来源：【财新网】（专栏作家陶光远）（本文经作者授权转载）
中国北方目前拥有两个最大的空气污染源。 出现较早的一种，是我国北方地区冬季家庭燃煤取暖的小煤炉或小锅炉（俗称地暖，是现在主要的采暖来源）造成的燃煤烟气污染，简称“燃煤烟气污染”。以散煤作为采暖。 污染。 另一种是新出现的湿法脱硫产生的二次颗粒物——这是近两三年随着燃煤烟气污染治理才出现的新的主要污染源。
目前，京津冀地区采暖季大气中PM2.5的50%以上是散煤排放。 湿法脱硫PM2.5排放量约占非采暖期污染源的50%。 因此，只要大幅减少这两个主要污染源的PM2.5排放量，京津冀地区PM2.5全年可减少50%左右。 这两个污染源都不难控制。
分散燃煤取暖污染主要集中在北方农村和城乡结合部； 在各个城市的市区，也都或多或少存在着分散燃煤取暖的污染，且比例差异较大。 虽然这个污染源已经有上百年的历史，但污染排放达到今天如此庞大的规模，也是近十年的事。
经检查发现，该污染源是京津冀地区乃至华北大部分地区冬季的主要污染源，并且经历了逐渐加深的过程。
2013年10月8日，我在财新网发表的《北京雾霾治理：能不能少花钱多办事（上）》一文中说：“很多人忽视的燃煤污染的一个重要来源是农村住宅供暖 人们记得，20世纪80年代初，北京平房取暖普遍采用煤炉，但当时北京人均住房建筑面积只有6平方米左右，煤炭总成本燃油锅炉加煤炉采暖面积只有1000万多平方米，现在北京农村人均住房建筑面积已达到50平方米左右，数百万农村居民的住房已达数千万平方米以前北京农村冬季取暖主要是从中国继承过来的，有几千年烧炕的传统，这几年北京还推广了吊炕技术，这更比传统热炕节能又舒适。 炕下部支撑在空中，减少炕内热量通过大地散失。 过去，一年烧炕就要烧几百斤稻草。 但现在由于生活水平的提高，北京农村家庭普遍将烧炕的炉灶改为燃煤炉灶，甚至改为家用微燃煤锅炉采暖系统。 这样，一个家庭一个冬天一般需要燃烧3至5公斤秸秆。 吨煤，北京农村数十万间传统房屋每年消耗煤炭约200万吨。 燃煤产生的废气未经任何处理就排入大气。 烟气中各种污染物的浓度高于燃煤。 燃煤电厂高出数十倍甚至数百倍，其对大气的污染远远超过北京原城区燃煤供暖的影响。 这就是为什么北京虽然禁止燃煤，但北京的空气污染反而加剧的重要原因之一。”
2015年，我参与了中德合作大气污染控制可行性研究项目，并担任该项目的总协调人。 我的德国同事Amin Kun先生是一名环境工程师。 当我们检查农村分散的燃煤采暖炉时，他告诉我，烟气中颗粒物的排放浓度至少在700毫克/立方米左右，甚至更高，比如当燃煤炉/锅炉在夜间“密封”。 向下。 我问他怎么知道颗粒物排放量？ 他告诉我，从热煤中出来的可燃气体（主要成分是煤中的一氧化碳和挥发性有机物）大约需要2秒钟的时间才能基本燃烧。 中国燃煤炉的炉膛太小，煤焦油和一氧化碳在炉内的燃烧时间不足一秒。 根据欧洲相关机构的检测结果，在这种情况下，如果燃烧烟煤，以煤焦油为主的颗粒物排放量非常高，一般达到平均700毫克/立方米以上。
同事的解释让我震惊。 由于整个河北省每年冬季要燃烧散煤30至4000万吨取暖，每燃一吨煤排放燃烧烟气约1万立方米。 即使每立方米烟气中含有约700毫克/立方米，总量也超过20万吨！ 供暖5个月期间，平均每月排放颗粒物约5万吨。 其他所有污染源排放的颗粒物加起来也没有那么多！ 燃烧散煤排放的二氧化硫更是更多。 从重量来看，它至少是颗粒物的两倍，达到50万吨左右。
