當前，民用散煤主要用于居民生活采暖和炊事?；谖覈鞘泻袜l(xiāng)村居民生活用能現(xiàn)狀，地級及以上城市建成區(qū)居民采暖多以集中供熱供暖為主，炊事以電、氣為主。在鄉(xiāng)村、城鄉(xiāng)結(jié)合部居民采暖和炊事用能呈現(xiàn)多樣性和復(fù)雜性，以秸稈、薪柴、煤炭為主，且取決于當?shù)啬茉吹目色@得性。在煤炭可獲得區(qū)，居民采暖、炊事以煤炭為主。而且隨著居民家庭收入的提高，相對于常規(guī)的生物質(zhì)能，人們更傾向于選擇熱轉(zhuǎn)換效率較高的煤炭作為采暖、炊事用能。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，煤炭是北方農(nóng)村主要的生活用能來源，占生活能源消耗的55%。然而，相對于電力、鋼鐵、建材、化工等工業(yè)領(lǐng)域的高效、集約、可控，民用散煤利用具有量大面廣、低空排放、污染物難以控制、監(jiān)測監(jiān)管困難等特點，是當前燃煤污染的重要來源。據(jù)不完全統(tǒng)計，1噸散煤燃燒排放的污染物量是火電燃煤排放的5-10倍。因此，民用散煤治理是我國煤炭清潔高效利用的重要環(huán)節(jié)，也是我國環(huán)境治理的主要抓手。當前，隨著科學技術(shù)的不斷進步，民用散煤清潔化利用技術(shù)層出不窮，包括：民用潔凈煤制品替代（其中，民用潔凈煤制品主要有優(yōu)質(zhì)無煙煤、蘭炭、民用潔凈焦、無煙潔凈型煤和半焦型煤等）、“好煤 好爐”、集中供熱供暖、以電代煤、以氣代煤等。然而，各項技術(shù)的成熟度、經(jīng)濟性、環(huán)境影響等大相徑庭。本論文基于各項技術(shù)的現(xiàn)狀調(diào)研，采用雷達圖，客觀科學評估各項技術(shù)，為相關(guān)技術(shù)的推廣應(yīng)用、切實有效地推進民用散煤的清潔化提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

2.1  民用散煤的定義及現(xiàn)狀

本報告所稱民用散煤是指城鄉(xiāng)居民以家庭為單位，使用常規(guī)民用爐（灶）具，采用正燒或反燒方式，用于家庭采暖供熱、炊事等方面的煤炭產(chǎn)品。據(jù)調(diào)研，由于我國無煙煤資源較少，當前我國民用散煤煤質(zhì)多以煙煤為主。而煙煤只適合于裝有消煙除塵、脫硫脫銷設(shè)備的工業(yè)鍋爐或窯爐。鑒于爐膛溫度低、燃燒不充分、無污染物控制設(shè)備等原因，常規(guī)民用爐具燃用煙煤污染物排放量遠大于工業(yè)鍋爐、窯爐。加之，我國民用散煤市場魚龍混雜、民用散煤煤質(zhì)政府監(jiān)督監(jiān)管不足等，民用散煤中不乏劣質(zhì)煤、高硫煤，加劇了民用散煤燃燒的環(huán)境污染。民用散煤的清潔化是其治理的關(guān)鍵。

