【財(cái)新網(wǎng)】專欄作家 陶光遠(yuǎn)（中德可再生能源合作中心履行主任）2015年12月1日，北京市產(chǎn)生了自有PM2.5監(jiān)測值公布以來最嚴(yán)重的一次大氣污染，局部地區(qū)大氣中PM2.5的濃度到達(dá)了1000微克/立方米以上，能見度只有幾十米。以后，我發(fā)表了一篇文章《別分析了！世紀(jì)大霾的主要緣故就是它！》，指出京津冀地區(qū)的各省市，冬天大氣污染的主要污染源是散煤焚燒采暖。
在我們的工作中，讓大家最為詫異的發(fā)現(xiàn)就是：河北省大的大氣污染源不是工業(yè)污染源，而是農(nóng)村住宅的采暖小燃煤爐/鍋爐——即燃煤土暖氣，而這項(xiàng)污染物，集中在冬天排放。

中國北方上千年來都是用土炕采暖。在城市，因?yàn)槿松捷^高，在上世紀(jì)初逐步轉(zhuǎn)為燃煤爐，現(xiàn)在大部份已轉(zhuǎn)為集中供暖，熱源為熱電聯(lián)供站或者燃煤燃?xì)忮仩t房。近年，這些燃煤鍋爐普遍得到了不同程度的污染物排放治理，污染物排放或者多或者少在降落。而泛博的中國北方農(nóng)村從上千年前到20世紀(jì)末，冬天絕大多數(shù)家庭都是燒炕采暖。記得“文革”時(shí)我哥哥高中畢業(yè)后“上山下鄉(xiāng)”，回我母親的老家陜西省周至縣（周至縣是陜西省關(guān)中地區(qū)較富裕的縣，陜西省關(guān)中地區(qū)一直有“金周至，銀戶縣，中間夾了個(gè)爛眉縣”一說）插隊(duì)務(wù)農(nóng)。我寒假時(shí)去看我哥哥，他教我高中的數(shù)學(xué)和物理，我給他做飯。灶就與土炕相連，做飯時(shí)的熱煙氣，就順便加熱了炕；燒灶火用的主要是玉米秸稈，玉米芯燃值高，燒水做主食時(shí)舍不得用，炒菜的時(shí)候要旺火才用。晚上臨睡前再在炕底下用一把玉米秸稈，把炕燒熱一點(diǎn)兒。煤太貴了，用不起。

直至本世紀(jì)初，跟著人民人生水平的提高，中國北方農(nóng)村的農(nóng)民才開始從燒炕采暖逐步改成用小型燃煤鍋爐——俗稱土暖氣（大部份）或者燃煤爐（少部份）采暖。在2005年后，土炕采暖改成土暖氣采暖到達(dá)高潮，現(xiàn)在用炕采暖的農(nóng)村家庭已很少。這類家庭用的小燃煤爐/鍋爐采暖模式，就是所謂的“散煤焚燒采暖”。

過去用土炕采暖，農(nóng)村每一家每一年燒幾百千克農(nóng)作物秸稈。而現(xiàn)在用土暖氣采暖，農(nóng)村每一家一般每一年要燒3-5噸平均熱值約為5000大卡的煤。而且大多數(shù)燃煤是煙煤，因而在短短的幾年間，散煤焚燒采暖接踵成為中國北方各地冬天最大的污染源。
依據(jù)德國的經(jīng)驗(yàn)，在中國的小煤爐或者土暖氣中焚燒煙煤，因?yàn)榉贌怀渑妫济簾煔庵衅骄蠹s700毫克/立方米的顆粒物和估量平均超過2000毫克/立方米的二氧化硫。其中，煙氣中顆粒物的平均濃度是現(xiàn)在河北省工業(yè)和供暖燃煤鍋爐煙氣中顆粒物平均濃度的十幾倍，更是燃煤發(fā)電廠煙氣中顆粒物平均濃度的幾十倍。焚燒煙氣中有如斯高的顆粒物的緣故是，煙煤中所含煤焦油的比例較高，為5%至15%。如果焦油在爐膛中焚燒不完整，在高溫下就會以氣體狀況通過煤煙排出，煤煙的溫度下降后，其中的煤焦油又凝結(jié)成液滴，這類液滴就是我們看到的煙囪中冒出的濃濃的煤煙。