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全面推行北方地區清潔取暖至今,盡管已經取得了可喜成效,可對于部分農村地區清潔取暖依舊“難啃”。鑒于農村地區的基礎條件,燃氣管網條件,配電網,再加上觀念、習慣等因素的影響,造成“雙替代”難以落實。在過去的三年里,在歷經煤改氣、煤改電之后,煤改生又再次成為“大熱門”,面對這種情況,農村地區的清潔取暖究竟該如何選擇,怎樣才能折中的解決清潔取暖的“大難題”,又將如何滿足技術條件的可持續性,從而讓老百姓、政府滿意?在開始正視這些問題的同時,首先要知道清潔取暖的政策風向如何更迭?農村取暖的現狀到底又是什么樣的?
2017年12月,按照黨中央、國務院決策部署,發展改革委、能源局等十部委制定并經國務院同意,發布了《北方地區冬季清潔取暖規劃(2017-2021年)》,《規劃》中明確說明清潔取暖的技術路徑包括:生物質、沼氣、太陽能、罐裝天然氣、電;而對于偏遠山區等暫時不能通過清潔供暖替代散燒煤供暖的,要重點利用“潔凈型煤+環保爐具”、“生物質成型燃料+專用爐具”等模式替代散燒煤供暖。但之后各地大力推行煤改氣、煤改電,以及不考慮實際情況的“一刀切”,導致出現了氣荒、居民用不起,甚至“無暖可取”等問題。
2018年6月,國務院發布《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》,政策開始糾偏,明確從實際出發,宜電則電、宜氣則氣、宜煤則煤、宜熱則熱,潔凈煤也被明確允許使用,而非五年規劃中的“清潔型煤”,顯然范圍更寬了。
2019年6月,國家能源局綜合司下發征求《關于解決“煤改氣”“煤改電”等清潔供暖推進過程中有關問題的通知》意見的函,函中明確了,在城鎮地區,重點發展清潔燃煤集中供暖。在農村地區,重點發展生物質能供暖。在具備條件的城鎮和農村地區,繼續發展“煤改電”“煤改氣”,適度擴大地熱、太陽能和工業余熱供暖面積。但“潔凈煤+節能環保爐具”依舊是作為過渡性、兜底性的定位。
從清潔取暖開始之初到現在,“煤改電”、“煤改氣”雖然一直是農村清潔取暖的主要技術路線,面對政府補不起、企業擔不起、農戶用不起,不可持續的實際現象,盡管“潔凈煤+節能環保爐具”依舊無法擺脫“兜底性”的標簽,但不可否認其在農村清潔取暖中的切實需要及明顯成效。
農村取暖的現狀
農村清潔取暖為什么難?大部分的原因和農村的實際情況是分不開的,我國北方農村地區面積廣,大都為分散居住,且房屋建筑情況千差萬別。近幾年,盡管隨著“煤改氣”“煤改電”的大力推動,部分北方農村地區取暖有了更多的選擇,但是在不具備“煤改氣”“煤改電”改造條件的農村地區,傳統燃煤取暖仍然是現在的主流方式,柴灶、火炕、爐子或者土暖氣等,這就是我國農村的特色。據山西、黑龍江、陜西三地的實地調研得出,當前農村地區民用散煤使用量,陜西2倍多、山西2倍多,黑龍江近15倍,都遠高于2018統計年鑒的統計報告顯示。
根據《北方典型地區農村居民冬季取暖研究》調研得知,大部分農村的常住人口絕大多數都為50-60歲及以上老人,他們大部分受教育程度較低,對散煤污染認知不足,大多數留守老人們最注重和關心的取暖改造問題就是:經濟實用。在這其中,農村居民的收入水平往往決定著老百姓是否愿意使用清潔取暖。據調研,約86%的受訪者都表示,只有清潔取暖的實際運行費用與散煤取暖相當,才有可能主動選擇清潔取暖,如果需要自己花錢就不愿意改。經濟承受能力弱,這種現狀短期內難以改變。改氣改電是好,干凈方便,誰不愿意用呢?核心問題是大部分農戶用不起,用不起的東西就不可持續,返煤就是必然選擇。
