我国城市天然气替代燃煤集中供暖的大气污染减排效果

我国城市天然气替代燃煤集中供暖的大气污染减排效果

袁帅

沈阳惠天热电股份有限公司辽宁沈阳110000

摘要：在国家发改委“天然气利用政策”中的6大天然气利用领域中，大气污染减排效果排序处于前3位的分别是天然气集中供暖替代燃煤集中供暖、分户式燃气供暖替代燃煤集中供暖、分布式能源替代燃煤集中供暖。从减少大气污染促进城市空气质量改善的角度来说，天然气供暖（包括集中供暖、分户式燃气供暖和分布式能源）在我国城市具有较高的推广价值。鉴于此，本文主要分析我国城市天然气替代燃煤集中供暖的大气污染减排效果。

关键词：城市天然气；燃煤集中供暖；大气污染

1、天然气污染物减排系数问题

对不同能源的种类及特性进行研究，并计算出不同能源之间实际的热值关系，再确定热值污染物整体排放系数，并转换原始的数据，将原始数据内排放系数变成单位热值污染系统下的总污染物排放指标。按照综合能耗计算通则中的内容，对各种数据进行转换，使其变成一种以热值表示的污染物排放指标。

转换之后，利用等热值代替的方式，对原有的燃煤系统内部污染物的整体排放系数以及天然气后污染物排放系数进行计算，并控制二者之间的差异。对二者之间的差异进行对比，产生的差值就是利用天然气来代替燃煤之后，实际上得到的污染物减排系数指标。通过总结近年来工作开展的情况，笔者发现，如果真正实现了等热值天然气代替燃煤，可以有效减少一些污染物的排放量。首先是二氧化碳，其总排放量和替换之前相比，会有明显下降。从颗粒物的角度来看，不论是供暖还是发电领域，将天然气作为燃料，效果都要明显好于燃煤，而且颗粒物的排放量也更少。

2、基于大气污染减排效果的天然气利用领域优先排序

2.1、各领域利用天然气的污染物减排系数

首先，根据不同能源间的热值关系，确定等热值污染物排放系数，将原始数据的排放系数转换成单位热值污染物排放量。以《综合能耗计算通则》（GB/T2589-2008）标准为转换依据（表3），将每种能源的污染物排放系数统一规定为每百万千卡（106kcal）热值的污染物排放量。

从表4的数值可以看出，实现等热值天然气替代燃煤后，相比SO2、CO、NOx和颗粒物这4项常规污染物的减排量来看，CO2的减排幅度最大；从颗粒物（PM）减排来看，供暖和发电领域利用天然气的效果更好；从SO2及CO减排来看，生活用气领域天然气替代家用煤炉炊事的效果更好；从NOx减排来看，天然气集中供暖的效果更好；从CO2减排来看，生活用气领域天然气替代液化石油气炊事的效果更好。

2.2、天然气利用领域优先排序

为了比较各能源替代项目对污染物的减排效果，本文将实现等热值替代后各能源替代项目的污染物减排量进行无量纲化，并对同一能源替代项目每种污染物减排的无量纲系数求和，将该和定义为污染物减排综合指数；然后根据污染物减排综合指数大小对不同天然气利用领域进行排序，减排综合指数越大的天然气利用领域，其排序越优先。

一般来说，无量纲化有3种常用方法，极值化方法、标准化方法以及均值化方法。由于极值化法与均值化法在消除量纲和数量级影响的同时，保留了各变量在取值差异程度上的信息，差异程度越大的变量对综合分析的影响越大。而标准化方法在无量纲化的同时，消除了各变量在变异程度上的差异，从而使得转换后的各变量被同等看待。鉴于本研究将5种污染物减排指标设置为等权重，故选择标准化方法无量纲化。标准化方法的公式为：

式中：x表示SO2、NOx、CO、CO2和颗粒物（PM）这5类污染物分别在10个能源替代项目中的减排量均值；σ表示5类污染物分别在10个能源替代项目中的减排量标准差。

首先，依据表4中的不同领域利用百万千卡热值天然气替代燃煤后的污染物减排量，分别对5类污染物的减排系数采取标准化方法无量纲化，得到表5中SO2、NOx、CO、CO2和颗粒物（PM）这5类污染物分别在10个能源替代项目中的“标准化减排系数”。然后，对同一能源替代项目无量纲化后的各种污染物的标准化减排系数求和，获得各能源替代项目的污染物减排综合指数。

3、天然气代替传统燃煤集中供暖污染减排测算结果

按照不同领域工作开展的情况，分别对天然气替代传统燃煤集中供暖的大气污染减排效果进行研究。经过一段时间的使用后，笔者发现，使用天然气来代替传统的燃煤集中供暖，可以有效减少SO2、NOx、CO2、颗粒物的整体排放量，而且各种指标的污染减排效果都相对明显，证明了燃煤集中供暖的弊端。针对冬季燃煤量比较大的省份，对其建筑集体供热的能耗量进行计算。按照行业标准来拟定建筑采暖能耗总量的计算公式。公式涉及采暖能耗的总消耗量、建筑物整体热量的消耗总量等指标。还要考虑采暖时间和标准煤热值等，明确室外管网整体输送工作效率。在非节能的状态下，这一数值可以达到85%，在节能的状态下，它可以超过90%。

通过对当前我国城市建设系统进行排查，笔者发现，重点供暖城市供暖面积和城市供暖单位面积能源消耗量的乘积，可以准确表示出不同城市建筑集体供热能耗的情况。根据不同城市建筑体供热能耗以及天然气代替燃煤集中供暖所达到的减排系数，分别计算这些重点城市使用天然气来代替传统燃煤集中供暖可以完成的大气污染物减排总量。

总之，雾霾天气是人们近年来讨论频率比较高的一个话题，同时也是城市空气污染最为严重的表现，对人们身体健康的负面影响较大。北方地区进入冬季后，气温骤降，必须要有热源供应才能保证居民日常生活质量。但是，集中燃煤供暖带来的负面效果十分明显。天然气与煤炭资源相同，都可以通过燃烧的方式来产生热量，满足人们热能需求。由此可见，本文的研究也就显得十分的有意义。

参考文献：

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[2]安栋平.天然气将打响“蓝天保卫战”[N].中国电力报，2017-03-18（006）.气，2014，（04）：41-44.