2.2  民用散煤清潔化利用技術(shù)簡述

2.2.1  推廣民用潔凈煤制品

目前，市場上可用于民用的潔凈煤制品包括經(jīng)過洗選的優(yōu)質(zhì)無煙煤、蘭炭（半焦）、民用潔凈焦、潔凈型煤。無煙煤是煤化程度最大的煤，固定碳含量高，為90%以上，揮發(fā)份低，為10%以下，無膠質(zhì)層厚度，熱值約為6000-6500千卡/千克，密度大、硬度大，燃點高，燃燒時不冒煙。經(jīng)過洗選加工后達到低揮發(fā)分、低硫、低灰、高發(fā)熱量等指標要求的無煙煤產(chǎn)品可以作為民用潔凈煤制品。據(jù)調(diào)研，無煙煤作為民用潔凈煤制品在京津冀地區(qū)已經(jīng)得到推廣應(yīng)用。蘭炭，也稱半焦，是煤炭經(jīng)過中低溫干餾之后，生產(chǎn)的固定碳>82%，揮發(fā)份<4%，灰份<6%，硫<0.3%，水份<10%，粒度為15-25mm、最大不超過30mm的煤炭產(chǎn)品，主要用于代替焦炭(冶金焦)而廣泛用于化工、冶煉、造氣等行業(yè)，在生產(chǎn)金屬硅、鐵合金、硅鐵、硅錳、化肥、電石等高耗能產(chǎn)品過程中優(yōu)于焦炭。近年來，在北京、山東等地作為民用潔凈煤制品替代現(xiàn)有民用散煤取得一定成果。民用潔凈焦是將劣質(zhì)原煤輔以固硫、助燃、增碳復(fù)合助劑，經(jīng)高溫干餾制得的民用潔凈焦。與現(xiàn)用散煤相比，其燃燒后SO₂排放量降低75%，粉塵排放量減少了96%，氮氧化物排放降低70%，在山西太原地區(qū)進行初步推廣，結(jié)果表明：民用潔凈焦炭的使用可有效保護大氣環(huán)境，減少霧霾成型條件，有效控制采暖期燃煤污染。潔凈型煤包括潔凈無煙煤型煤、蘭炭型煤，即以無煙煤、蘭炭末為原料，添加助燃劑、固硫劑、粘合劑、防水劑等添加劑，通過機械方法加工成型的煤制品。目前作為潔凈煤制品替代民用散煤已經(jīng)在京津冀、山東等地推廣。

2.2.2  煤爐匹配，清潔排放

針對我國民用散煤煤質(zhì)多樣性的特點，對不同煤質(zhì)的煤選配不同爐具，煤爐匹配，實現(xiàn)民用散煤燃燒的清潔排放。即：1）若民用燃煤選用煙煤，配套的爐具必須選擇采用反燒式燃燒結(jié)構(gòu)，裝有多次進風供養(yǎng)裝置，與傳統(tǒng)爐具相比燃燒更充分，燃燒效率和熱能利用率更高，采暖效果好，燃煤污染物減排效果明顯的爐具。目前在天津市、河北省部分地區(qū)已經(jīng)開展試點，居民認可程度較高。2）若選擇傳統(tǒng)爐具，必須配套使用本文2.1所提到的潔凈煤制品。

2.2.3  集中供熱供暖    

集中供熱供暖是集中集團式供暖，集中供熱系統(tǒng)包括熱源、熱網(wǎng)和用戶三部分。集中供熱供暖是目前我國大部分城市居民供熱供暖的主要方式。作為工業(yè)鍋爐的重要組成部分，熱電站鍋爐供熱質(zhì)量高，易于實現(xiàn)科學管理和污染物減排等，以熱電站為熱源的集中供熱供暖是煤炭清潔高效集約利用的重要途徑，也是條件成熟地區(qū)實現(xiàn)民用散煤治理的有效手段。在國家大力推進煤炭清潔高效利用的當前，集中供熱供暖鍋爐正在通過安裝高效脫硫、除塵設(shè)施，改用天然氣、電、新能源或潔凈煤，加速淘汰落后鍋爐，提升污染治理水平，工業(yè)余熱、余能回收利用等方式實現(xiàn)清潔供熱供暖。

2.2.4  其他能源替代   

除了燃煤清潔化及配套適宜的爐具之外，民用散煤治理也可以通過以其他能源替代的方式進行，如以電代煤、以氣代煤等。以電代煤是指以電能為能源，采用專有設(shè)備將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軄頋M足需要的供熱供暖方式。以氣代煤是指以燃氣為燃料提供熱能來滿足需要的供熱供暖方式。清潔能源替代目前北京市大力推廣以電代煤、以氣代煤，將民用散煤治理與清潔能源供應(yīng)體系構(gòu)建相結(jié)合，已實現(xiàn)合理優(yōu)化調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、有效減少污染物排放的目的。

3.1  研究方法

本文采用雷達圖的方法，定性和定量相結(jié)合，對當前我國典型民用散煤潔凈化技術(shù)，從經(jīng)濟性、技術(shù)成熟度、環(huán)境影響、資源可獲得性、市場前景五個方面進行綜合評估，1）繪制雷達圖，直觀表述各項技術(shù)的情況，分析其優(yōu)勢與劣勢；2）構(gòu)建基于雷達圖平均面積和平均周長的綜合評價函數(shù)，通過定量核算，給出各項技術(shù)的綜合評價結(jié)果。