清潔取暖一直以來嚴重依賴補貼,地方財政壓力巨大。對于很多貧困地區的老百姓來說,他們的年收入非常低,年收入是1萬元-3萬元以下的家庭收入占一大半。那么愿意拿出來取暖的錢又能有多少呢?假設平均年收入10000元,拿出10%,也就是2000元就已經很高了,若超過,老百姓也不會愿意為此買單。經濟實用是農民取暖改造最關心的問題,老百姓的收入水平和是否愿意使用清潔取暖緊密相關因此,“因地制宜”就顯得十分重要。如果清潔改造老百姓根本就用不起,那么這個改造就是毫無意義。
農村清潔取暖,實事求是更務實
2019年10月31日,北京化工大學劉廣青教授在《北方典型地區農村居民冬季取暖研究》調研會上曾表示:“清潔取暖技術路徑選取要因地制宜、循序漸進。對于清潔取暖來說,長期目標是逐步用電、天然氣、太陽能等等清潔化能源替代散煤取暖,但目前來說,在暫不具備清潔供暖條件的地區推廣“潔凈煤+專用爐具”以及“生物質成型燃料+專用爐具”是非常現實的選擇。”
一是實事求是,一切從農村實際出發。加強加快好燃料適配好爐具的研發、推廣和使用,才符合農村實際,才是真正務實的辦法。應該轉變脫離農村實際的城市思維,農村清潔取暖不能照搬城市模式,應堅持宜集中則集中、宜分散則分散的原則,實事求是的從農村建筑密度、資源稟賦、生產生活方式、能源可及性、經濟可達性、居民習慣等實際情況出發,在因地制宜、尊重農民改造意愿,
二是建筑節能是農村清潔取暖的基礎,應優先考慮。農村住房具有面積大、房層高、房間多、人口少、保溫差等特點,特別是保溫效果差,存在邊供熱、邊取暖、邊浪費的問題。
三是加強農村清潔取暖頂層設計。特別是針對目前主要以分散取暖為主、經濟承受能力較弱、不具備清潔能源替代條件的地區,依然離不開潔凈煤和生物質適配環保爐具取暖。因為如果說居民可承受是宜,那么不宜改氣改電的地區還很多,如果是潔凈煤是過渡措施,那么這個過渡時間還很長。
尚不具備煤改電、煤改氣的農村地區,燃料適配爐具是現階段農村清潔取暖最經濟、有效的途徑,近期,各地出臺的清潔取暖規劃中,繼清潔型煤、無煙煤、蘭炭,生物質燃料作為重要技術路徑也被允許使用,那么這幾種清潔燃料究竟如何呢?
如上圖所示,生物質燃料的熱值一般在3000多大卡,熱值相對較高的木質類生物質顆粒燃料的熱值也僅有4000多大卡,和蘭炭動輒6000大卡熱值相比,煤炭5000多大卡,燃氣7000-8000大卡相比,生物質燃料的熱值較低,在某些特定領域還不能應用。
田賀忠,趙丹等《中國生物質燃燒大氣污染物排放清單》中指出,各類生物質燃燒對不同大氣污染物的排放量的貢獻差異很大,其中秸稈和薪柴是NOx、CO、CO2、CH4、NMHC、PM和BC排放的最主要來源,二者合計貢獻了95%左右;而秸稈和薪柴對SO2的貢獻率僅占74%,牲畜糞便對SO2的貢獻率為19%。
秸稈類生物質燃料中堿金屬、氯的含量比較高,在燃燒過程中Cl幾乎完全蒸發,形成HCl,Cl2和堿金屬氯化物。隨著煙氣溫度的降低,堿和堿金屬氯化物冷凝在飛灰顆粒或換熱器表面上,與煙氣反應形成硫酸鹽,并釋放出氯化物。氯化物具有較強的氧化能力,加快高溫腐蝕速率和金屬損耗速率,降低傳熱效率,甚至會使局部傳熱表面喪失傳熱性能。因此,秸稈類顆粒燃料比木質顆粒燃料更易損壞設備,對設備的材質要求更嚴格。
生物質顆粒東西價格冬季需求量大約1100-1200元/噸,夏季價格在850左右,其實運輸費用占了很大頭,因此生物質燃料的推廣利用范圍不廣,受地域限制。并且生物質燃料還可能破壞土壤和生物多樣性,與食品和飼料生產存在競爭。
民用生物質風暖爐在使用時,熱風含有的污染顆粒物仍然存在,會對居室空氣產生較強的污染,尤其是心肺功能衰弱的老年人和呼吸道易過敏人群,影響會更大。從健康的角度來說,生物質顆粒風暖爐并不適合居家使用。
