戶用生物質(zhì)采暖爐具污染物排放基準(zhǔn)氧含量取值的探討與建議

單 明，邢永杰，鄧夢(mèng)思，劉彥青，李定凱，楊旭東

(1.清華大學(xué)建筑學(xué)院，北京 100084；2.北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)，北京 100744)

近年來，中國北方部分地區(qū)頻繁出現(xiàn)重污染天氣，已嚴(yán)重影響人們的正常生活和身心健康，北方地區(qū)冬季清潔取暖已成為改善區(qū)域大氣質(zhì)量的重要措施。根據(jù)國家十部委發(fā)布的《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃(2017—2021年)》[1]，雖然北方農(nóng)村建筑取暖面積(65億m2)只占城鄉(xiāng)建筑取暖總面積的約1/3，但是農(nóng)村地區(qū)取暖用散煤(約2億t標(biāo)準(zhǔn)煤)卻占到北方地區(qū)取暖用煤總量的近一半。農(nóng)村取暖散煤燃燒模式能效低，污染物排放貢獻(xiàn)大，給節(jié)能減排和打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)等帶來巨大挑戰(zhàn)，必須用清潔取暖技術(shù)予以替代。

2017—2019年國家財(cái)政部、生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家能源局連續(xù)下發(fā)《關(guān)于開展中央財(cái)政支持北方地區(qū)冬季清潔取暖試點(diǎn)工作的通知》《關(guān)于擴(kuò)大中央財(cái)政支持北方地區(qū)冬季清潔取暖城市試點(diǎn)的通知》《財(cái)政部關(guān)于下達(dá)2019年度大氣污染防治資金預(yù)算的通知》等多項(xiàng)政策文件[2-4]，分3批共確定43個(gè)城市作為北方清潔取暖試點(diǎn)城市，清潔取暖工作已在北方地區(qū)全面鋪開。但由于天然氣相對(duì)短缺、供氣管網(wǎng)缺失、農(nóng)村電網(wǎng)薄弱以及氣價(jià)和電價(jià)較高等因素的限制，在北方農(nóng)村地區(qū)全面推行“煤改氣”“煤改電”的可行性不高，因地制宜地利用可再生能源技術(shù)應(yīng)成為農(nóng)村冬季清潔取暖的主要選擇。2018年7月《關(guān)于擴(kuò)大中央財(cái)政支持北方地區(qū)冬季清潔取暖城市試點(diǎn)的通知》[3]指出，在符合清潔利用標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，立足本地資源稟賦、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、基礎(chǔ)設(shè)施、居民消費(fèi)能力等條件，統(tǒng)籌利用天然氣、電、地?zé)帷⑸镔|(zhì)、太陽能、工業(yè)余熱等各類清潔化能源，宜電則電、宜氣則氣、宜油則油、宜熱則熱，“以氣定改，先立后破”，多措并舉推進(jìn)北方地區(qū)冬季清潔取暖工作。

在可再生能源技術(shù)中，生物質(zhì)成型燃料及其專用采暖爐具有明顯優(yōu)勢(shì)。農(nóng)村擁有農(nóng)作物秸稈和農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物等大量資源，清潔高效的能源化利用是處理該類資源的主要方向。相關(guān)生產(chǎn)加工和專用爐具的設(shè)計(jì)制造技術(shù)等已成熟，符合農(nóng)村資源特點(diǎn)和農(nóng)民使用習(xí)慣的資源循環(huán)利用方式有利于解決原有的秸稈露天焚燒問題，綜合環(huán)境效益好且供熱成本較低。總之，加快推動(dòng)北方農(nóng)村生物質(zhì)成型燃料冬季取暖，已成為北方地區(qū)各級(jí)政府、農(nóng)村居民和農(nóng)村能源工作者的共識(shí)，而是否具備針對(duì)戶用生物質(zhì)采暖爐具的適用性標(biāo)準(zhǔn)是決定該技術(shù)能否良性發(fā)展的關(guān)鍵。

