,河北省唐山市、天津市、河北省張家口市為燃煤消耗量最大的3個(gè)城市,3個(gè)城市燃煤消耗量占京津冀地區(qū)總量的45.3%.

圖2 2020年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐分城市燃煤消耗量及不同容量鍋爐占比

2020年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染控制設(shè)施分布見(jiàn)圖3.從除塵設(shè)施看,京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐以袋式除塵為主.濕法除塵是10t/h以下燃煤鍋爐的主要除塵設(shè)施;20t/h及以上燃煤鍋爐中,袋式除塵設(shè)施的應(yīng)用比例逐漸增加,容量占比達(dá)76.0%.從脫硫設(shè)施看,京津冀地區(qū)不同容量燃煤工業(yè)鍋爐均以濕法脫硫設(shè)施為主,安裝容量占比達(dá)到了98.9%.35t/h及以上的燃煤工業(yè)鍋爐以石灰石/石膏法為主,容量占比達(dá)到了43.7%.從脫硝設(shè)施看,京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐脫硝設(shè)施以SNCR+SCR為主,安裝容量占比為43.7%;其次為SCR,安裝容量占比為22.0%.使用LNB技術(shù)的燃煤工業(yè)鍋爐占總?cè)萘康?0.9%,其中58.1%為煤粉爐,24.8%為循環(huán)流化床爐.

圖3 2020年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染控制設(shè)施分布

脫硝設(shè)施中,LNB為低氮燃燒,SCR為選擇性催化還原,SNCR為非選擇性催化還原

1.4 排放因子確定

本研究選取的排放因子主要來(lái)自于《城市大氣污染物排放清單編制技術(shù)手冊(cè)》[8]、《第二次全國(guó)污染源普查產(chǎn)排污核算系數(shù)手冊(cè)(試用版)》[26]、《大氣可吸入顆粒物一次源排放清單編制技術(shù)指南(試行)》[27]和《大氣細(xì)顆粒物一次源排放清單編制技術(shù)指南(試行)》[28]以及部分文獻(xiàn)研究結(jié)果[9-24].此外,根據(jù)京津冀地區(qū)現(xiàn)有燃煤工業(yè)鍋爐實(shí)際情況及污染控制技術(shù)的更新情況,部分重金屬的排放因子采用了本課題組基于實(shí)測(cè)獲得的本地化排放因子[29-30].

經(jīng)計(jì)算,SO2排放因子范圍為0.27S～17S kg/t, NO排放因子范圍為0.54～4.72kg/t, PM排放因子范圍為0.0025A～3.1255A kg/t, PM10排放因子范圍為0.001A～0.595A kg/t, PM2.5排放因子范圍為0.0004A～ 0.175A kg/t,重金屬Hg、Pb、Cd、Cr、As排放因子范圍分別為0.0193～0.2014, 0.0232～23.3178, 0.0002～0.1452, 0.1133～12.1682, 0.0079～3.2060g/t.其中,為平均燃煤收到基硫分(%),為平均燃煤收到基灰分(%),和數(shù)據(jù)來(lái)自環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù).

2 結(jié)果與討論

2.1 2020年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐排放特征

2020年京津冀地區(qū)不同城市燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放量如表3所示.目前北京市所有燃煤工業(yè)鍋爐已淘汰.其余城市常規(guī)大氣污染物SO2、NO、PM、PM10、PM2.5排放量分別為6351, 7399, 2952, 825, 399t,其中PM10和PM2.5排放量分別占PM排放總量的27.9%和13.5%.重金屬Hg、Pb、Cd、Cr、As的排放量分別為197.9, 1391.3, 32.0, 1214.2, 362.4kg.

2.1.1 不同容量燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放量對(duì)比 如圖4所示.總體來(lái)看,65t/h及以上燃煤工業(yè)鍋爐污染物排放量最大,對(duì)各種污染物的排放分擔(dān)率達(dá)51.1%～81.2%,主要原因是65t/h及以上燃煤鍋爐總?cè)萘亢腿济合牧看?

