京津冀地區重點耗煤行業大氣污染物排放清單研究

崔立明，趙春麗，周春瑤

（1.國家能源投資集團公司，北京 100011；2.生態環境部環境工程評估中心，北京 100122；3.浙江大學，浙江杭州 310058）

2013年11月發布的全國《74個城市空氣質量狀況報告》顯示：京津冀地區13個城市的城市空氣質量達標率平均為39.1%，低于同期全國達標率（52.3%）13.2個百分點[1]。京津冀地區已成為我國大氣污染最嚴重的區域，超標天數中首要污染物均為PM和PM[2-4]。

102.5

我國是世界上最大的煤炭生產國和消費國[5,6]，占世界煤產量的50%左右；是世界上以煤炭為主要能源的大國之一，2013年我國的煤炭消費占一次能源消費總量66%以上[7]。煤炭消費除排放大量的SO2、NOx、PM10和一次PM2.5等污染物外，還會產生二次PM2.5，造成灰霾污染[8,9]。

重點區域PM2.5源解析的相關研究結果表明，作為煤炭消費量首位的火電行業污染物排放對區域PM2.5的貢獻率為16%～20%[10,11]。因此削減重點耗煤行業大氣污染物排放量是解決灰霾問題的關鍵，建立大氣污染物排放清單、掌握重點耗煤行業大氣污染物排放情況，是首要研究工作。

本研究以在線監測數據、污染源調查（現場調研、環評、驗收）數據、排放因子數據為基礎，自下而上建立了2013年京津冀重點耗煤行業大氣污染物排放清單，分析研究了SO2、NOx和PM10的排放情況。

1 研究方法

本研究通過歷史排放數據、統計年鑒數據篩選出重點耗煤行業，調研京津冀地區重點耗煤行業的煤的利用率水平，基于在線監測數據、污染源調查（現場調研、環評、驗收）數據、排放因子數據，自下而上建立了2013年京津冀重點耗煤行業大氣污染物排放清單，并在此基礎上分析了京津冀地區重點耗煤行業煤炭利用情況及大氣污染物排放情況。

1.1 重點耗煤行業界定

本研究依據2013—2015年《中國統計年鑒》等資料中的各行業煤炭消費量數據，選取了2011—2013年煤炭消費量占全國煤炭消費總量比例穩列前三的電力、熱力的生產和供應業（占44.76%～49.78%），石油加工、煉焦和核燃料加工業（占9.94%～11.23%），黑色金屬冶煉和壓延加工業（占8.14%～8.94%）三大行業[12-14]，即選取火電行業、焦化行業、鋼鐵行業為重點耗煤行業。

由本研究可知，2013年京津冀重點耗煤行業總煤耗達33 208.69萬t，占2013年京津冀煤炭消費總量的85.24%，占2013年全國煤炭消費總量的7.83%，占比較大。

1.2 研究范圍與研究對象

本研究范圍涵蓋兩個直轄市北京、天津，以及河北省石家莊、邯鄲、唐山、衡水、邢臺、滄州、張家口、承德、秦皇島、廊坊、保定等11個地級市與副地級市遷安的火電、鋼鐵、焦化行業工業點源排放；選取的污染因子為 SO2、NOx和 PM10。

1.3 數據來源與編制方法

本研究排放清單以2013年為基準年，優先采用在線監測法，基于重點污染源在線監測系統獲取在線監測數據，通過在線監測法對排放口進行連續監測，獲取重點耗煤行業企業的實時排放量；結合污染源調查法現場調研、排查，了解京津冀重點耗煤行業典型企業的工藝流程、產污環節、污染控制措施、耗煤量等基本情況數據進行核算，并參考環保部歷年審批的環評、驗收數據；對于沒有污染源調查信息的企業，采取排放因子法進行核算，由此分析重點耗煤行業企業（火電、鋼鐵、焦化）的分布情況及污染物排放情況。