随后，2015年12月1日，北京出现严重雾霾，部分地区PM2.5浓度超过1000微克/立方米。 我写过一篇文章《北京世纪雾霾的主要原因是什么？》 ”指出：“现在北京绝大多数小型燃煤采暖炉或锅炉……煤炭中大量焦油未经燃烧就挥发扩散到大气中。 它在冷却时凝结并成为特别有毒的液体颗粒物质。 与固体颗粒物一起，相关测试表明，普通小型燃煤加热炉或锅炉燃烧1公斤煤时，会排放约10克颗粒物。 因此，雾霾期间，北京的小型燃煤取暖炉或锅炉平均每天燃烧煤炭约30公斤，产生的颗粒物估计每天约300克。 烟煤燃烧时产生的绿色烟雾是什么？ 它是挥发性焦油冷凝产生的液体颗粒，是特别有毒的颗粒。”
2016年底，我从石家庄坐高铁到北京。 当我在北京西站下车时，我发现高铁上覆盖着煤焦油和烟灰的混合物。 我用纸巾在车厢上写了一个“和”字。 这些都是散煤燃烧时产生的污染物，上面覆盖着油烟。
新京报媒体2016年1月10日报道，“2016年1月9日星期六，北京市委副书记、市长王安顺在没有发布通知的情况下，直奔酒店，打着招呼，听着报告，或陪同他接待他。 他深入基层，直接到现场检查朝阳区城乡结合部减煤代煤和散煤管理情况。 他强调，要大力推进煤炭减量代煤和农村清洁能源替代，依法严格控制劣质散煤。 以坚定的执政决心，回应人民群众对洁净空气的期待。”
2016年2月18日，中央新闻媒体报道，“（环保部部长）陈吉宁表示，现在采取的措施，冬季针对性不是很强，特别是供暖采暖，效果不是特别好。”陈吉宁指出指出我们通常采取这些措施，可以帮助全年降低污染物浓度，但在冬季，尤其是采暖季节，效果不是特别理想，燃烧一吨散煤排放的污染物强度为5普通电厂的-10倍。陈吉宁说，我们存在针对性不强、力度不够的问题。
2016年12月25日下午，在河北省政府新闻办召开的新闻发布会上，有关专家谈及河北当月遭遇的几次大面积重污染天气时表示，民用散煤排放仍是主要因素。京津冀及周边地区问题。 是造成大面积重污染的主要原因。
2017年3月，我在《河北治霾笔记（二）——燃煤取暖为何成为重度雾霾的原因》一文中写道：
“虽然散装煤炭燃烧仅占河北省煤炭消费总量的10%左右，但由于其燃烧过程中污染物排放浓度高，排放的颗粒物和二氧化硫约占整个煤炭燃烧排放量的50%左右考虑到这4000万吨煤炭是在冬季采暖期5个月左右的时间内燃烧的，所以在此期间，散煤燃烧产生的颗粒物和二氧化硫排放量肯定超过了总排放量的50%。
“2015年至2016年冬季，北京散煤燃烧量估计约为400万吨，约为河北省的1/10。这无疑是颗粒物和二氧化硫污染的源头。占北京总量的50%以上，按单位土地面积计算，北京平原散煤燃烧强度甚至高于河北省（北京平原土地面积小于7000平方公里，而河北省的平原土地面积则超过10万平方公里）。
“人们注意到，京津冀地区在非采暖季期间空气质量明显改善，但在采暖季期间，空气质量却几乎没有改善，甚至感觉有恶化的趋势。原因令人尴尬的是，工业污染治理力度仍在，可见散煤取暖污染治理进展并不顺利，由于农村生活水平的提高，人们有能力购买更多的煤炭，以提高室内舒适度，越来越多的散煤被烧了。。以前很多家庭的室内温度只有10到14摄氏度，现在却升高到了16到20摄氏度。要知道，每升高1摄氏度，室内温度升高，煤炭消耗量将增加6%左右！因此，近年来，大宗燃煤采暖的煤炭消耗量不断增加。”
