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大咖說:現代燃煤電廠代表了一種更高效、先進、清潔的能源利用方式

來源:《基石》雜志作者:克里斯托弗·朗(Christopher Long)格瑞迪安特(Gradient)咨詢公司首席科學家 瀏覽數:9 

  人人都在關注環境,因為環境與每個人的生活都息息相關,近幾年來人們格外熱衷于討論大氣污染帶來的種種隱患,無論將大氣污染歸結于燃油還是燃煤都是一個過于簡單的判斷,因為我們的生活已經離不開電、離不開汽車,怎么能更好地利用能源?格瑞迪安特(Gradient)咨詢公司首席科學家克里斯托弗·朗(Christopher Long)選取了大量的樣品進行研究,說明使用傳統家用固體燃料燃燒是影響健康因素的主要大氣污染物來源,而燃煤電廠尤其是先進的燃煤電廠代表著人類更先進的能源利用方式。以下是Christopher Long的原文:

  煤炭既可以用于傳統家用固體燃料燃燒,也可用于現代燃煤電廠發電。但是這兩種燃燒方式中,煤炭處理及燃燒條件完全不同。作為傳統家用固體燃料的煤炭,多為大塊的低品質煤炭,采用直接燃燒方式,燃燒條件不易控制,燃燒效率較低且燃燒不充分。而現代燃煤電廠通常會使用高品質的粉煤,在可控條件下鼓入空氣,實現煤炭充分高效燃燒。

使用傳統家用固體燃料燃燒是影響健康因素的主要大氣污染物來源。最顯著的區別在于燃煤電廠的燃燒效率更高、燃燒更完全,并且污染物會通過高煙囪排放,不會直接排放到人們的生活區域??傮w而言,與傳統家用固體燃料燃燒這種低效、高排放的燃料利用方式相比,現代燃煤電廠代表了一種更高效、先進、清潔的方式。

  盡管在發達國家并不常見,但目前世界上仍有很多人在使用木材、木炭、煤炭、糞便和農作物秸稈等固體燃料進行取暖、照明和烹飪。據估計,2010年全球有近41%的家庭(約28億人口)主要使用固體燃料做飯。近期,一項有關室內空氣污染引發呼吸風險的綜合評估表明,受傳統家用固體燃料燃燒產生的廢氣影響,全球有近三分之一人口面臨健康隱患。

  本文將比較傳統家用固體燃料燃燒產生的污染物和燃煤電廠排放的污染物,分析人們在這兩種燃燒方式造成的大氣污染物的接觸水平。本文取樣來源于美國比較舊且污染物控制水平有限燃煤電廠,即使如此仍然較傳統家用固體燃料燃燒更為清潔,而現代先進的燃煤電廠則更為環保。

傳統家用固體燃料加劇室內空氣污染

  眾所周知,在全球大部分地區,在室內使用低效率、排風差的燃燒設備(如爐灶、火灶或壁爐)燃燒傳統家用固體燃料(如木材、木炭、煤炭、牛糞和農作物秸稈)容易產生更多的大氣污染物。這主要是因為燃燒設備的燃燒效率較低,燃料不能充分燃燒,而且污染物直接排放到生活區內,排放濃度會不斷累積。傳統家用固體燃料燃燒排放的煙霧中通常含有大量的未燃盡物質,包括細顆粒物和粗顆粒物(如PM2.5和PM10)、一氧化碳(CO)、二氧化氮、二氧化硫以及其他各類大氣污染物,如甲醛、丁二烯、苯、乙醛、丙烯醛、酚類、芘、苯并芘、苯并(a)芘和甲酚等。在傳統固體燃料爐中,大約有6%~20%的固體燃料轉化成有毒煙霧。污染物的成分取決于燃料的類型和含水量、燃爐技術和操作方式等因素。

  顆粒物和CO是不充分燃燒的主要產物,被認為是影響人體健康的最大風險。下圖顯示了傳統家用固體燃料燃燒所產生PM2.5和CO在室內空氣中的含量。PM2.5的濃度從每立方米空氣中幾百微克(1微克=10-6克)到幾千微克;CO的濃度高達每立方米數百毫克(1毫克=1000微克=10-3克)到上千毫克。

  最近有一項關于隨機選取中國2個縣區163戶農村家庭使用固體燃料燃燒的研究顯示,使用不同固體燃料和不同爐灶(通風型、不通風型、可移動爐灶,火坑以及混合通風灶等)產生的污染物濃度各不相同,燃燒木材、農作物秸稈和玉米芯等混合物產生的PM2.5濃度為276微克/立方米,燃燒木材產生的PM2.5濃度是327微克/立方米,燃燒煙煤產生的PM2.5濃度為144微克/立方米,燃燒無煙煤產生的PM2.5濃度為96微克/立方米。

燃煤電廠大氣污染物排放模型測算:對大氣質量的影響較小

  相較于傳統的固體燃料,燃煤電廠排放的PM2.5和CO的地面濃度要低很多。根據美國燃煤電廠對周邊大氣質量影響的公開研究報告,下圖總結了模型預測的PM2.5和CO濃度,與新建電廠和改造電廠相比,大多數取樣燃煤電廠都是老舊燃煤電廠,沒有采用潔凈煤技術。

  關于顆粒物濃度的計算,多數研究中分別將燃煤電廠直接排放的固體顆粒物(一次粒子)和大氣中二氧化硫和氮氧化物附著到大氣中的微塵和水汽當中形成的硫酸鹽和硝酸鹽(二次粒子)考慮在內。

  通過兩個圖標的對比,不難發現,燃煤電廠排放的PM2.5和CO排放的年均值遠遠低于使用傳統家用固體燃料燃燒產生的PM2.5和CO排放的日均值。美國老舊燃煤電廠排放區域空氣的PM2.5小于1微克/立方米,而使用傳統家用固體燃料燃燒空氣中PM2.5排放量卻高達每立方米幾百到幾千微克。有關CO排放量的研究表明,2002年得克薩斯州圣安東尼奧地區的3個燃煤電廠加上燃氣電廠排放CO的年均排放量僅為使用傳統家用固體燃料燃燒排放的CO的萬分之一。

  由此可見,室內燃燒傳統家用固體燃料排放的PM2.5和CO濃度是美國燃煤電廠污染物排放地面附近濃度的數千倍。即便是沒有裝設污染物控制設備的傳統燃煤電廠,其排放量與發展中國家使用傳統固體燃料、缺少國際支持用以提高效率和環保措施的燃煤電廠相當,不同量級的污染物排放觀測值也比傳統家用固體燃料的排放量低很多。


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