3.2  指標選取與取值

本文選取產(chǎn)業(yè)生命周期、技術(shù)成熟度、SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5排放系數(shù)、資源可獲得性、單位熱值售價分別作為衡量各項技術(shù)經(jīng)濟性、技術(shù)成熟度、污染物減排、資源可獲得性、市場前景的定量指標。各指標的取值依據(jù)分別為：

1）產(chǎn)業(yè)生命周期，按照各項技術(shù)所處的產(chǎn)業(yè)生命周期賦值，具體賦值標準：初創(chuàng)期，1；成長期，2；成熟期，3；衰退期，1。

2）技術(shù)成熟度，按照各項技術(shù)的技術(shù)成熟情況進行賦值，具體標準為：參照美國國防部的《技術(shù)成熟度評估指南》。

3）環(huán)境影響，根據(jù)《民用煤大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南（試行）》、《生物質(zhì)燃燒源大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南（試行）》、相關(guān)學術(shù)文章相關(guān)數(shù)據(jù)測算。

4）資源可獲得性，按照各項技術(shù)所需資源的可獲得性進行賦值，具體標準為：原煤、生物質(zhì)成型燃料，5；特殊煤種、以原煤為原料的煤制品，4； 以煤炭產(chǎn)品為原料的煤制品，3；二次能源、天然氣，3。

5）單位熱值售價，單位為元/GJ。

各指標具體取值詳見表1。

3.3  指標值無量綱化

對上述表1中取值，按照公式（1）對各指標值進行無量綱化。

按照上述無量綱化，各項技術(shù)相關(guān)指標對比值匯總?cè)绫?。

3.4  綜合評價模型構(gòu)建

4.1  雷達圖繪制

按照表2數(shù)據(jù)，各項技術(shù)的雷達圖如圖4-1~4-9。

由圖4-1~圖4-9可知，用優(yōu)質(zhì)無煙煤替代散煤實現(xiàn)清潔化的優(yōu)勢主要為其技術(shù)成熟、產(chǎn)業(yè)化程度高、百姓接受程度高、NO_x減排效果明顯，但是我國優(yōu)質(zhì)無煙煤資源有限，相對于其他散煤清潔化利用技術(shù)，在滿足環(huán)保要求的前提下，其SO₂、PM₁₀、PM_2.5減排效果較差。用蘭炭替代散煤實現(xiàn)清潔化的優(yōu)勢主要為其售價易被百姓接受、NO_x減排效果明顯，技術(shù)相對成熟，但是可用于民用的蘭炭的原料煤資源有限，僅分布于陜西神木、新疆部分地區(qū)，而且蘭炭用于民用領(lǐng)域時間較短，不構(gòu)成產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，其SO₂、PM_2.5減排效果一般、PM₁₀減排效果較差。用民用潔凈焦替代散煤實現(xiàn)清潔化的優(yōu)勢主要為百姓易于接受、NO_x減排效果明顯，技術(shù)相對成熟、SO₂減排效果好，但是民用潔凈焦目前尚處于典型示范階段，并未產(chǎn)業(yè)化，且PM_2.5、PM₁₀減排效果一般。用潔凈型煤替代散煤實現(xiàn)清潔化的優(yōu)勢主要為售價易被百姓接受，NO_x減排效果明顯、生產(chǎn)技術(shù)較成熟，但是其一般以蘭炭末和無煙末煤為原料，資源可獲得性稍差 ，PM_2.5、PM₁₀減排效果一般，SO₂減排效果較差。若以當前民用散煤為燃料而以高效節(jié)能爐具為燃燒器來實現(xiàn)民用散煤的清潔化，優(yōu)勢在于居民可接受程度高、資源獲得性強、NO_x、SO₂減排效果明顯，但是其技術(shù)剛完成工業(yè)化示范、推廣，還未進入產(chǎn)業(yè)化階段，PM₁₀、PM_2.5減排效果較差。由于民用散煤大部分用于居民冬季采暖，若以集中供暖的方式替代分散采暖實現(xiàn)民用散煤的清潔化，優(yōu)勢在于其技術(shù)成熟，已步入產(chǎn)業(yè)化階段，資源可獲得性強，SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5減排效果明顯，百姓可接受程度高。若用電代替煤炭成為民用炊事和采暖的主要能源，其優(yōu)勢為SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5減排效果明顯，但是其冬季采暖費用高，百姓不易接受，且其對發(fā)電量、輸電網(wǎng)等基礎(chǔ)配套要求嚴格，目前的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還遠不能滿足其要求。若以天然氣代替煤炭成為民用炊事和采暖的主要能源，其優(yōu)勢在于SO₂、PM₁₀、PM_2.5減排效果明顯，但是其采暖價格較高，百姓接受程度一般，且我國天然氣資源量較少，進口量逐年增大，另我國天然氣管網(wǎng)不足以滿足民用天然氣的要求，民用天然氣的供應(yīng)還未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。若以生物質(zhì)成型燃料替代民用散煤實現(xiàn)清潔化，優(yōu)勢在于我國農(nóng)村秸稈等生物質(zhì)資源豐富，百姓的接受程度高，SO₂減排效果明顯，但是生物質(zhì)成型燃料的生產(chǎn)技術(shù)還不是很成熟，未進入產(chǎn)業(yè)化，且其PM_2.5、PM₁₀減排效果一般，NO_x減排效果較差。