“但这种污染的责任并不在于烧散煤的家庭——这些家庭大多数是农民。问题在于燃煤设备和燃烧的煤炭。”
然而，散煤污染就一定造成严重污染吗？ 我在这篇文章中与德国做了一个对比：“德国是一个能源资源以煤炭为主的国家，硬煤和褐煤资源非常丰富。德国历史上也是一个主要依靠散煤取暖的国家。之前二战时期，大多数家庭使用小型燃煤炉/锅炉取暖（为什么德国之前不烧炕对我来说还是个谜），城市中只有极少数家庭使用集中供暖。中东的廉价石油以及从前苏联和北海发现并进口大量天然气，促使许多德国家庭改用燃烧石油或天然气取暖。然而，1992年，当空气污染前西德基本受到控制，德国仍有约16%的家庭燃烧固体燃料，其中相当一部分燃烧褐煤（烟气/挥发分含量最大的煤炭）制成的型煤，其余则燃烧生物质。 需要注意的是，仅燃烧生物质并不含有燃烧烟气。 二氧化硫，而颗粒物的排放量与燃烧煤炭的排放量相当。
德国长期以来非常重视减少小型家用固体燃料采暖炉/锅炉的污染物排放，提高燃烧效率。 20世纪70年代，德国生产的小型家用固体燃料采暖炉/锅炉燃烧烟气颗粒物排放标准上限为150毫克/立方米； 到了20世纪90年代，该标准的上限已降至75毫克/立方米； 从2015年1月1日起，下降到20（高功率）～40毫克（低功率）/立方米，达到燃煤电厂污染排放标准。 目前仅北京、津冀地区常用的小型家用燃煤炉/锅炉烟气颗粒物排放浓度在5%左右。 德国燃烧的型煤一般采用低硫褐煤为原料。 燃烧过程中，型煤中的大部分硫会与钙、镁离子结合形成硫酸盐，固化在煤灰中，进一步降低烟气中二氧化硫含量。 烟气中二氧化硫含量低于京津冀地区散煤燃烧烟气平均二氧化硫含量的10%。 ”
散煤供暖污染如何治理？
一般来说，有两种方法可以走：
第一种方式是使用清洁替代能源，主要是电力和天然气，即所谓煤改电、煤改气。 现在很多地方都在推广冬季采暖煤改气或煤改电。
走第一条路的第一个问题是能源价格，无论是电力还是天然气，都比煤炭贵得多。 从单位热值价格来看，天然气和电力的价格是煤炭的3至5倍。 虽然这两类能源在使用时更加可控，但能源利用效率更高，热能消耗也比煤炭少。 但即使加上这个因素。 煤改电或煤改气后的能源成本仍比燃煤高2至3倍。 除非对建筑进行节能改造，减少建筑的采暖能耗。 否则，取暖费将是一个巨大的负担，任何人都难以承担。 以河北省为例，燃煤时原有取暖费用为每年200亿至300亿元（随煤价波动），每户支出为2000至3000元。 如果全部更换为电力或天然气，每户家庭每年的取暖费用将增加2000至3000元，这对于人均可支配收入仅1万多元的河北农村来说绝对是一个巨大的经济负担。
走第一条路的第二个问题是，无论是煤改气还是煤改电，基础设施都是一笔巨大的开支。 以北京煤改电为例。 据介绍，农村煤改电平均户均最大用电量以9kW为基准。 这100万户就是900万千瓦。 建设1kW农村配电网需要多少投资？ 你有1000多块钱吗？ 这样的家庭花费在一万元以上； 热泵也需要投资，每户2万多元吧？ 据此测算，北京煤电项目预计需要200亿至300亿元。 此外，每年每户按0.1元/度电的标准提供1万度电。 按照夜间电价计算，政府每千瓦时补贴0.25元，每个采暖季每户补贴2500元。 近百万农民每年要缴纳约20亿元补贴。