1 我國戶用生物質(zhì)采暖爐具標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

多地區(qū)的地方政府經(jīng)過近幾年“煤改氣”“煤改電”的實(shí)施經(jīng)歷，已意識(shí)到生物質(zhì)成型燃料對(duì)農(nóng)村冬季清潔取暖的重要性，并積極探索，開展了相關(guān)的試驗(yàn)示范。在實(shí)施過程中，爐具的性能要求，特別是大氣污染物排放濃度達(dá)到現(xiàn)行國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是硬性規(guī)定。然而目前還沒有戶用生物質(zhì)成型燃料采暖爐具的國家標(biāo)準(zhǔn)，只有國家能源局于2011年發(fā)布并實(shí)施的能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 34006—2011《民用生物質(zhì)固體成型燃料采暖爐具通用技術(shù)條件》[5]和2012年發(fā)布并實(shí)施的能源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB/T 34007—2012《生物質(zhì)炊事采暖爐具通用技術(shù)條件》[6]。上述2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的大氣污染物排放濃度限值相同。煙塵、二氧化硫和氮氧化物的排放限值分別為50、30和150 mg·m-3，一氧化碳排放限值為0.2%，林格曼煙氣黑度不高于1級(jí)。

該排放限值與2014年修訂發(fā)布并實(shí)施的GB 13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[7]相比，煙塵、二氧化硫和氮氧化物的排放限值十分嚴(yán)苛。表1～2分別為GB 13271—2014中新建或在用鍋爐的大氣污染物排放濃度限值、重點(diǎn)地區(qū)大氣污染物特別排放限值。

表1 新建與在用鍋爐的大氣污染物排放限值Table 1 Limit values of emission of air pollutants from new/in-service boiler

限值來源為GB 13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。1)廣西壯族自治區(qū)、重慶市、四川省和貴州省燃煤鍋爐的二氧化硫排放執(zhí)行550 mg·m-3的標(biāo)準(zhǔn)限值。生物質(zhì)固體成型燃料鍋爐執(zhí)行燃煤鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)限值。

由表1～2可知，對(duì)比新建鍋爐和在用鍋爐的標(biāo)準(zhǔn)限值，除汞、化合物與林格曼煙氣黑度外，新建鍋爐的其他標(biāo)準(zhǔn)限值都有大幅度降低，降至原來的3/8～3/4；與一般地區(qū)相比，重點(diǎn)地區(qū)限值又降低了0～1/2。

以氮氧化物為例，燃煤、燃油以及燃?xì)忮仩t的標(biāo)準(zhǔn)限值降低幅度存在明顯差異，新建燃煤、燃?xì)忮仩t的限值為在用鍋爐的3/4與3/8。重點(diǎn)區(qū)域燃?xì)庀拗禑o變化，而燃煤鍋爐的標(biāo)準(zhǔn)限值明顯下降。標(biāo)準(zhǔn)制定顯然是充分考慮了燃煤與燃?xì)忮仩t的燃料特性以及技術(shù)提升的空間。以燃?xì)忮仩t為例，不同污染物限值的變化存在明顯差別，故不同污染物的具體排放限值應(yīng)科學(xué)分析，區(qū)別對(duì)待。

表2 重點(diǎn)區(qū)域大氣污染物特別排放限值Table 2 Limit values for emission of air pollutants in key regions

2 現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)適宜性分析

大量實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)表明，戶用生物質(zhì)固體成型燃料采暖爐具排放的二氧化硫濃度一般低于GB 13271—2014中重點(diǎn)地區(qū)燃?xì)忮仩t的特別排放限值50 mg·m-3，更遠(yuǎn)低于燃煤鍋爐的特別排放限值200 mg·m-3；汞及其化合物的排放量遠(yuǎn)低于燃煤鍋爐的特別排放限值0.05%，與天然氣鍋爐的排放水平相當(dāng)，可忽略不計(jì)；煙氣黑度基本不大于林格曼煙氣黑度1級(jí)。

實(shí)測(cè)結(jié)果還表明，戶用生物質(zhì)固體成型燃料采暖爐具排放的主要問題在于氮氧化物的濃度較高。如燃用玉米秸稈成型燃料，現(xiàn)有高技術(shù)水準(zhǔn)爐具的氮氧化物排放濃度一般都超過GB 13271—2014對(duì)燃煤鍋爐重點(diǎn)區(qū)域的排放要求(200 mg·m-3)，達(dá)不到前述2個(gè)爐具通用技術(shù)條件(即標(biāo)準(zhǔn))要求的排放限值和GB 13271—2014對(duì)天然氣鍋爐要求的特別排放限值(150 mg·m-3)。而北方冬季取暖重點(diǎn)控制大氣污染物排放的“2+26”通道及汾渭平原等城市，都要求農(nóng)村民用生物質(zhì)成型燃料爐具的氮氧化物排放濃度不超過150 mg·m-3。對(duì)于大型生物質(zhì)成型燃料鍋爐，除控制燃燒側(cè)的污染排放外，還可在煙氣側(cè)增加后處理措施，因此易滿足國標(biāo)GB 13271—2014中對(duì)燃煤鍋爐的特別排放要求。