35t/h以下燃煤工業(yè)鍋爐污染物排放分擔(dān)率最少,約為1.8%～11.6%.主要原因是2013年以來(lái),國(guó)家出臺(tái)了一系列相關(guān)政策開(kāi)展燃煤工業(yè)鍋爐淘汰及清潔能源替代工作,隨著政策措施的加嚴(yán),2020年京津冀地區(qū)基本淘汰35t/h以下燃煤鍋爐,因此排放占比最少.

表3 2020年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放清單

圖4 不同容量燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放占比

[35,65)t/h燃煤工業(yè)鍋爐對(duì)大氣污染物排放分擔(dān)率為13.3%～38.6%,且隨著鍋爐“以大代小”和“提標(biāo)改造”等政策措施的持續(xù)進(jìn)行,污染物排放量會(huì)進(jìn)一步降低.

2.1.2 不同城市燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放量比較 各城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、鍋爐容量及煤炭消耗量等因素均是影響燃煤工業(yè)鍋爐排放量的因素.從表3可以看出,河北省承德市、唐山市、張家口市為污染物排放量最大的3個(gè)城市,3個(gè)城市對(duì)各污染物的總排放占比在14.6%～71.9%之間.

河北省承德市是京津冀地區(qū)工業(yè)鍋爐各項(xiàng)大氣污染物排放量最高的城市,占比為6.4%～39.8%.其原因可能是承德市近年來(lái)工業(yè)發(fā)展迅速,熱力生產(chǎn)與供應(yīng)、食品加工、有色金屬冶煉等行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,燃煤工業(yè)鍋爐數(shù)量多、容量大、煤耗量大,導(dǎo)致大氣污染物排放量高.

河北省唐山市大氣污染物排放總量位于第2位,對(duì)各污染物排放占比在4.4%～27.2%之間.其原因可能是唐山市鋼壓延加工、有機(jī)化學(xué)原料制造、熱力生產(chǎn)與供應(yīng)等行業(yè)發(fā)達(dá),煤耗量在京津冀地區(qū)占據(jù)了第一位,導(dǎo)致大氣污染物排放量高.

河北省張家口市大氣污染物排放總量位于第3位,對(duì)各污染物排放占比在2.8%～21.7%之間.張家口市冬季供暖時(shí)間長(zhǎng),比京津冀地區(qū)其他城市長(zhǎng)約1個(gè)月,用于供暖的鍋爐容量占比也達(dá)到了65.8%,煤耗量占比達(dá)到了61.2%,是導(dǎo)致其污染物排放量大的重要原因.

2.1.3 燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放強(qiáng)度 排放強(qiáng)度反映了轄區(qū)內(nèi)單位面積承載的污染負(fù)荷的大小.如圖5所示,總體來(lái)看,燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放強(qiáng)度的空間分布基本相似,排放強(qiáng)度大的區(qū)域主要集中在天津市、河北省廊坊市、唐山市的一些區(qū)縣.排放強(qiáng)度大也就意味著該地區(qū)承載了巨大的環(huán)境壓力,這些地區(qū)需要注意合理規(guī)劃工業(yè)產(chǎn)業(yè)布局.

2.2 不確定性分析

由于數(shù)據(jù)收集過(guò)程中存在著監(jiān)測(cè)誤差、隨機(jī)誤差以及數(shù)據(jù)代表性不足等問(wèn)題[31],排放清單估算不可避免地存在不確定性.本研究的不確定性主要來(lái)自于(1)部分技術(shù)路線缺少本地化的排放因子,可能與實(shí)際排放情況存在一定偏差;(2)國(guó)內(nèi)對(duì)常規(guī)污染物SO2、NO、PM、PM10、PM2.5的研究起步早,估算方法及相關(guān)數(shù)據(jù)更為完善,不確定性較低,而關(guān)于重金屬Hg、Pb、Cd、Cr、As等的研究較少,常規(guī)大氣污染控制措施對(duì)重金屬的協(xié)同脫除效率、煤中重金屬含量等數(shù)據(jù)的不確定性偏大.