目前國內的燃燒設備一般都采用人工或半自動進料系統,整套設備的自動化程度不高,不利于顆粒燃料的大規模推廣和應用。許多小型設備采用自然通風,因此常存在不完全燃燒產生的污染物排放量過高等問題。全球沒有統一分類系統和標準,存在對成分、性能和質量變化的知識不足的問題,不利于穩定使用。從環保角度出發,生物質燃料鍋爐房還須配置除塵裝置、脫硫脫硝裝置,才能保障煙塵、氮氧化物的排放要求。
對于設備造價,生物質燃料鍋爐房的設備造價高于蘭炭鍋爐房。對于年運行費,生物質燃料鍋爐房的耗電設備較多、人工或半自動化系統,維護量大、年電費、年人工費、年維護費高于蘭炭鍋爐。
傳統型煤基本是采用無煙煤、煙煤和其他煤制品,揮發分可達25%以上,故而其本質不是潔凈煤,其燃燒后產生的PM2.5與煙煤相差無幾,不具有減霾效果;高灰分的潔凈型煤,燃燒后熱量不僅低而且緩慢,燃燒使用后還會產生將近三分之一的灰分。清潔型煤燃燒后的顆粒物排放濃度大幅度降低,但SO2和NOx的排放并沒有顯著改善。其中,清潔型煤樣本的NOx排放濃度為122mg/m3 。
與同樣環保綠色的無煙煤相比,人們為什么更愿意選擇蘭炭呢?
在北京房山區前沿村展開的蘭炭與無煙煤的對比試驗:蘭炭在民用取暖爐中,蘭炭的殘炭率為6.67%,無煙煤的殘炭率為67.75%,蘭炭的殘炭率只有無煙煤的1/10,蘭炭的利用率遠遠高于無煙煤,產生的灰渣污染物少。蘭炭的NOx的排放量只有無煙煤的1/7,蘭炭SO2的排放量只有無煙煤的1/4,蘭炭CO的排放最高,說明蘭炭的燃燒性能很好,配合蘭炭專用爐具的使用,可以有效降低CO的排放。
根據中科院環境地球研究所測試數據結果顯示:蘭炭燃燒排放的PM2.5、致癌有機碳(OC)、致霾物元素碳(EC)三項指標較煙煤均下降90%以上,與無煙煤接近;蘭炭燃燒排放的SO2較煙煤降低57%,優于無煙煤。蘭炭在普通爐具上燃燒,具有易點燃、上火快、升溫快、無異味、無煙塵、燃燒后灰渣少等優良特征。
蘭炭價格為700元/噸左右,熱值為6000大卡,其經濟性、穩定性、可靠性方面確實占據了一定優勢。我國的無煙煤產量不到產煤總量的15%,且大部分無煙煤硫普遍較高,型煤又不夠清潔,而生物質成型燃料又存在熱值偏低、供應限制、收集、運輸、儲存和預處理成本高,廢物綜合利用不清的尷尬。在民用領域,蘭炭熱值高,硫、氮含量低,更適合作為潔凈煤用于民用清潔燃料。
從陜西、山西、黑龍江三省的調研結果來看,燃料質量是影響污染排放的最關鍵因素。從排放貢獻來講,散煤燃燒應該重點控制一氧化碳、二氧化硫、顆粒物(如下圖)。關中和陜北地區使用的清潔燃煤蘭炭,有效降低了關鍵污染物,有益于大氣保護。
中國科學院地球研究所發布的《榆林蘭炭與原煤民用燃燒排放因子對比分析報告》顯示,蘭炭各種排放因子很低,比目前市場上正在使用的原煤灰分降低80%以上,全硫降低70%以上,接近甚至優于優質無煙煤。蘭炭用于民用及直接分散用煤,既具有很好的替代性,又有極為顯著的減霾效果。京津冀用蘭炭替代優質無煙煤,一次PM2.5的排放量可減少近1/2。
解決清潔取暖難題事關民生和環保,是利國利民的大事,煤炭在我國一次能源中占據主體地位,中國工程院院士倪維斗也曾表示,清潔煤的高效利用是解決清潔取暖問題的根本,更是未來能源利用的重點所在。采用清潔蘭炭作為燃料,不僅減少了排放,還降低了對環境的影響,利于我國煤炭產業的清潔高效利用。2020年是打贏藍天保衛戰三年行動計劃的目標年、關鍵年,蘭炭在清潔取暖的道路上勢必會發揮重大作用!
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