非重点行业炉窑典型大气污染物“十四五”减排潜力研究

王赫婧; 吴琼; 白璐; 郑国峰; 王夏娇; 赵学涛

doi:10.13198/j.issn.1001-6929.2020.10.30

2017-2019年第二次全国污染源普查专题【编者按】:

第二次全国污染源普查是一项重大国情调查, 历时3年.普查建立、发展和完善了大规模调查和产排污核算技术方法体系, 摸清了全国各类污染源数量、结构和分布状况, 掌握了国.家、区域、流域、行业污染物产生.排放和处理情况.为做好普查成果应用和宣传工作, 第二次全国污染源普查工作办公室组织撰写了一系列普查成果解读文章, 现将部分成果集中发表, 供有关研究和决策参考.

非重点行业炉窑典型大气污染物“十四五”减排潜力研究

doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.10.30

王赫婧^1,,
吴琼²,
白璐³,
郑国峰⁴,
王夏娇²,
赵学涛^2, ,

1.
生态环境部环境工程评估中心, 北京 100012
2.
生态环境部环境规划院, 北京 100012
3.
中国环境科学研究院, 环境基准与风险评估国家重点实验室, 北京 100012
4.
生态环境部核与辐射安全中心, 北京 100082

基金项目:

第二次全国污染源普查项目 144024000000182418

详细信息

作者简介:
王赫婧(1987-), 女, 河南郸城县人, 工程师, 硕士, 主要从事大气污染防治研究, wanghj@acee.org.cn

通讯作者:
赵学涛(1975-), 男, 河南登封人, 研究员, 博士, 主要从事环境规划与政策研究, zhaoxt@caep.org.cn

中图分类号: X505
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出版历程
- 收稿日期: 2020-08-10
- 修回日期: 2020-10-28
- 刊出日期: 2020-12-25

Analysis of the Typical Air Pollutants Emission Reduction Potential of Non-Key Industries Furnaces in the '14th Five-Year Plan'

1.
Appraisal Center for Environment and Engineering, Ministry of Ecology and Environment, Beijing 100012, China
2.
Chinese Academy for Environmental Planning, Beijing 100012, China
3.
State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China
4.
Nuclear and Radiation Safety Center, Beijing 100082, China

Funds:

Second National Census on Pollution Sources, China 144024000000182418

摘要

摘要: 工业炉窑是大气污染物的重要排放源之一，针对除钢铁、水泥、焦化、石化等行业外的非重点行业炉窑，研究二氧化硫、氮氧化物、颗粒物的排放量及其在2025年的削减潜力，以期对“十四五”时期炉窑污染治理提出建议.非重点行业炉窑具有行业和区域分布广、底数不清、治理水平差、对环境质量影响大等特点，基于第二次全国污染源普查结果，二氧化硫、氮氧化物、颗粒物排放量分别占工业源排放总量的34.0%、21.2%、9.9%.研究充分考虑“十四五”经济社会发展特征和生态环境保护需要，建立了淘汰小型燃煤炉窑、清洁能源替代、提高末端治理设施去除率等减排方案，设定了两种减排情景（其中，情景1为小型燃煤炉窑淘汰+部分燃煤炉窑实施煤改气+治理效率提高至炉窑平均去除率，情景2为小型燃煤炉窑淘汰+部分燃煤炉窑实施煤改气+治理效率提高至工业源平均去除率），估算了2025年不同情景下非重点行业炉窑二氧化硫、氮氧化物、颗粒物的削减潜力及其排放量.结果表明：维持2017年管控水平下，2025年二氧化硫、氮氧化物、颗粒物排放量较2017年分别增加42.32%、40.11%、45.82%；情景1下，2025年二氧化硫、氮氧化物、颗粒物排放量分别较2017年减少0.84%、增加20.86%、减少71.49%；情景2下，2025年二氧化硫、氮氧化物、颗粒物排放量分别较2017年减少63.30%、16.67%、68.51%.根据情景分析结果，结合典型大气污染物“十四五”减排策略，明确了增设末端治理设施的行业，以及开展小型燃煤炉窑清理整顿和清洁能源替代的区域等.
- 工业炉窑 /
- 排放 /
- 减排潜力 /
- “十四五”
Abstract: Industrial furnace is one of the important emission sources of air pollution. In order to put forward some suggestions on the pollution control of furnaces during the '14th Five-Year Plan' period, this paper studies the emission of sulfur dioxide, nitrogen oxides, particulate matter from non-key industrial furnaces and the emission reduction potential in 2025. Non-key industries refer to industries other than iron and steel, cement, coking, petrochemical industries. Their furnaces have the characteristics of wide distribution, unclear emissions, poor treatment levels and great influence on environmental quality. Based on the results of the second national pollution source census, sulfur dioxide, nitrogen oxides and particulate matter emissions from non-key industries accounted for 34.0%, 21.2% and 9.9% of the total industrial source emissions, respectively. Taking full account of the economic and social development characteristics and ecological environmental protection needs of the '14th Five-Year Plan', the emission reduction projects including eliminating small coal-fired furnaces, replacing clean energy and improving end-of-pipe treatment are established, and two scenarios are developed. The first one is to eliminate small coal-fired furnaces, replace partial coal-fired furnaces with clean energy, and improve the removal rate of furnaces to the average level of all industrial furnaces. And the second one is to eliminate small coal-fired furnaces, replace partial coal-fired furnaces with clean energy, improve the removal rate of furnaces to the average level of all industrial end-of-pipe treatment facilities. The reduction potential and emissions of sulfur dioxide, nitrogen oxides and particulate matter in non-key industrial furnaces under different scenarios in 2025 are estimated. The results show that the emission of sulfur dioxide, nitrogen oxides and particulate matter will increase by 42.32%, 40.11% and 45.82% respectively in 2025 compared with 2017 while maintaining current levels of control. Under the first reduction scenario, the emissions of sulfur dioxide, nitrogen oxides and particulate matter will be decreased by 0.84%, 20.86% and 71.49% respectively in 2025 compared with 2017. Under the second reduction scenario, the emissions of sulfur dioxide, nitrogen oxides and particulate matter will be decreased by 63.30%, 16.67% and 68.51% respectively compared with 2017. Based on the results of scenario analysis, combined with the emission reduction strategy for typical air pollutants during the '14th Five-Year Plan', the industries where the end treatment facilities should be added, and the areas where small coal-fired furnaces should be cleaned and replaced with clean energy are clarified.
- industrial furnaces /
- emissions /
- reduction potential /
- '14th Five-Year Plan'
注释:

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图 1 我国不同省份、类型、行业炉窑数量

Figure 1. Number of furnaces in different provinces (autonomous regions and municipalities), types and industries

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图 2 不同来源污染物的去除率

Figure 2. Removal rates of pollutants from different sources

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图 3 非重点行业燃煤工业炉窑燃料消耗及污染排放情况

Figure 3. Fuel consumption and air pollutants emission of coal fired furnace in non-key industries

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图 4 非重点行业燃煤工业炉窑治理设施覆盖率

Figure 4. The coverage rate of kiln management facilities of coal fired furnace in non-key industries

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表 1 情景方案设定

Table 1. Designation of different scenarios

项目	现役源淘汰一批	现役源替代一批	现役源治理一批	新增源
维持2017年管控水平	不淘汰	不替代	不治理	默认污染物产生量增速与产品产量增速相等，计算污染物新增产生量，去除率为2017年非重点行业炉窑的平均去除率
情景1 (A+B+C1方案)	淘汰煤炭用量小于1 000 t/a的燃煤炉窑(A方案)，煤改电	煤改天然气，按照《能源发展“十三五”规划》中煤炭消费比重五年累计值减少6% (B方案)	去除率提高至重点+非重点工业炉窑平均水平(C1方案)	默认污染物产生量增速与产品产量增速相等，计算污染物新增产生量，去除率基于A+B+C1方案确定
情景2 (A+B+C2方案)	淘汰煤炭用量小于1 000 t/a的燃煤炉窑(A方案)，煤改电	煤改天然气，按照《能源发展“十三五”规划》中煤炭消费比重五年累计值减少6% (B方案)	去除率提高至工业源平均水平(C2方案)	默认污染物产生量增速与产品产量增速相等，计算污染物新增产生量，去除率基于A+B+C2方案确定