4.2  各項技術(shù)綜合評價結(jié)果

按照綜合評價模型對各項技術(shù)的綜合評價值進行核算，結(jié)果如表4。

由表4可知，通過雷達圖綜合評價，各項技術(shù)對于實現(xiàn)民用散煤清潔化綜合評價排序為：集中供暖>優(yōu)質(zhì)無煙煤替代>生物質(zhì)成型燃料替代>潔凈型煤替代>推廣高效節(jié)能爐具>民用潔凈焦替代>蘭炭替代>以氣代煤>以電代煤。

綜上，集中供暖是實現(xiàn)我國民用散煤清潔化、防治霧霾的最有效技術(shù)，以優(yōu)質(zhì)無煙煤替代因其技術(shù)發(fā)展成熟、替代成本低、供應(yīng)水平高，可作為我國民用散煤清潔化的優(yōu)先推廣技術(shù)。生物質(zhì)成型燃料替代、潔凈型煤替代、推廣高效節(jié)能爐具等是當前我國民用散煤潔凈化的可選技術(shù)。相比較，民用潔凈焦、蘭炭可作為民用散煤清潔化儲備技術(shù)來發(fā)展。而以氣代煤、以電代煤替代則是我國民用散煤清潔化的必然方向，現(xiàn)階段需要政府給予強有力的政策引導(dǎo)與扶持，降低居民側(cè)用電成本，強化相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等。

本論文給出民用散煤的定義，通過我國民用散煤清潔化利用的現(xiàn)狀調(diào)研、雷達圖定量核算等，得出以下結(jié)論：

（1）當前我國民用散煤清潔化利用技術(shù)包括以潔凈煤制品替代、推廣高效節(jié)能爐具、集中供暖、以電代煤、以氣代煤、以生物質(zhì)成型燃料替代等6個方面的技術(shù)。其中，潔凈煤制品包括優(yōu)質(zhì)無煙煤、蘭炭、民用潔凈焦、潔凈型煤。

（2）選取以優(yōu)質(zhì)無煙煤替代散煤、以蘭炭替代散煤、以民用潔凈焦替代、以潔凈型煤替代、推廣高效節(jié)能爐具、集中供暖、以電代煤、以氣代煤、以生物質(zhì)成型燃料替代為典型技術(shù)，采用雷達圖分析的方法，繪制各項技術(shù)的雷達圖，厘清各項技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢。建立綜合評價模型，對各項技術(shù)進行綜合評價認為，對于實現(xiàn)民用散煤的清潔化，各技術(shù)的綜合評價排序為：集中供暖>優(yōu)質(zhì)無煙煤替代>生物質(zhì)成型燃料替代>潔凈型煤替代>推廣高效節(jié)能爐具>民用潔凈焦替代>蘭炭替代>以氣代煤>以電代煤。

（3）在我國當前的發(fā)展和技術(shù)水平下，集中供暖是實現(xiàn)我國民用散煤清潔化的最有效技術(shù)，優(yōu)質(zhì)無煙煤替代、生物質(zhì)成型燃料替代、潔凈型煤替代、推廣高效節(jié)能爐具相輔相成構(gòu)成的多元化民用潔凈煤體系是實現(xiàn)我國民用散煤清潔化的現(xiàn)實選擇。民用潔凈焦、蘭炭可作為儲備技術(shù)而發(fā)展。以氣代煤、以電代煤則是我國民用散煤清潔化的必然發(fā)展方向。