（1）在線監測法

根據地方環保管理部門污染源監督性監測結果的排放濃度、燃料消耗量、煙氣量、年運行小時數等參數進行反算，獲得重點耗煤行業企業排放源、污染源數據，精確度最高。

（2）污染源調查法（現場調研、環評、衛星遙感）

通過對重點耗煤行業企業的現場調研及數據收集，綜合考慮環評和衛星遙感數據，基本建立了主要排放源基礎數據。其中，現場調研數據包括企業主要裝備、規模、污染控制措施、煙囪數量、經緯度、高度、出口直徑、出口溫度等。環評數據包括所有重點耗煤行業企業環評報告中大氣點源的相關信息，該數據覆蓋較為全面，可反映企業的真實排放情景。衛星遙感數據主要用來對污染源進行精確定位。

（3）排放因子法

對于沒有污染源調查信息的企業，采取排放因子法進行核算。根據企業生產活動水平和行業平均排污因子，依據《第一次全國污染源普查工業污染源產排污系數手冊》等排放因子數據進行核算，核算后結合《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223—2011）、火力發電鍋爐大氣污染物特別排放限值、《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》（GB28662—2012）、《煉焦化學工業污染物排放標準》（GB16171—2012）、《煉鐵工業大氣污染物排放標準》（GB28663—2012）、《煉鋼工業大氣污染物排放標準》（GB28664—2012）等排放標準數據，以及地方環保部門污染源督查數據進行校正。

表1及表2給出了本清單核算過程中所選取的火電及鋼鐵焦化行業根據不同裝機、不同工藝過程污染源的煙氣量和主要污染物外排濃度等排放因子信息。

表1 本清單核算選取的火電企業大氣污染物排放因子

表2 本清單核算選取的鋼鐵焦化企業大氣污染物排放因子

2 結果與討論

2.1 京津冀地區重點耗煤行業產能/產量與空間分布情況

2.1.1 火電行業裝機容量與空間分布

本研究結果表明，2013年京津冀地區火電行業總裝機臺數為338臺，所涉及的單位為133家，其中裝機臺數和所涉及的企業居前三位的城市為石家莊市（58臺、20家）、唐山市（50臺、22家）和邯鄲市（47臺、19家）。

2013年京津冀地區火電總裝機容量54 801MW，占全國火電總裝機容量的6.30%，屬火電裝機容量較大的區域。北京市、天津市、河北省的裝機容量分別為3 233MW、10 787MW、40 781MW，分別占全國火電裝機容量的0.37%、1.24%、4.69%。其中，天津市、石家莊市和唐山市的裝機容量分別為10 787MW、7 926MW和6 077MW，明顯高于其他城市的裝機容量。

2.1.2 鋼鐵焦化行業產量與空間分布

本研究結果表明，2013年京津冀地區鋼鐵企業共107家，焦化企業共80家（其中18家為鋼鐵聯合企業煉焦企業，62家為獨立煉焦企業），共有焦爐設備105（爐組）套。其中，鋼鐵企業河北省有100家，天津市有7家；焦炭生產企業河北省有79家，天津市1家。

2013年京津冀地區粗鋼、焦炭總產量分別為21 139.16萬t、6 656.01萬t，分別占全國粗鋼、焦炭總產量的27.14%、13.97%，屬粗鋼和焦炭產量較大的區域。其中，北京市無鋼鐵、焦化企業，天津市、河北省的粗鋼產量分別為2 289.53萬t、18 849.63萬t，分別占全國粗鋼產量的2.94%、24.20%；焦炭產量分別為260.19萬t、6 395.82萬t，分別占全國焦炭產量的0.55%、13.43%。

2.2 京津冀地區重點耗煤行業大氣污染物排放清單

2.2.1 清單比較情況

與現已有的排放清單進行比較，本研究中的重點耗煤行業清單存在以下改善之處：

（1） 主要使用在線監測數據、采用自下而上[15]的方法進行重點耗煤行業清單的建立，在國內尚屬首例，其精度和時空分辨率大大高于一般使用排放因子法建立的排放清單。

（2） 用環保部的環保數據、驗收數據進行污染源排放數據的校正對比，在數據核對處理中相互對照補充，清單更具時效性和可靠性，數據權威準確。

將本清單和環境統計年報的統計結果進行以下三組對比，如表3～表5所示。

表3 京津冀火電行業清單比較情況 單位：萬t/a

由火電行業清單對比可知，在不同基準年，京津冀火電行業SO2及NOx排放量有較大削減，主要是由于2011年開始的京津冀地區火電行業減排以及超低排放等政策推行，減排效果顯著。