本研究采用蒙特卡洛模擬法進(jìn)行不確定性研究.使用Oracle Crystal Ball軟件進(jìn)行抽樣計(jì)算,假定燃煤消耗量是變異系數(shù)為5%的正態(tài)分布,設(shè)定隨機(jī)抽樣次數(shù)為10000次,置信度設(shè)置為95%;煤中重金屬含量設(shè)定為對(duì)數(shù)正態(tài)分布;煤燃燒時(shí)重金屬釋放率設(shè)定為三角分布;大氣污染控制設(shè)施對(duì)SO2/NO/ PM的脫除效率中,將袋式除塵、機(jī)械除塵、LNB對(duì)SO2/NO/PM的脫除效率設(shè)定為三角分布,其余均設(shè)定為正態(tài)分布;大氣污染控制設(shè)施對(duì)煙氣中重金屬的協(xié)同脫除效率中,將濕法除塵對(duì)重金屬的協(xié)同脫除效率設(shè)定為三角分布,其余均設(shè)定為正態(tài)分布.模擬出2020年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐大氣污染物排放量的不確定度分別為SO2(-21.51%～+21.57%)、NO(-12.59%～+13.00%)、PM(-22.40%～+24.51%)、PM10(-19.12%～+21.73%)、PM2.5(-15.52%～+16.73%)、Hg(-27.78%～+33.33%)、Pb(-33.53%～+41.02%)、Cd(-40.04%～+49.90%)、Cr(-33.63%～+36.87%)、As(-35.73%～+44.27%).

由圖6可以看出,SO2的不確定性主要來(lái)自于脫硫效率、燃煤消耗量以及產(chǎn)污系數(shù)的不確定性;NO的不確定性主要來(lái)自于燃煤消耗量、產(chǎn)污系數(shù)以及脫硝效率的不確定性;PM、PM10、PM2.5的不確定性主要來(lái)自于除塵效率、產(chǎn)污系數(shù)以及燃煤消耗量的不確定性;重金屬Hg的不確定性主要來(lái)自于煤中重金屬含量、除塵脫硫設(shè)施對(duì)重金屬協(xié)同脫除效率的不確定性;Pb、Cd、Cr、As的不確定性主要來(lái)自于脫硫設(shè)施對(duì)重金屬的協(xié)同脫除效率、煤中重金屬含量以及燃煤消耗量的不確定性.

2.3 與其他研究對(duì)比

王慧麗等[2]對(duì)2012年京津冀地區(qū)燃煤鍋爐大氣污染物排放特征的研究結(jié)果表明2012年京津冀地區(qū)燃煤鍋爐SO2、NO、PM10、PM2.5的排放量分別為90.81,30.88,14.64,8.07萬(wàn)t,是本研究的41.7～ 361.9倍.張朝環(huán)等[32]通過(guò)統(tǒng)計(jì)年鑒和公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)信息,計(jì)算出2015年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐SO2、NO、PM排放量分別為130.2,59.78,66.76萬(wàn)t,為本研究的80.1～226.1倍.究其原因是在更為嚴(yán)格的環(huán)境管理背景下,京津冀地區(qū)基本淘汰了35t/h以下的燃煤工業(yè)鍋爐,65t/h以上的燃煤工業(yè)鍋爐也基本實(shí)現(xiàn)了超低排放改造,且高效大氣污染控制設(shè)施逐漸推廣使用,新建燃煤工業(yè)鍋爐蒸噸數(shù)的不斷提高,使污染物排放量有了明顯的下降.與王慧麗等[2]的研究中2012年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐的煤耗量7980.17萬(wàn)t相比,本研究中2020年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐的煤耗量下降到了1149.0萬(wàn)t,也是大氣污染物排放量降低的一個(gè)重要原因.