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表 2 工业炉窑煤炭与天然气污染物排放绩效对比

Table 2. Comparison of pollutants emission performance between coal and natural gas of industrial furnace

燃料类型	单位污染物排放量/[t/(10⁴ t)]
燃料类型	二氧化硫	氮氧化物	颗粒物
煤炭	34.85	38.40	44.57
天然气	11.36	15.95	8.48

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表 3 非重点行业炉窑2025年污染物产生量估算

Table 3. Estimation of the production of pollutants from furnaces in non-key industries in 2025

行业	最小增速/%	最小增速条件下2025年污染物产生量/(10⁴ t)
行业	最小增速/%	二氧化硫	氮氧化物	颗粒物
非金属矿物制品业	3.26	322.12	158.40	742.30
有色金属冶炼和压延加工业	7.26	223.72	40.80	892.44
化学原料和化学制品制造业	0.86	45.93	13.54	414.41
黑色金属冶炼和压延加工业	7.25	28.94	44.48	601.89
其他行业	4.66	21.32	15.69	234.66
合计		642.04	272.91	2 885.69

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表 4 非重点行业炉窑现役源不同情景削减潜力

Table 4. Reduction potential in different scenarios of kiln sources in non-key industries 10⁴ t

项目		2017年排放基数	2025年削减量
项目		2017年排放基数	淘汰一批	替代一批	治理一批	合计
维持2017年管控水平	二氧化硫	180.15	0	0	0	0
	氮氧化物	137.03	0	0	0	0
	颗粒物	126.49	0	0	0	0
情景1	二氧化硫	180.15	21.05	1.98	31.60	54.63
	氮氧化物	137.03	7.10	1.90	9.83	18.82
	颗粒物	126.49	12.32	3.05	86.40	101.78
情景2	二氧化硫	180.15	21.05	1.98	110.67	133.70
	氮氧化物	137.03	7.10	1.90	46.54	55.53
	颗粒物	126.49	12.32	3.05	83.83	99.20

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表 5 不同减排情景下现役源去除率和新增源排放量

Table 5. Determination of the removal rate of active sources and estimation of emission from new sources under different scenarios

污染物	2017年产生量 / (10⁴ t)	去除率/%			2025年新增排放量 /(10⁴ t)	2025年新增产生量/ (10⁴ t)
污染物	2017年产生量 / (10⁴ t)	维持2017年年管控水平	情景1	情景2	2025年新增排放量 /(10⁴ t)	维持2017年年管控水平	情景1	情景2
二氧化硫	451.11	60.07	72.17	89.70	190.93	76.24	53.12	19.66
氮氧化物	194.78	29.65	39.31	58.16	78.12	54.96	47.41	32.69
颗粒物	1977.34	93.62	98.75	98.62	908.34	57.95	11.35	12.54

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表 6 不同情景下2025年排放量估算

Table 6. Estimation of air pollutants emission under different scenarios in 2025

项目		2017年排放基数 / (10⁴ t)	现役源削减量 / (10⁴ t)	新增源排放量 / (10⁴ t)	2025年排放量 / (10⁴ t)	与2017年相比变化情况/%
维持2017年管控水平	二氧化硫	180.15	0	76.24	256.39	42.32
	氮氧化物	137.03	0	54.96	191.99	40.11
	颗粒物	126.49	0	57.95	184.44	45.82
情景1	二氧化硫	180.15	54.63	53.12	178.64	-0.84
	氮氧化物	137.03	18.82	47.41	165.62	20.86
	颗粒物	126.49	101.78	11.35	36.06	-71.49
情景2	二氧化硫	180.15	133.70	19.66	66.11	-63.30
	氮氧化物	137.03	55.53	32.69	114.19	-16.67
	颗粒物	126.49	99.20	12.54	39.83	-68.51

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