農(nóng)村戶用小型爐具的使用場景要求其具備爐體結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉以及操作便捷等特征，綜合多因素后的產(chǎn)品在污染物排放控制性能上較大型爐具有所降低。目前按照比國家標(biāo)準(zhǔn)更高的排放標(biāo)準(zhǔn)來要求戶用生物質(zhì)成型燃料采暖爐具，對(duì)從事其研發(fā)和制造的高校、研究院所和生產(chǎn)企業(yè)造成了一定困擾，不利于該行業(yè)的健康有序發(fā)展。

標(biāo)準(zhǔn)制定的目的是規(guī)范行業(yè)市場，引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新，且應(yīng)根據(jù)不同發(fā)展階段的現(xiàn)實(shí)需求來引導(dǎo)市場良性發(fā)展，NB/T 34006—2011《民用生物質(zhì)固體成型燃料采暖爐具通用技術(shù)條件》和NB/T 34007—2012《生物質(zhì)炊事采暖爐具通用技術(shù)條件》2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別于2011和2012年根據(jù)當(dāng)時(shí)的技術(shù)發(fā)展水平制定，對(duì)于現(xiàn)階段來說，當(dāng)時(shí)的規(guī)定是否契合生物質(zhì)燃料特性與現(xiàn)有技術(shù)水平，是否與實(shí)際狀況相符，如何能在執(zhí)行中起到應(yīng)有作用等問題，逐漸引發(fā)社會(huì)各界的思考。例如，標(biāo)準(zhǔn)并未直接規(guī)定大氣污染物排放限值對(duì)應(yīng)排煙中的基準(zhǔn)氧含量，但標(biāo)準(zhǔn)起草、發(fā)布部門和各級(jí)環(huán)保部門等標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行者皆默認(rèn)采用工業(yè)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定：對(duì)燃煤鍋爐，基準(zhǔn)氧(O2)含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)為9%(折算過量空氣系數(shù)為1.75，約1.8)；對(duì)燃油、燃?xì)忮仩t，基準(zhǔn)氧含量是3.5%(折算過量空氣系數(shù)為1.2)。故戶用生物質(zhì)成型燃料采暖爐具按照9%的基準(zhǔn)氧含量，即過量空氣系數(shù)約為1.8進(jìn)行折算。由于受生物質(zhì)燃料與燃油、燃煤等差異性較大的影響，其能量釋放過程和原理亦不同，標(biāo)準(zhǔn)操作過程中采用相同的基準(zhǔn)含氧量明顯放大了生物質(zhì)氮氧化物排放的嚴(yán)重性。

如上所述，2個(gè)生物質(zhì)固體成型燃料民用爐具標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的大氣污染物排放指標(biāo)不能滿足現(xiàn)階段的技術(shù)發(fā)展需求，主要存在幾點(diǎn)不足：

(1)需考慮生物質(zhì)燃料的多樣性。農(nóng)作物秸稈自身的組分特點(diǎn)導(dǎo)致其氮含量較高，所以對(duì)生物質(zhì)燃料燃燒時(shí)揮發(fā)分氮的重視不足。

(2)需考慮生物質(zhì)燃料高含氧量特性。生物質(zhì)燃料中含有1/3甚至更多的氧元素，極大地影響了燃燒時(shí)所需空氣量和煙氣排放量，導(dǎo)致其所需空氣量和煙氣量低于其他燃料，總排放量并不會(huì)很高。

(3)需考慮戶用小型爐具的特殊性。民用生物質(zhì)成型燃料爐具的結(jié)構(gòu)、組件配置、使用操作方式都要求簡單實(shí)用，如其無法具備大型燃煤工業(yè)鍋爐的精準(zhǔn)控制進(jìn)風(fēng)量等條件，因此直接套用燃煤工業(yè)鍋爐9%的基準(zhǔn)氧含量是極其不合理的。

(4)關(guān)注煙氣直觀濃度的同時(shí)，宜綜合考慮總排放量。生物質(zhì)成型燃料爐具燃燒效率和熱效率都比對(duì)應(yīng)的民用燃煤采暖爐具高很多，在獲得相同的有效采暖熱量時(shí)，生物質(zhì)成型燃料的消耗量、煙氣產(chǎn)生總量、污染物排放總量比民用燃煤爐具低。因此，僅考慮煙氣中的污染物瞬時(shí)濃度，而缺乏對(duì)整個(gè)采暖季的污染物排放總量的考慮是不合理的。

