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浅析机动车尾气与煤炭燃烧对我国雾霾的影响(2)
4.1.1 尾气排放物对雾霾的影响机制
据研究,总PM2.5中机动车排放的颗粒物占5%~20%,如此可见必须要对机动车的排放进行控制。此外,由机动车排放出的NOx和VOCs与大气颗粒物中的二次气溶胶的形成密切相关。因为NOx、SO2和HC等是形成二次粒子的前驱体。在紫外光照射下NOx和HC会发生光化学反应,而生成大量O3,O3有强的氧化性。大气中原本的SO2、NO2被O3氧化并形成硫酸盐、硝酸盐等微粒,这些微粒形成气溶胶颗粒,从而使PM2.5浓度增加,加剧了雾霾污染出现的频率。
以NO2为例,其光化学反应如下[10]
4.1.2 针对机动车尾气的处理方法
目前国家对减少机动车排放采取的措施有很多,如2017年两会期间李克强总理提出的“蓝天保卫战”中就提到了要“强化机动车尾气治理;淘汰黄标车,加快淘汰老旧机动车;专项整治高排放机动车;鼓励使用清洁能源汽车。”
从使用清洁能源来说,车用油的品质对我国机动车减排是否成功有重要意义。有研究表明,如果将汽油的硫质量比从450 mg/kg降到50 mg/kg,汽车尾气中的SO2平均减少90%,NOx平均减少9%,CO平均减少19%,HC平均减少18%;将汽油中的烯烃的体积分数从20%降到5%,可使轻负荷车辆的臭氧峰值减少13%~25%,发动机排放的HC减少6%,NOx平均减少6%[11]。由以上数据可知,车用油的改善能根本的减少一次颗粒物排放和二次气溶胶生产。目前我国多家企业和高校联合开发了能深度脱硫和烯烃定向转化相耦合的GARDES工艺技术和催化剂,为我国清洁汽油的生产提供了一条可行的途径[10]。
另外,汽车安装尾气处理装置,对改善尾气污染十分有效。目前治理汽车尾气采取的处理技术措施中就包括强制安装三元催化器,使汽车尾气排放得到一定程度的控制。三元催化装置能将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气的催化。但据调查发现,三元催化器对减少颗粒物的排放帮助不大,只有5%的颗粒物被吸附,而95%还是会排放到大气中。所以目前研发的一种能减少汽车尾气中颗粒物排放的消声器,对减少雾霾污染是很好的选择[12]。
4.2 煤炭消费对雾霾的影响
4.2.1 形成背景
近代工业发展以来,煤成为了我国发展重工业、生产电力的主要能源。从资源上来看,我国的煤炭资源总量大,但优质煤含量很少,导致在煤炭燃烧当中产生的大量灰分,利用率低下,增加大气中的颗粒物等问题;另外大多数煤在燃烧前必须要进行脱硫处理,否则其产生的二氧化硫、氮氧化物排放到大气中,会形成酸雨,在光化学作用下产生二次气溶胶,成为雾霾形成的因素之一。
4.2.2 处理办法与成效
由于我国多年来对煤炭的过度使用,由重化工业、火电厂、冬季取暖等高度依赖煤炭资源的各种企业、工厂排放的污染物已经远远超过大气的环境承载力了[13],而这些无法消散的污染物就以雾霾的现象呈现了出来,因此调整我国的能源结构是必经之路。
首先,为根本改善煤的排放就要减少煤炭的使用,从而将能源重点转变到清洁能源和燃料中去。
实际上,我国对清洁能源的使用已经有了巨大的成果,据国家统计局近日发布的《第四次全国经济普查系列报告之七》显示,能源生产稳中有升,清洁能源发电比重上升。其中在电力发展中,清洁能源发电建设规模持续增大,发电量持续增加,2018年。例如,水力发电亿kW·h,比2013年增 加3115亿kW·h,5年间年均增长6.0%;核电连续5年保持15%以上增长。2018年,全国核能发电量2944 亿kW·h,比2013年增长163.7%,年均增长21.4%;2018年,风力发电量3553 亿kW·h,比2013年增长151.6%,年均增长20.3%,占全部发电比重为5.0%[14]。
其次,我国对煤炭的使用需求必定是难以彻底转变的,所以提高燃煤的处理技术对提高煤炭的利用率和减少颗粒物的排放有根本性的作用。
对于高燃煤的工业而言,减少对煤炭的使用可能会降低企业的利润,所以清洁燃煤、锅炉改造和增加脱硫除尘设备的措施就必不可少了。“十三五”以来,国家对环保事业十分重视,针对锅炉生产排放量大、污染严重的工业采取了锅炉改造行动,来减少由过度排放产生的雾霾污染[15],如王洪军[16],研究的低氮燃烧器+SOFA风+烟气外循环的多重低氮措施,在正常工况下,可以使NOx排放值始终小于30 mg/m3。
许多排放较小颗粒物的工业要使用到除尘设备,使得这些污染物从排放气体中分离出来。对于气体污染物,可以采用催化、冷凝、吸收、转化等方法。比如说对于含有二氧化硫的烟气来说,可以采用化学脱硫方法对其进行氧化还原和液体吸收,使得其含量在排放的气体中大大降低;对于含有二氧化碳的烟气来说,就要减少燃煤量;一氧化碳较多的,就要使得煤炭尽量完全燃烧,使得一氧化碳转化成二氧化碳,减少危害[17]。
文章来源:《江西煤炭科技》 网址: http://www.jxmtkj.cn/qikandaodu/2021/0222/607.html