北京的财政状况比较好，就需要投入资金。 但河北省的经济水平比北京差很多，而且河北省农村人口的比例也比北京高很多。 因此，对于河北省政府和普通老百姓来说，如果改煤改气或者改煤改电取暖，成本会非常高。 这是一件事。
以河北省煤改气为例，需要在农村铺设天然气管网，购买天然气供户采暖锅炉。 每户平均投资多少？ 每户5000元也挡不住吧？
走第一条路的第三个问题是能源供应的安全。 能源供应安全，如果用电的话，基本有保障； 即使连续多日严寒，通过电价调整，鼓励电采暖户在夜间用电低谷和白天用电高峰时段多用电。 少用点电还是可以处理的。 然而，从煤炭转向天然气是很麻烦的。 我国目前正在大力推广煤改气供暖。 因此，采暖季的天然气使用量远大于非采暖季，我国季节性天然气储备能力还不够大。 德国的季节性天然气储备可以保证该国三个月的供气，而中国的天然气储备估计连三周都无法保证。 过去，采暖季天然气供应紧张时，半个中国的天然气供应都保证给了北京。 如果冬天各地取暖都改用煤炭，而采暖季更多人使用天然气取暖，这如何保证？ 建设季节性储气库是一项巨大的投资，需要计入冬季供暖的天然气成本。
如何解决这个问题呢？ 最简单的方法之一就是对建筑物进行节能改造，减少对采暖能源的需求，从而节省采暖能源支出。
我国在城市建筑节能领域已经有了一定的经验。 德国能源署于2010年开始与中国住房和城乡建设部合作，在中国开展被动式超级节能示范建筑建设。 他们在河北省建造了中国第一座被动式超节能住宅楼——秦皇岛“在水一方”。 ”以及首座被动式超节能办公楼——石家庄河北省建筑科学研究院科技楼。 被动式超节能建筑节能效果非常好，可节省采暖能耗90%以上。
然而，这种水平的建筑改造对于农村居民来说过于昂贵。 预计每户需要投资5万元以上。
我的建议是对河北省农村住宅进行简单的节能改造。 对屋顶、北墙、东西墙进行保温改造，可降低建筑能耗50%左右。 我粗略算了一下，这样的改造每户只需要一万多块钱。 这样，煤改气或煤改电后，每个农户每年的能源消费支出将与原来燃煤的相当。 5年内，节省取暖费即可收回装修成本。 问题是，每户建筑节能改造的投资谁来承担？ 农村家庭自己承担全部负担肯定是困难的。 问题是，政府补贴多少？ 以即将与北京共同主办冬奥会的张家口市为例。 对于近百万农村家庭来说，简易建筑节能改造总共需要超过100亿元。 政府如何筹集这笔钱？ 中央政府能否承担这笔开支？
第二条路是走清洁煤炭燃烧之路。 这是一条事半功倍的路。
我国在煤炭清洁燃烧方面也开展了大量示范推广工作，但目前总体还不是很成功。 原因很简单，把炉子和煤分开。 很多地方连散煤污染治理工作也是分开的。 燃煤是工业部门负责，炉灶是农业农村部门负责。
因此，负责煤炭燃烧的部门大力推广洁净煤。 所谓洁净煤，是指以无烟煤为原料的煤炭。 后来一些地方也使用半焦（或低温焦或蓝炭）。 但由于炉灶燃烧技术水平较低，燃烧不完全，仍排放大量颗粒物。
2017年2月，北京郊区的小燃煤炉排放无烟煤精煤产生的烟气。 肉眼观察，烟气中颗粒物含量应为每立方米数百毫克。
在走煤炭清洁燃烧道路时，国际上其实有非常成熟的经验可供我们借鉴。