但實(shí)際上，煙氣中的顆粒物含量波動極大。在爐子里的焚燒溫度較高時(shí)，焦油的焚燒充沛，煙氣中殘留的煤焦油比例較低；反之，煙氣中殘留的煤焦油比例就較高。在晚上“封火”后，在爐膛上部承當(dāng)封火功能的煤炭，基本上處于干餾狀況，估量一半以上的煤焦油都進(jìn)入到煙氣中了，這時(shí)候候，煙氣中的顆粒物含量會到達(dá)幾千毫克/立方米，乃至上萬毫克/立方米。這類現(xiàn)象用肉眼就可以看出來，即晚上封火后，煙囪里冒出的煤煙尤其濃——濃濃的都是煤焦油。
需要說明的是，這類煤焦油凝結(jié)構(gòu)成的液滴狀顆粒物的毒性尤其大，其中包含高致癌物苯并芘。
河北省有3000多萬人口棲身在農(nóng)村、城中村和城鄉(xiāng)接合部，有大約1000萬個(gè)家庭，現(xiàn)在是用家用小型燃煤鍋爐/爐采暖，全部冬天要焚燒大約4000萬噸上下的煤炭，燒的大部份是便宜的煙煤。如果燃煤煙氣中平均含大約700毫克/立方米的顆粒物，則每一年焚燒4000萬噸燃煤，顆粒物的排放量就約為：700毫克顆粒物/立方米煙氣x10，000立方米煙氣/噸煤x40，000，000噸煤/年=280，000，000，000，000毫克顆粒物/年=280，000噸顆粒物/年。在河北省的所有污染源中，這是現(xiàn)在獨(dú)一超過10萬噸顆粒物/年的污染源。
固然這個(gè)估量其實(shí)不準(zhǔn)確，但也其實(shí)不高。每一年焚燒散煤4000萬噸，按煤炭中煤焦油平均含量為7%計(jì)，就是280萬噸煤焦油，如果其中的10%排入到煤煙中，就是28萬噸。思考到晚上封火時(shí)用的煤中大多數(shù)煤焦油都排入到大氣中，應(yīng)當(dāng)說這個(gè)估量其實(shí)不算高。
這4000萬噸焚燒排出的二氧化硫，按河北省散煤的平均硫含量為1%計(jì)算，就會到達(dá)好幾十萬噸。
因而，雖然散煤焚燒僅僅占河北省全部煤炭損耗的10%上下，然而因?yàn)槠浞贌龝r(shí)污染物排放的濃度高，因而其排放的顆粒物和二氧化硫，占全部煤炭焚燒所排放的50%上下。思考到這4000萬噸煤是在冬天采暖期的大約5個(gè)月內(nèi)焚燒的，因而，在這個(gè)期間，散煤焚燒排放的顆粒物和二氧化硫的排放量確定都超過排放總量的50%。
2016年年底的45天，石家莊市全市的污染企業(yè)停工，汽車也單雙號行駛，結(jié)果大氣污染依然特別嚴(yán)重，也證明了散煤焚燒是冬天最大的大氣環(huán)境污染源。
在中國，因?yàn)槿济涸谶@些小型燃煤爐/鍋爐焚燒不充沛，不但造成燃煤煙氣中的污染物排放較高，而且熱效力很低，只有30%-50%。能源效力低，不但增添了能源損耗和相關(guān)的費(fèi)用支出，也由于增添的煤耗使得大氣污染物和二氧化碳過量排放。


順便說一句，2015年至2016年冬季，北京市的散煤焚燒估量為400萬噸上下，約為河北省的1/10，也確定是北京市占總量超過50%的顆粒物和二氧化硫污染源。按單位疆土面積計(jì)算，北京市平原上的散煤焚燒強(qiáng)度乃至高于河北省（北京市的平原土地面積不到7000平方千米，而河北省的平原土地面積超過10萬平方千米）。
