農(nóng)村清潔取暖的“長線工程”，農(nóng)村地區(qū)蘭炭最有能力“挑大梁”

2017年12月，按照黨中央、國務院決策部署，發(fā)展改革委、能源局等十部委制定并經(jīng)國務院同意，發(fā)布了《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017-2021年）》，《規(guī)劃》中明確說明清潔取暖的技術(shù)路徑包括：生物質(zhì)、沼氣、太陽能、罐裝天然氣、電；而對于偏遠山區(qū)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(huán)保爐具”、“生物質(zhì)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(xiàn)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(fā)布《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，政策開始糾偏，明確從實際出發(fā)，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(guī)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(fā)征求《關(guān)于解決“煤改氣”“煤改電”等清潔供暖推進過程中有關(guān)問題的通知》意見的函，函中明確了，在城鎮(zhèn)地區(qū)，重點發(fā)展清潔燃煤集中供暖。在農(nóng)村地區(qū)，重點發(fā)展生物質(zhì)能供暖。在具備條件的城鎮(zhèn)和農(nóng)村地區(qū)，繼續(xù)發(fā)展“煤改電”“煤改氣”，適度擴大地熱、太陽能和工業(yè)余熱供暖面積。但“潔凈煤+節(jié)能環(huán)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(xiàn)在，“煤改電”、“煤改氣”雖然一直是農(nóng)村清潔取暖的主要技術(shù)路線，面對政府補不起、企業(yè)擔不起、農(nóng)戶用不起，不可持續(xù)的實際現(xiàn)象，盡管“潔凈煤+節(jié)能環(huán)保爐具”依舊無法擺脫“兜底性”的標簽，但不可否認其在農(nóng)村清潔取暖中的切實需要及明顯成效。

農(nóng)村清潔取暖為什么難？大部分的原因和農(nóng)村的實際情況是分不開的，我國北方農(nóng)村地區(qū)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(nóng)村地區(qū)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(nóng)村地區(qū)，傳統(tǒng)燃煤取暖仍然是現(xiàn)在的主流方式，柴灶、火炕、爐子或者土暖氣等，這就是我國農(nóng)村的特色。據(jù)山西、黑龍江、陜西三地的實地調(diào)研得出，當前農(nóng)村地區(qū)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(tǒng)計年鑒的統(tǒng)計報告顯示。

根據(jù)《北方典型地區(qū)農(nóng)村居民冬季取暖研究》調(diào)研得知，大部分農(nóng)村的常住人口絕大多數(shù)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(shù)留守老人們最注重和關(guān)心的取暖改造問題就是：經(jīng)濟實用。在這其中，農(nóng)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(jù)調(diào)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(jīng)濟承受能力弱，這種現(xiàn)狀短期內(nèi)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(nóng)戶用不起，用不起的東西就不可持續(xù)，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(qū)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(jīng)很高了，若超過，老百姓也不會愿意為此買單。經(jīng)濟實用是農(nóng)民取暖改造最關(guān)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(guān)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。

2019年10月31日，北京化工大學劉廣青教授在《北方典型地區(qū)農(nóng)村居民冬季取暖研究》調(diào)研會上曾表示：“清潔取暖技術(shù)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(qū)推廣“潔凈煤+專用爐具”以及“生物質(zhì)成型燃料+專用爐具”是非?，F(xiàn)實的選擇?！?/strong>

尚不具備煤改電、煤改氣的農(nóng)村地區(qū)，燃料適配爐具是現(xiàn)階段農(nóng)村清潔取暖最經(jīng)濟、有效的途徑，近期，各地出臺的清潔取暖規(guī)劃中，繼清潔型煤、無煙煤、蘭炭，生物質(zhì)燃料作為重要技術(shù)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(zhì)燃料的熱值一般在3000多大卡，熱值相對較高的木質(zhì)類生物質(zhì)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(zhì)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(zhì)燃燒大氣污染物排放清單》中指出，各類生物質(zhì)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(zhì)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(fā)，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?；驌Q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(zhì)顆粒燃料更易損壞設備，對設備的材質(zhì)要求更嚴格。

目前國內(nèi)的燃燒設備一般都采用人工或半自動進料系統(tǒng)，整套設備的自動化程度不高，不利于顆粒燃料的大規(guī)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(chǎn)生的污染物排放量過高等問題。全球沒有統(tǒng)一分類系統(tǒng)和標準，存在對成分、性能和質(zhì)量變化的知識不足的問題，不利于穩(wěn)定使用。從環(huán)保角度出發(fā)，生物質(zhì)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(zhì)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(zhì)燃料鍋爐房的耗電設備較多、人工或半自動化系統(tǒng)，維護量大、年電費、年人工費、年維護費高于蘭炭鍋爐。

傳統(tǒng)型煤基本是采用無煙煤、煙煤和其他煤制品，揮發(fā)分可達25%以上，故而其本質(zhì)不是潔凈煤，其燃燒后產(chǎn)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(chǎn)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(huán)保綠色的無煙煤相比，人們?yōu)槭裁锤敢膺x擇蘭炭呢？

在北京房山區(qū)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?zhí)柯蕿?.67%，無煙煤的殘?zhí)柯蕿?7.75%，蘭炭的殘?zhí)柯手挥袩o煙煤的1/10，蘭炭的利用率遠遠高于無煙煤，產(chǎn)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(jù)中科院環(huán)境地球研究所測試數(shù)據(jù)結(jié)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(yōu)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(yōu)良特征。

蘭炭價格為700元/噸左右，熱值為6000大卡，其經(jīng)濟性、穩(wěn)定性、可靠性方面確實占據(jù)了一定優(yōu)勢。我國的無煙煤產(chǎn)量不到產(chǎn)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(zhì)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(diào)研結(jié)果來看，燃料質(zhì)量是影響污染排放的最關(guān)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(guān)中和陜北地區(qū)使用的清潔燃煤蘭炭，有效降低了關(guān)鍵污染物，有益于大氣保護。

中國科學院地球研究所發(fā)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(yōu)于優(yōu)質(zhì)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(yōu)質(zhì)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(guān)民生和環(huán)保，是利國利民的大事，煤炭在我國一次能源中占據(jù)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(huán)境的影響，利于我國煤炭產(chǎn)業(yè)的清潔高效利用。2020年是打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃的目標年、關(guān)鍵年，蘭炭在清潔取暖的道路上勢必會發(fā)揮重大作用！