以德国为例。 二战前，大城市除少数家庭依靠集中供暖外，家庭供暖基本依靠散煤。 20世纪60年代后，由于石油价格低廉，冬季燃油取暖逐渐被燃油取暖所取代。 然而时至今日，仍有数十万家庭在冬季使用家用燃煤炉取暖。
德国家用燃煤炉/锅炉的污染物排放量一直在下降。 以烟气中颗粒物为例，20世纪90年代之前，为150毫克/立方米（这个标准最初实施日期尚未查证，好像是20世纪70年代中期，40年前。考虑到大多数当今中国的标准 冬季燃煤采暖炉/锅炉的烟气颗粒物排放量约为700毫克，比40年前德国标准的上限高出数倍，估计与100多年前19世纪末威廉一世/俾斯麦时代的排放水平。）真是令人失望。 人们感到无助； 德国于20世纪90年代中期开始实施颗粒物75毫克/立方米的标准； 自2015年1月1日起，4kW~500kW小型燃煤炉/锅炉烟气颗粒物排放标准上限为20毫克（多室）~40毫克（单室）。
不久前，国内某大型煤矿公司从德国进口了按照2015年德国最新排放标准生产的家用热水锅炉和德国褐煤型煤，并经过北京权威机构的检测。 检测结果与我国大部分小型户用采暖锅炉以及2016年7月1日起我国实施的燃煤锅炉排放标准对比如下：
这意味着，不经过任何烟气后处理工艺的德国家用小型锅炉+德国褐煤型煤燃烧时排放的烟气中污染物，实际上比采用烟气后处理的中国工业和采暖燃煤锅炉要高。治疗。 处理后排放的烟气必须清洁。 正如我在上一篇文章中提到的，我国大量燃煤锅炉（包括燃煤电厂燃煤锅炉）的烟气经过湿法脱硫，烟气中的颗粒物往往超过100毫克/立方米。 最近我得到的消息是，中国最好的燃煤电厂在进行了足够的湿法脱硫工艺补丁后，颗粒物总量在20毫克/立方米左右。 与上面的结果相比，这个事实实在让人哭笑不得。
上述国内大型煤矿公司正在与德国相关公司合作，积极开发适合中国国情的小型家用燃煤锅炉及相应的超低污染排放型煤，可在德国进行示范。即将到来的冬天。 每个小型家用燃煤锅炉的成本预计为3000至5000元（根据功率不同）。 使用这种新型家用小型燃煤锅炉，燃煤热效率可达80%左右。 但目前京津冀地区大部分家用小型燃煤锅炉燃煤热效率为35%~50%。 因此，使用这种新型家用小型燃煤锅炉预计可节省煤炭消耗40%左右。 虽然煤炭经过加工后成本会增加20%~30%，但由于燃煤减排率较高，用户的燃煤成本不但不会增加，还可能会下降。
目前，京津冀地区采暖季散煤污染PM2.5排放量占污染源的50%以上。 前文讨论的湿法脱硫排放的PM2.5约占非采暖期污染源的50%。 因此，只要大幅减少这两个主要污染源的PM2.5排放量，京津冀地区PM2.5全年可减少50%左右。 通过前文和本文的分析，我们可以发现，这两个污染源治理起来并不困难。
今年年初，一位政府环保官员问我：“你认为京津冀的严重雾霾需要多少年才能基本得到控制？” 我犹豫了一下说：“我猜至少需要五年吧？” 现在，我可以坚定地说：“五年！只需要五年！” 因为现在两个主要的污染源已经找到了，治理的方法也已经准备好了； 所需的钱并不算太多。 我更知道我们各级政府治理雾霾的决心有多大！ 人们多么渴望停止呼吸肮脏的空气！
大家团结起来，从现在开始，在2022年冬奥会开幕之前，一定能够治愈它。
作者为中德可再生能源合作中心（中国可再生能源学会与德国能源局共同主办）常务理事