表4 京津冀鋼鐵焦化行業清單比較情況 單位：萬t/a

由鋼鐵焦化行業清單對比可知，本清單和環境統計年報中對于鋼鐵焦化行業SO2排放量和煙粉塵排放量的估算較為一致，而對于NOx排放量的估算有較大差異，主要是由于環境統計年報中的統計主要是針對重點調查企業自報數據，而本清單則綜合了在線監測數據、環評數據、驗收數據，較為全面，同時基準年相隔一年也是數據有差異應考慮的原因之一。環境統計年報中對NOx的統計存在較明顯的低估。

表5 京津冀重點耗煤行業清單比較情況 單位：萬t/a

由本清單重點耗煤行業大氣污染物排放量與環境狀況公報中全工業的污染物排放量相比較可知，本清單中三個行業的SO2排放量和NOx排放量分別為京津冀地區工業總排放量的49.88%和67.01%，京津冀重點耗煤行業大氣污染物的排放在京津冀總工業大氣污染物排放中的占比較大，其減排空間也不容小視。

2.2.2 煤耗分析及優化措施

2013年，京津冀地區火電總耗煤量 19 639.14萬t標煤，其中天津市、石家莊市和唐山市的煤耗分別為3 753.95萬t標煤、2 787.31萬t標煤和2 547.23萬t標煤，明顯高于其他城市耗煤量。2013年，京津冀地區鋼鐵行業總耗煤量5 002.99萬t標煤，其中唐山市和邯鄲市的煤耗明顯高于其他城市，分別為2 417.70萬t標煤和918.92萬t標煤。焦化行業總耗煤量8 566.56萬t標煤，唐山市和邯鄲市的煤耗同樣很高，分別為4 779.00萬t標煤和1 553.85萬t標煤。

實現重點耗煤行業減排可考慮從煤質、燃煤機組改造和清潔生產技術改造入手。京津冀地區煤炭若采用煤質更好的煤源，如神華煤炭產品，最高可將收到基灰分降至12%、收到基全硫降至0.4%、熱值提升至5 700 kcal/kg，可有較為明顯的節能減排效果。在燃煤機組改造方面，以神華國華電力公司為例，該公司優先安排地處京津冀及周邊地區（京、津、冀、蒙、魯、晉）的燃煤機組進行節能環保改造，取得了顯著的節能和環保效果[16-19]。在清潔生產技術改造方面，鋼鐵焦化行業可在干熄焦技術、燒結機脫硫脫硝技術、高爐爐頂余壓發電技術等清潔生產技術環節依據實際情況革新工藝，節能減排[20-22]。

2.2.3 火電行業大氣污染物排放清單

2013年京津冀地區火電行業共排放SO229.84萬t、NOx62.39 萬 t， PM107.20 萬 t。

河北省火電行業對京津冀地區火電行業污染物排放量的貢獻最高，SO2、NOx、PM10的排放量分別為26.53萬t、48.58萬t、5.96萬t，分別占京津冀火電總排放量的88.90%、77.87%、82.78%；北京市火電行業對京津冀地區火電SO2、NOx、PM10排放量的貢獻分別占1.30%、1.48%、3.09%；天津市火電行業對京津冀地區火電SO2、NOx、PM10排放量的貢獻分別占9.80%、20.64%、14.03%。各市火電行業排放量見圖1。

2013年京津冀火電行業SO2排放量以石家莊市（6.01萬t，20.13%）最高，其次為邯鄲（14.92%）、唐山（14.60%）、天津（9.80%）、張家口、秦皇島、邢臺、保定、衡水、滄州、承德、廊坊、北京；NOx排放量以天津市（12.88萬t，20.64%）最高，其次為石家莊（16.15%）、邯鄲（14.66%）、唐山（13.31%）、張家口、邢臺、保定、滄州、秦皇島、承德、衡水、北京、廊坊；煙塵排放量以唐山市（PM101.37萬t，16.55%）最高，其次為石家莊（15.11%）、天津（14.03%）、邯鄲（11.26%）、張家口、保定、邢臺、滄州、秦皇島、北京、衡水、承德、廊坊。可知，天津市和河北省的石家莊、唐山、邯鄲、張家口等市仍有較大的減排空間。