基于上述幾點(diǎn)，有必要對(duì)2個(gè)民用爐具行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)探討，給出更科學(xué)的建議，適應(yīng)客觀現(xiàn)實(shí)需要，推進(jìn)符合標(biāo)準(zhǔn)的生物質(zhì)固體成型燃料民用采暖爐具的推廣應(yīng)用，進(jìn)而加快北方清潔化用能改造的步伐，助推中國農(nóng)村能源革命與低碳之路進(jìn)程。

3 數(shù)據(jù)計(jì)算與分析

為了進(jìn)一步闡明2個(gè)技術(shù)條件中污染物排放限值需要修訂的原因，筆者對(duì)山東、北京等清潔取暖市場或農(nóng)戶常見的3種生物質(zhì)顆粒(玉米秸稈、花生殼和木質(zhì)顆粒)和2種煤(陜西無煙煤和安徽淮南Ⅲ類煙煤)的燃料組分、燃燒空氣量和煙氣量，以及它們?cè)趯尤紶t中燃燒時(shí)的NOx排放濃度進(jìn)行簡單的計(jì)算和分析。其中，工業(yè)分析采用德國Eltra公司生產(chǎn)的型號(hào)為Thermostep的熱重分析儀，元素分析采用意大利Eurovector公司生產(chǎn)的型號(hào)為 EA3000的元素分析儀(碳、氫、氮、氧元素)和長沙開元儀器有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為 5E-AS3200B的測(cè)硫儀(硫元素)。每種燃料取3份樣品，于清華大學(xué)熱能系熱能工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。這3種生物質(zhì)顆粒和2種煤的工業(yè)分析和元素分析結(jié)果見表3。

表3 3種生物質(zhì)顆粒和2種煤的工業(yè)分析與元素分析結(jié)果 Table 3 Industry analysis and elemental analysis of different pellets and coals

由表3可知，秸稈顆粒氧含量是煤的5.4倍，2種燃料的氮含量接近。氧含量的顯著差別直接影響燃燒時(shí)的空氣供應(yīng)量及燃燒后的煙氣排放量，從而影響污染物排放濃度。因此，有必要對(duì)空氣供應(yīng)量、煙氣排放量以及排放濃度之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行理論分析。燃料完全燃燒的理論空氣量(采用空干基工業(yè)分析法)計(jì)算公式[8]42-46為

V0=0.088 9(Car+0.375Sar)+0.265Har-0.033 3Oar。

(1)

式(1)中，V0為燃料完全燃燒的理論空氣量，Nm3·kg-1；Car為燃料中碳含量，%；Sar為燃料中硫含量，%；Har為燃料中氫含量，%；Oar為燃料中氧含量，%。

燃料完全燃燒產(chǎn)生的理論煙氣量(過量空氣系數(shù)α=1)計(jì)算公式[8]42-46為

(2)

(3)

(4)

(5)

當(dāng)折算過量空氣系數(shù)α>1時(shí)，實(shí)際空氣量V的計(jì)算公式[8]42-46為

V=αV0。

(6)

實(shí)際煙氣量Vy的計(jì)算公式[8]42-46為

(7)

按照上述公式計(jì)算幾種燃料完全燃燒需要的理論空氣量和理論煙氣量，并計(jì)算α=1.8(煙氣基準(zhǔn)氧含量為9%)條件下的實(shí)際空氣量和實(shí)際煙氣量，計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 3種生物質(zhì)顆粒和2種煤完全燃燒需要的理論空氣量和理論煙氣量Table 4 Theoretical air volume and flue gas volume of different pellets and coals for complete combustion Nm3·kg-1

由表4可知，生物質(zhì)顆粒的含氧量高于煤。以玉米秸稈顆粒與無煙煤為例對(duì)比分析，前者完全燃燒所需理論空氣量與理論煙氣排放量比后者分別減少53%和43%，折算到目前排放標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的基準(zhǔn)氧含量9%時(shí)(α=1.8)，玉米秸稈顆粒的煙氣排放量較無煙煤減少47%。