針對(duì)京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐的重金屬排放研究,Zhu等[5]構(gòu)建了1980～2012年京津冀及周邊地區(qū)12種有害重金屬的大氣排放清單,結(jié)果顯示2012年12種有害重金屬大氣排放總量為8704.6t,燃煤工業(yè)鍋爐占據(jù)了33.5%,即2916.0t,且集中在中部和東南部平原地區(qū),排放最高的3個(gè)城市為唐山、邯鄲和天津.本研究重金屬的總排放量為3.2t,天津市、河北省承德市、唐山市為排放量最高的3個(gè)城市.引起差異的主要原因一方面是排放量較大的Zn、Cu、Se、Ni等重金屬元素未列入本研究范圍內(nèi).另一方面,2012年還未大范圍推廣安裝高效大氣污染控制設(shè)施,近些年來(lái)通過(guò)一系列燃煤工業(yè)鍋爐綜合治理設(shè)施,高效大氣污染控制設(shè)施的安裝比例不斷增加,進(jìn)一步提高了對(duì)重金屬的協(xié)同脫除效率,大氣污染控制設(shè)施對(duì)重金屬的綜合去除效率為80.97%～ 98.86%(Hg)、85.82%～99.45%(Cr)、98.13%～ 99.99% (Pb)、70.47%～99.92% (As)[29].因此,燃煤工業(yè)鍋爐重金屬排放量逐年下降.

3 結(jié)論

3.1 2020年京津冀地區(qū)燃煤工業(yè)鍋爐常規(guī)大氣污染物SO2、NO、PM、PM10、PM2.5排放量分別為6351, 7399, 2952, 825, 399t,其中PM10和PM2.5分別占PM排放總量的27.9%和13.5%.重金屬Hg、Pb、Cd、Cr、As的排放量分別為197.9, 1391.3, 32.0, 1214.2, 362.4kg.

3.2 65t/h及以上大型燃煤工業(yè)鍋爐對(duì)各種污染物的排放分擔(dān)率最高,達(dá)51.1%～81.2%,是今后控制的重點(diǎn).35t/h以下燃煤工業(yè)鍋爐污染物排放分擔(dān)率最少,約為1.8%～11.6%.

3.3 河北省承德市、唐山市、張家口市為污染物排放量最大的3個(gè)城市,3個(gè)城市對(duì)各污染物的總排放占比在14.6%～71.9%之間.各城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、鍋爐容量及煤炭消耗量等均是影響燃煤工業(yè)鍋爐排放量的主要因素.

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Sophisticated emission inventory of air pollutants from coal-fired boilers in Beijing-Tianjin-Hebei region.

LIU Jie-yu1, GAO Jia-jia1, TONG Ya-li1, YUE Tao2*, WANG Kun1, WANG Xin3**

(1.Institute of Urban Safety and Environmental Science, Beijing Academy of Science and Technology, Beijing 100054, China；2.University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China；3.China National Environmental Monitoring Center, Beijing 100012, China)., 2022,42(5)：2041～2049

Based on environmental statistics data, a sophisticated county-based emission inventory on multiple air pollutants from coal-fired industrial boilers (CFIBs) in Beijing-Tianjin-Hebei (BTH) region in 2020 was established by using the emission factor method. Results showed that the emission of SO2, NO, particulate matter (PM), PM10, PM2.5from CFIBs in BTH region were about 6351, 7399, 2952, 825, 399t, respectively, of which the emission of PM10and PM2.5accounted for 27.9% and 13.5% of the PM emission. The trace metal emissions of Hg, Pb, Cd, Cr and As were 197.9, 1391.3, 32.0, 1214.2, 362.4kg, respectively. CFIBs with the capacity above 65t/h was the dominant emission sources, and their emission of various pollutants accounted for 51.1% to 81.2% of the total emissions in BTH region, which would be the focus of pollution control and compliance management in the future. Chengde, Tangshan and Zhangjiakou were the top three cities with the largest pollutant emissions with their combined emission accounting for 14.6%～71.9% of the total emissions in the whole BTH region. Some counties within Tianjin, Langfang and Tangshan had relatively high pollutants emission intensities.

coal-fired industrial boilers；air pollutants；county-based emission inventory；Beijing-Tianjin-Hebei region

X51

A

1000-6923(2022)05-2041-09

劉潔玉(1995-),女,山西晉城人,北京市科學(xué)技術(shù)研究院城市安全與環(huán)境科學(xué)研究所碩士研究生,主要從事大氣污染控制研究.發(fā)表論文4篇.

2021-10-22

北京市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(8192014);國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21607008);北京市科學(xué)技術(shù)研究院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃(IG201804N);中國(guó)科學(xué)院陸地表層格局與模擬院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目(2020)

* 責(zé)任作者, 教授, yt@bmilp.com; ** 研究員, wangxin@cnemc.cn