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陶光远：今年春节期间的霾是从哪里来的？
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陶光远中德可再生能源合作中心执行主任
最后更新: 2020-02-15 08:31:45北京市冬季的天然气主要是有由三大燃烧器烧掉的：
1） 燃气工业锅炉和集中供暖的燃气锅炉：
据报道，北京市9亿平方米左右的建筑使用燃气供暖。从燃气热电联供机组的功率看，也就供个1亿多平方米，户用燃气锅炉估计也供个1亿多平方米。因此，北京市的冬季供暖主要靠集中供暖的几MW至几十MW的大型燃气锅炉。以前这些锅炉排放的燃烧烟气中氮氧化物的含量很高，达到800毫克/立方米左右。
前几年北京市对这些燃气锅炉进行了低氮燃烧改造。所谓低氮燃烧就是在天然气燃烧时的氮氧化物产生量非常少。其基本原理是两段燃烧：
第一段缺氧燃烧，于是天然气与空气中的氮气争夺氧气，减少在第一阶段燃烧时氮氧化物的产生量，同时生成大量的一氧化碳和氢气；
在第二阶段氧化的化学活性比天然气要强的一氧化碳和氢气争夺氧气的能力比天然气强，自然产生氮氧化物比以前天然气直接燃烧时更少；其间的燃烧温度也尽量控制不要太高。
于是燃烧烟气中的氮氧化物的排放量大幅降低到200毫克/立方米甚至100毫克/立方米以下。
具体的技术就不详述了，讲起来比这篇文章的长度还长。
工人在北京通州城西燃煤锅炉房清洁能源改造工程现场施工（资料图/新华网）
2） 户用燃气采暖锅炉：
北京市的户用燃气采暖锅炉有100多万台。根据新闻报道，其中有近百万台是城镇家庭的户用燃气采暖锅炉，还有几十万台是农村煤改气后的燃气采暖锅炉。在供暖高峰每天燃烧的天然气有大约2000万立方米左右。但这些锅炉大部分不是低氮燃烧锅炉，排放的燃烧烟气中氮氧化物的排放量大部分在400毫克/立方米甚至600毫克/立方米以上。
也就是说，在采暖高峰，这些户用燃气采暖锅炉排放的氮氧化物总量不仅超过了大型燃气采暖锅炉氮氧化物的排放总量，而且很可能超过甚至远远超过北京市小汽车的氮氧化物排放总量，成为北京冬季二氧化氮的最大排放源。
虽然小汽车发动机燃烧汽油时的温度高，氮氧化物的排放浓度更高，但毕竟有三元催化器降解尾气中的氮氧化物。更换这部分户用燃气小锅炉的代价很高，一台户用低氮燃烧锅炉的价格要2万元左右。
二氧化氮排放到大气中，与大气中的碱性物质化合，就生成了（亚）硝酸盐，极细的颗粒物。现在的颗粒物成分的化学分析表明，北京大气中的颗粒物主要成分是（亚）硝酸盐。不过北京冬季空气中的氨气浓度只有夏季的十几分之一（氨气主要是由种植业的氮肥施用和养殖业的禽畜粪便产生的——确实跟猪有关系），按理应该夏季的PM2.5更高，但事实正好相反。所以说氮氧化物与氨气在大气中结合是这次春节期间的主要原因有点儿牵强附会。
3） 燃气热电联供电站，这是造成北京春节期间重霾的最大嫌疑犯。
根据新闻报道，北京市有大约700万千瓦左右的燃气热电联供电站，在发电供暖的高峰，每小时要燃烧大约200万立方米的天然气。天然气在燃气轮机里的燃烧温度很高，达到1500℃左右，因此燃烧烟气中氮氧化物的浓度很高，需要采用SCR即选择性催化还原（脱硝）（Selective Catalytic Reduction）法，对燃烧烟气进行后处理，减少烟气中的氮氧化物。还原剂为氨水或尿素水。烟气在催化器中进行反应后，会有少量的氨气没有参加反应逃逸到燃烧烟气中排放，这就是所谓的氨逃逸。
氨在含有大量水雾的烟气中以水为媒，与二氧化氮（一氧化氮在空气中被氧化成为二氧化氮）结合就生成了（亚）硝酸氨，其粒径极细，大多数在1微米以下，表面积与体积之比很大，在空气中运动时阻力很大，漂浮的时间很长很长。因此，这种颗粒物产生的量不是很大，但对大气中PM2.5（大气中的PM2.5指的是粒径在2.5微米以下的颗粒物）总量的贡献很大。
请注意，现在北京重霾天PM2.5的主要成分就是（亚）硝酸铵。
- 原标题：陶光远：今年春节期间的霾是从哪里来的？ 本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 李泠
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