對(duì)于民用爐具和工業(yè)鍋爐，僅以NOx為例分析其燃燒生物質(zhì)與煤2種類型燃料時(shí)的大氣污染物排放差別。固體燃料燃燒時(shí)NOx的生成過程十分復(fù)雜，難以準(zhǔn)確定量描述和計(jì)算燃燒產(chǎn)物中NOx的濃度，故從定性角度開展分析。民用爐具和工業(yè)鍋爐皆為層燃方式，層燃爐燃燒的共同點(diǎn)是其燃燒溫度低于1 400 ℃(生物質(zhì)成型燃料燃燒時(shí)溫度不超過1 100 ℃)，只有當(dāng)溫度達(dá)到1 400 ℃時(shí)，熱力型NOx的生成才出現(xiàn)強(qiáng)烈反應(yīng)；此外，生物質(zhì)燃料揮發(fā)分中碳?xì)漕惤M分少，缺乏快速型NOx的生成條件。綜上所述，可得到以下結(jié)論：無論工業(yè)鍋爐或民用爐具，從其相似的NOx生成規(guī)律可知，層燃爐燃燒時(shí)熱力型和快速型NOx的生成量可以忽略，故煙氣中NOx主要由燃料中的氮元素生成。

民用爐具和工業(yè)鍋爐運(yùn)行時(shí)NOx的產(chǎn)生量可以按照原國家環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布的環(huán)發(fā)[2003]64號(hào)文中的方法估算，具體計(jì)算公式[9]為

GNOx=1.63B(βN+0.000 938)。

(8)

式(8)中，GNOx為氮氧化物排放量，kg；B為燃料總消耗量，kg；β為燃料中氮生成NOx的轉(zhuǎn)化率，層燃爐取值0.5；N為燃料含氮量，kg·kg-1。

利用上式計(jì)算秸稈顆粒燃料和煤燃燒時(shí)的NOx排放量，再除以煙氣量，得到NOx排放濃度估算結(jié)果(表5)。

表5 3種生物質(zhì)顆粒和2種煤燃燒時(shí)的NOx排放濃度Table 5 NOxemission concentrations of different pellets and coals combustion

由表5可知，木質(zhì)顆粒由于生物質(zhì)原料本身的含氮量幾乎可以忽略，故氮氧化物排放量較低，其他2種生物質(zhì)顆粒排放量較為接近。以玉米秸稈顆粒和煙煤為例，假設(shè)玉米秸稈顆粒燃料層燃爐和煙煤層燃爐的NOx轉(zhuǎn)化率相同(實(shí)際上可能不同，目前缺少這方面的詳細(xì)研究數(shù)據(jù))，而且2種燃料的氮含量接近，在同樣的基準(zhǔn)氧濃度下，玉米秸稈顆粒煙氣中的NOx排放濃度明顯高于燃煤爐，這是由于生物質(zhì)原料的氧含量遠(yuǎn)大于煙煤所致，進(jìn)而使生物質(zhì)燃料完全燃燒所需理論空氣量、理論煙氣排放量以及在相同基準(zhǔn)氧濃度下的煙氣量皆明顯小于煤完全燃燒。

因此，在燃料含氮量接近時(shí)，層燃爐燃燒生物質(zhì)成型燃料和煤僅在1 kg燃料產(chǎn)生相同體積煙氣時(shí)對(duì)它們的NOx排放濃度進(jìn)行直接比較才是合理的。故生物質(zhì)污染物排放濃度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用不同于燃煤爐的折算氧濃度，以NB/T 34006—2011和NB/T 34007—2012這2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為例，生物質(zhì)煙氣量與煤排煙量相等，即

(9)

(10)

(11)

以表5為例，當(dāng)αb=2.9時(shí)，1 kg玉米秸稈顆粒燃料和αc=1.8(基準(zhǔn)氧含量9%)時(shí)1 kg煙煤產(chǎn)生的煙氣量相同，即折算過量空氣系數(shù)為2.9左右較為合理，此時(shí)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)氧含量約為13.8%，考慮到不同材料生物質(zhì)燃料的氧含量跨度較大(約35%～45%)，因此基準(zhǔn)氧含量建議取值為13%～15%。

以環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)異常嚴(yán)格的歐洲為例，由于當(dāng)?shù)鼐哂胸S富的森林資源，長期以來有鼓勵(lì)將生物質(zhì)顆粒燃料用作冬季取暖的傳統(tǒng)，表6給出了其中部分國家的污染物排放限值情況。由表6可知，很多國家、地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)并沒有對(duì)NOx進(jìn)行限定，只有德國將其限定成與中國目前標(biāo)準(zhǔn)相同的150 mg·m-3，但其基準(zhǔn)氧含量為10%或13%，比中國的爐具排放標(biāo)準(zhǔn)要求低。因此，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可達(dá)的范圍內(nèi)，合理控制生物質(zhì)爐具的污染排放是必要的，但貿(mào)然給生物質(zhì)燃料打上“高污染”標(biāo)簽，或者通過難以實(shí)現(xiàn)的環(huán)保要求變相限制其使用，不僅不利于生物質(zhì)能源化的健康發(fā)展，還可能促進(jìn)真正高污染的燃料使用(如散煤燃燒)，對(duì)環(huán)境污染造成更大的影響。