人們已注意到了，在非采暖季，京津冀地區(qū)的空氣質(zhì)量有了顯明的改良。然而在采暖季，空氣質(zhì)量幾近沒有改良，乃至感覺在惡化。緣故很為難，散煤采暖污染的治理其實(shí)不順利。因?yàn)檗r(nóng)村人生水平的提高，人們花得起錢買更多的煤了，為了提高室內(nèi)的舒適度，焚燒了愈來愈多的散煤。許多家庭的室內(nèi)氣溫，原來只有攝氏10~14度，現(xiàn)在則提高到了攝氏16~20度。要了解，室內(nèi)溫度每一上升1攝氏度，燃煤損耗就會增添6%上下！因而，最近幾年來，散煤焚燒采暖的煤耗一直在增長。
但這個(gè)污染責(zé)任其實(shí)不在燒散煤的家庭——這些家庭大部份是農(nóng)民家庭。問題出在燃煤裝備和焚燒的煤炭上。
我們與德國作個(gè)對比。德國是一個(gè)能源資源以煤炭為主的國家，硬煤與褐煤的資源都特別豐厚。德國歷史上也是一個(gè)以散煤焚燒采暖為主的國家。在二次大戰(zhàn)之前，大部份家庭采取小型燃煤爐/鍋爐采暖（德國之前為何不燒炕，這是個(gè)謎），只有城市的少數(shù)家庭采取集中供暖。二次大戰(zhàn)后，因?yàn)橹袞|的便宜石油以及原蘇聯(lián)和北海天然氣的發(fā)現(xiàn)和大量進(jìn)口，德國的許多家庭才改成燃油或者天然氣采暖。然而，在原西德的大氣污染基本得到治理的1992年，德國仍有約16%的家庭焚燒固體燃料，其中至關(guān)大的比例是焚燒用褐煤（生煙最大的煤）做的型煤，其余的焚燒生物資。須要指出的是，焚燒生物資只是在焚燒煙氣中沒有二氧化硫，而顆粒物的排放與燃煤并駕齊驅(qū)。
然而，德國長時(shí)間以來特別關(guān)注下降小型家用固體燃料采暖爐/鍋爐的污染物排放，并提高焚燒效力。這也是德國國家科研機(jī)構(gòu)弗朗霍夫鉆研院的長時(shí)間科研題目和技術(shù)服務(wù)內(nèi)容。在上世紀(jì)60年代，德國出產(chǎn)的小型家用固體燃料采暖爐/鍋爐的焚燒煙氣顆粒物排放量標(biāo)準(zhǔn)上限即為150毫克/立方米；到上世紀(jì)90年代，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的上限已降到75毫克/立方米；從2015年1月1日起，更是降到了20（大功率）~40毫克（小功率）/立方米，這在中國，已到達(dá)了燃煤發(fā)電廠的標(biāo)準(zhǔn)，只有京津冀地區(qū)家用小型燃煤爐/鍋爐煙氣中顆粒物排放濃度的1/20上下。而所焚燒的型煤用低硫褐煤作為原料，在焚燒時(shí)，褐煤所做的型煤中的大部份硫會與鈣鎂離子結(jié)合生成硫酸鹽，固化在煤灰中，使得煙氣中的二氧化硫含量進(jìn)一步下降，煙氣中的二氧化硫含量只有京津冀地區(qū)散煤焚燒煙氣中二氧化硫平均含量的1/10上下。


德國住宅采暖模式的變化趨勢
需要注意的是，京津冀地區(qū)的散煤污染源，是在上世紀(jì)末才呈現(xiàn)的，本世紀(jì)開始才驟然增長成為冬天京津冀地區(qū)的主要大氣污染源?，F(xiàn)在京津冀地區(qū)使用的大多數(shù)家用小型燃煤爐/鍋爐，焚燒煙氣中的顆粒物平均濃度，都在幾百毫克/立方米。與德國相比，中國小燃煤采暖爐/鍋爐的污染物排放水平后進(jìn)了半個(gè)世紀(jì)。這是今天散煤焚燒采暖造成京津冀冬天嚴(yán)重污染的根本緣故。固然，出產(chǎn)者和市場監(jiān)管者的責(zé)任，不能推到消費(fèi)者——泛博農(nóng)民的身上。


德國和中國的散燒煤小鍋爐
