熱泵采暖比燃煤和電鍋爐減少了多少煙塵、SO2排放 ？來聽數(shù)據(jù)帝分析
近年來，我國空氣霧霾天氣頻發(fā)，空氣污染嚴(yán)重，這已經(jīng)成為了我國最嚴(yán)重、最亟需解決的環(huán)境問題之一。為了減輕北方城鎮(zhèn)的供熱采暖對空氣霧霾天氣的影響，可采用高效環(huán)保的采暖方式替代傳統(tǒng)的燃煤采暖。空氣源熱泵的出現(xiàn)，在節(jié)約能源的同時，更避免了污染物的直接排放，它的推廣和應(yīng)用將緩解空氣霧霾天氣的現(xiàn)狀。
我國采暖方式和技術(shù)形式種類繁多。其中，按照熱源燃料的不同，可以分為燃煤、燃油、燃?xì)饧半妱硬膳绞?。本文將對燃煤鍋爐、燃?xì)忮仩t、電鍋爐、太陽能電采暖、空氣源熱泵等幾種采暖方式在制熱量相同時消耗的能源以及產(chǎn)生污染物的排放量進(jìn)行比較。
圖 | 在北京的“清潔空氣計(jì)劃”和“煤改電”推動下，密云某村200多戶大量改用空氣源熱泵采暖。圖片由本微記者原創(chuàng)拍照。
單位能源消耗的污染物排放量
供熱系統(tǒng)的能源消耗是造成大氣污染的主要來源之一，它對環(huán)境和大氣的污染主要有直接污染和間接污染2種形式。直接污染是指各種燃料燃燒所排放的污染物，主要有煙塵、SO2、NOx 和CO2等。另外，電力采暖雖然沒有直接的污染，但由于我國70%以上的電力為燃煤發(fā)電，故仍存在著間接污染。
表1 各種燃料消耗時的污染物排放量
各種燃料消耗時的污染物排放量取值依據(jù)：
(1)標(biāo)煤：以鏈條爐為例，煙塵占灰分的25%，平均灰分為20%，除塵率按85%計(jì)算，煙塵中的可燃物取20%，則1 tce 可排放7.5 kg 煙塵；國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)煤的含硫量為1%，則1 tce 可排放16 kg SO2；氮的含量取1.5%，氮的轉(zhuǎn)化率取25%，則替代1 tce 可排放7.6 kg NOx；1 tce 完全燃燒產(chǎn)生CO2 量為2.62 t。
(2)輕柴油和天然氣的粉塵、SO2 和NOx的排放指標(biāo)是根據(jù)GB13271—2001《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的達(dá)標(biāo)值計(jì)算，CO2排放指標(biāo)是燃料一般利用技術(shù)條件下的統(tǒng)計(jì)平均值。
(3)由表1 分析可見，發(fā)電廠的污染物排放量遠(yuǎn)小于直接的煤炭燃燒的排放量。究其原因，則是利用大型和特大型鍋爐發(fā)電一般都會進(jìn)行脫塵、脫硫和脫氮等處理后再排放，而這些措施在自備鍋爐房和區(qū)域鍋爐房等中小型鍋爐中燃燒就很難做到，或者成本很高。
同時，我國廣大農(nóng)村地區(qū)散煤燃燒所造成的污染更為嚴(yán)重。就我國現(xiàn)狀而言，電力是最能清潔利用煤炭的部門。因此，將煤炭用于大型、特大型鍋爐中燃燒發(fā)電，并在工程中推廣空氣源熱泵這種高效的間接電采暖技術(shù)的應(yīng)用，能有效地改善由于冬季燃料燃燒所產(chǎn)生的空氣霧霾現(xiàn)狀。
供熱狀態(tài)下污染物排放量分析
表2 列出了制備1000 kW 熱量時各種熱源的能耗情況和環(huán)境污染情況。為了方便比較各方案運(yùn)行能耗，將各能源轉(zhuǎn)換成等價標(biāo)煤。各方案的能源熱值、設(shè)備熱效率以及各能源的折標(biāo)煤系數(shù)見表2。其中，當(dāng)量折標(biāo)系數(shù)是按照燃料的當(dāng)量熱值(理論發(fā)熱量)與標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)熱量之比；等價折標(biāo)系數(shù)是指二次能源的等價熱值與標(biāo)準(zhǔn)熱值之比。
表2 各種采暖方式的能耗比較
圖2 是各種方案的量化比較結(jié)果。由表2、圖2 可以看出，在制取相同熱量時，6 種采暖方式中空氣源熱泵方式的能耗最少。若換算成等價標(biāo)煤，空氣源熱泵比燃煤鍋爐節(jié)省標(biāo)煤69.04 kg，約36.5%。
圖2 不同采暖方式能耗對比
根據(jù)表2 計(jì)算出的制熱量下各燃料能耗量以及表1 中單位能耗污染物排放量得出表3，即各種供熱方式在制取相同熱量是產(chǎn)生的污染物總量。
表3 相同熱量污染物排放量
由表3 可以看出，空氣源熱泵的污染排放總量與燃?xì)忮仩t相差不大，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于以電能為能源的其他幾個供熱方案。同樣制取1000 kW 熱量，空氣源熱泵的污染物排放，與燃煤鍋爐相比，減少90.6%的煙塵、29.5%的SO2、46.2%的NOx、53.2%的CO2；與電鍋爐相比，相當(dāng)于減少68.3%的煙塵、SO2、NOx、CO2 的排放。
如果電能不采用燃煤電，而采用清潔能源發(fā)電，如核電、水力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電或者風(fēng)力發(fā)電，空氣源熱泵采暖必定為環(huán)保效益最佳的方案。
版權(quán)：節(jié)選自《空氣源熱泵采暖對緩解空氣霧霾程度的探討》。文章來自于百度文庫公開免費(fèi)資料。原載于轉(zhuǎn)自《建筑節(jié)能》2015年第3期。本文未獲原平臺和作者授權(quán)，如需撤稿，請作者聯(lián)系本微編輯：JINGANE。
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