同時(shí)值得注意的是，歐洲國家生物質(zhì)能源以木質(zhì)高品質(zhì)原料為主，相關(guān)污染物排放比秸稈原料要低，我國是農(nóng)業(yè)大國，參考國外標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)應(yīng)注意我國生物質(zhì)原料是以秸稈型為主的事實(shí)。另外民用散煤排放的污染物中PM2.5和SO2對(duì)大氣環(huán)境影響較大，不完全燃燒產(chǎn)物如CO和多環(huán)芳烴等也需格外注意，而NOx等影響很小。國外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)此也有所體現(xiàn)，多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)CO以及未燃燒的碳?xì)浠衔?OGC)做了明確限定，卻沒有對(duì)NOx做出明確的限定。筆者認(rèn)為，NOx不宜作為民用爐具標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注的核心污染物，對(duì)NOx排放標(biāo)準(zhǔn)不宜過嚴(yán)，更不能僅因NOx一項(xiàng)未達(dá)到目前的嚴(yán)苛指標(biāo)而影響戶用生物質(zhì)成型燃料采暖爐的推廣使用。

表6 歐洲部分國家和地區(qū)自動(dòng)進(jìn)料型生物質(zhì)顆粒取暖爐排放限值[10-17]Table 6 Emission limit values for automatically fed pellet heating devices given by relevant eco-labels and turner made regulations of some countries and districts in Europe

4 結(jié)論與建議

(1)NB/T 34006—2011和NB/T 34007—2012這2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)沒有充分考慮生物質(zhì)燃料的多樣性，特別是對(duì)農(nóng)作物秸稈中氮元素的含量重視不夠，對(duì)生物質(zhì)燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)性NOx估計(jì)不足。2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)沒有充分考慮生物質(zhì)燃料中含有1/3甚至更多的氧元素，其對(duì)成型燃料燃燒時(shí)的空氣量和煙氣量影響很大，從而影響大氣污染物的排放濃度。

(2)2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定生物質(zhì)成型燃料民用爐具的大氣污染物折算基準(zhǔn)氧含量與燃煤工業(yè)鍋爐相同(9%，對(duì)應(yīng)的折算過量空氣系數(shù)α=1.8)，存在一定的不合理性，故對(duì)生物質(zhì)成型燃料民用爐具燃料氮的轉(zhuǎn)化率需要進(jìn)一步研究。用含氮量接近的一種玉米秸稈顆粒燃料和一種煙煤為例，分析和估算層燃爐燃燒時(shí)的NOx排放濃度。結(jié)果表明，當(dāng)顆粒燃料的折算過量空氣系數(shù)約2.9(基準(zhǔn)氧含量13.8%)時(shí)，燃燒1 kg顆粒燃料的煙氣量和燃燒1 kg煤在折算過量空氣系數(shù)為1.8(基準(zhǔn)氧含量9%)時(shí)的煙氣量相等。

(3)建議對(duì)NB/T 34006—2011和NB/T 34007—2012標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)修訂，將其中污染物折算濃度的基準(zhǔn)氧含量9%(對(duì)應(yīng)α=1.8)調(diào)整至13%～15%(對(duì)應(yīng)α=2.6～3.5)，以其平均值14%(對(duì)應(yīng)α=3.0)為宜。這也是國內(nèi)主流的民用生物質(zhì)成型燃料爐具在實(shí)際運(yùn)行中能達(dá)到的較好水平。從國家長遠(yuǎn)的節(jié)能減排戰(zhàn)略和解決農(nóng)作物秸稈野外焚燒等問題出發(fā)，進(jìn)行修訂也有助于切實(shí)推動(dòng)以生物質(zhì)成型燃料為主的秸稈資源化利用行業(yè)的規(guī)模化發(fā)展。

(4)鑒于我國生物質(zhì)原料以秸稈型為主，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)充分考慮燃料的特性，不宜把NOx作為民用爐具標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注的核心污染物，而忽視了生物質(zhì)在低硫、碳中和等方面的清潔屬性。