為了減少焚燒散煤釀成的大氣污染，近年，京津冀地區(qū)的政府部門主要采取了兩種策略：
1）焚燒由無煙煤壓抑的型煤（煤球）。無煙煤里的煤焦油含量低，因而在焚燒時(shí)排放出來的焦油顆粒物比起煙煤就大大減少。河北省的許多地區(qū)對無煙煤壓抑的型煤（煤球）進(jìn)行了津貼，激勵(lì)燒散煤的家庭使用。然而每一噸無煙煤煤球的價(jià)格比煙煤貴了好幾百元。思考到全省每一年焚燒4000萬噸上下的散煤，如果全體補(bǔ)貼，每一年就要補(bǔ)貼上百億元，這是個(gè)繁重的財(cái)政負(fù)擔(dān)。然而，如果不補(bǔ)貼，許多家庭就會繼續(xù)燒煙煤。如果節(jié)制煙煤的銷售，那個(gè)工作量和難度可想而知。
2）“煤改氣”或“煤改電”。天然氣和電力的單位能源價(jià)格，是燃煤的好幾倍，這無疑會大大增添采暖的能耗支出。一個(gè)家庭一年增添幾千元的采暖能耗支出，不管是由誰來承當(dāng)，都是一筆巨大的財(cái)政負(fù)擔(dān)。像北京這樣較為富裕的地區(qū)，財(cái)政還能夠負(fù)擔(dān)，至于河北這樣不是很富裕的地區(qū)，如果讓處所政府來承當(dāng)這筆巨額的支出，就特別難題了，由于這比津貼老百姓購買無煙煤煤球的支出還要高出一至兩倍。
治理散煤焚燒的污染，從長遠(yuǎn)看，要根治仍是要采取無煤化采暖。在河北，最好的辦法是采取電力采暖，由于冬天下夜半的采暖高峰，恰是華冬風(fēng)電多余的高峰；同時(shí)，電力采暖，沒有燃?xì)獠膳贌裏煔庵械牡趸镂廴締栴}。然而條件是房屋需要做較好的保溫改造，否則采暖費(fèi)用會太高。河北農(nóng)村的房屋絕大多數(shù)沒有做保溫措施，散熱功率很大。如果對農(nóng)村住宅進(jìn)行有效的保溫改造，可以下降60%-80%的采暖能耗。這樣，燃煤改成電力采暖的同時(shí)，節(jié)省建筑的采暖能耗，能耗損用就不會增添，乃至?xí)p少。一個(gè)100平方米的農(nóng)村建筑，進(jìn)行節(jié)省60%-80%采暖能耗的改造，要花費(fèi)上萬元甚至幾萬元，具體的花費(fèi)需要通過示范項(xiàng)目才能較準(zhǔn)確地測定。這項(xiàng)工作，如果與新農(nóng)村建設(shè)結(jié)合，或許會找到很好的融資模式。無非這已超過了本文討論的范疇。
建筑保溫改造+“煤改電”是個(gè)投資較大的解決方案，至于全部河北省來講，雖然長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益好，但需要較長的時(shí)間周期。
而散煤清潔焚燒，卻是可以在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，本錢也對比低。目前在政府的支撐下，正在緊張地進(jìn)行這方面的技術(shù)開發(fā)和示范工程，進(jìn)展順利。在這方面，因?yàn)橛械聡鴦倮慕?jīng)驗(yàn)可供鑒戒，因而我對項(xiàng)目的勝利持樂觀態(tài)度。
散煤焚燒污染的問題如果得以解決，京津冀地區(qū)的大氣污染治理，就勝利了一半。一個(gè)小爐子，卻是京津冀地區(qū)大氣環(huán)境的最大污染源，同樣成為河北省治霾的最大工程！我之前真是萬萬沒想到。我的中國和德國同事沒有一個(gè)人想到。真是沒有調(diào)查就沒有發(fā)言權(quán)啊！