2.2.4 鋼鐵焦化行業大氣污染物排放清單

2013年京津冀地區鋼鐵焦化行業共排放SO242.51萬t、NOx69.61萬t、PM1023.16萬t。其中，北京市無鋼鐵焦化行業；河北省鋼鐵焦化行業對京津冀地區鋼鐵焦化污染物排放量的貢獻最高，SO2、NOx、PM10排放量分別為39.92萬t、65.60萬t、21.92萬t，分別占京津冀鋼鐵焦化總排放量的93.91%、94.25%、94.63%；天津市鋼鐵焦化行業對京津冀地區鋼鐵焦化SO2、NOx、PM10排放量的貢獻分別占6.09%、5.75%、5.37%。各市鋼鐵焦化行業排放情況見圖2。

圖1 2013年京津冀各市火電行業排放量

圖2 2013年京津冀各市鋼鐵焦化行業排放量

2013年京津冀鋼鐵焦化行業污染物排放涉及天津市及河北省石家莊市、唐山市、秦皇島市、邯鄲市、邢臺市、保定市、張家口市、承德市、滄州市和廊坊市等10個城市。唐山市各污染物排放量（SO219.25萬t、NOx31.65萬 t、PM1012.04萬 t， 占 45.29%、45.47%、51.97%）均居第一。SO2及NOx排放量其次為邯鄲（占20.45%、20.83%）、天津（占6.09%、5.75%）、承德（占5.55%、5.32%）、廊坊、秦皇島、石家莊、張家口、滄州、保定；煙粉塵排放量其次為邯鄲（占17.63%）、天津（占5.37%）、秦皇島（占4.53%）、廊坊、石家莊、承德、張家口、邢臺、滄州、保定。可知，河北省的唐山、邯鄲兩市的減排空間很大。

本研究結果表明，2013年京津冀火電、鋼鐵焦化行業共排放SO272.35萬t、NOx131.99萬t、PM1030.36萬t。

3 結論

（1）2013年京津冀地區火電行業總裝機臺數為338臺，所涉及的單位為133家，在北京、天津、河北三地均有分布；2013年京津冀地區鋼鐵企業共107家、焦化企業80家，共有焦爐設備105（爐組）套，在唐山、邯鄲、邢臺三市分布較為密集。

（2）2013年京津冀地區重點耗煤行業共排放SO272.35萬 t、NOx131.99萬t、PM1030.36萬t。其中，火電行業共排放SO229.84萬t、NOx62.39萬t、PM107.20萬t，SO2、NOx、煙塵排放量分別以石家莊、天津、唐山市最高；鋼鐵焦化行業共排放SO242.51萬t、NOx69.61萬t、PM1023.16萬t，SO2、NOx、煙塵排放量均以唐山市最高，其次為邯鄲、天津市。

（3）通過2013年京津冀地區重點耗煤行業排放清單情況可知，京津冀地區大氣污染物排放地域分布不平衡，唐山、天津、石家莊、邯鄲四市重點耗煤行業在企業數量和污染物排放量上均占前四位。

（4）通過自下而上方式建立的高分辨率排放清單，對于提高污染物排放量統計數據準確程度、分析重點污染物排放源和分析大氣污染貢獻分布具有較顯著的作用，對開展有針對性的污染物減排工作意義重大。

（5）本研究建立的2013年京津冀地區重點耗煤行業排放清單，可依據2013年后推行的一系列重點耗煤行業產業調整方案進行調整和更新，是進一步開展空氣質量模式模擬研究的重要數據基礎。此外，可作為研究依據，通過減排情景模擬，與2014—2017年實際空氣質量情況進行對比，評估京津冀區域減排政策和環境治理政策的實施情況與效果。

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