应用煤制天然气防治大气污染合理性评估

陈增博,钱方圆,陈定江（清华大学化学工程系工业生态研究中心,北京 100084）

应用煤制天然气防治大气污染合理性评估

陈增博,钱方圆,陈定江*（清华大学化学工程系工业生态研究中心,北京 100084）

以京津冀地区燃煤制天然气（SNG）锅炉为对象,基于生命周期角度对其大气污染物排放进行了分析.结果显示,燃SNG锅炉全生命周期排放少于燃煤锅炉,但存在着污染向 SNG产地转移的效应.为进一步评估 SNG防治大气污染的效果,对京津冀地区燃煤锅炉改造为燃SNG锅炉,以及燃煤锅炉末端排放治理2种方式在生命周期排放、资源消耗、经济性3方面进行了对比.结果显示,在全生命周期过程中,SNG锅炉相比末端处理方式有更多大气污染物排放,但若忽略污染转移现象而只考虑京津冀地区,则SNG锅炉相比末端处理排放更少；燃SNG锅炉相比末端处理会消耗更多的能源和水资源；SNG锅炉同时需要更高的投资和成本.以煤制天然气作为防治大气污染的选择需要谨慎考虑,不宜过度发展.

煤制天然气；燃煤锅炉；生命周期评价；雾霾防治

近年来,我国空气质量恶化趋势明显,极端大气污染事件频繁发生,造成了严重的社会损失.其中,京津冀地区尤为严重［1-2］.面对着严峻的大气污染形势,国家出台了一系列政策来治理大气污染.其中,纲领性文件《重点区域大气污染防治“十二五”规划》［3］指出,在京津冀等重点区域,积极采用天然气等清洁能源替代燃煤,即称为“煤改气”政策.

在众多大气污染物排放源中,工业锅炉具有耗煤量大、大气污染物排放量多的特点,成为“煤改气”政策的重点整改对象［4］.国家为控制京津冀地区工业锅炉的污染物排放,出台了多项针对性政策［5］.然而,我国的能源禀赋富煤少气,天然气供应量不足成为制约“煤改气”政策落实的一大问题.针对气源不足的形势,国家一方面鼓励国内天然气的开采,同时着力布局天然气的进口战略；另一方面,国家也首次提出了加快推进煤制天然气的战略.2013年9月,国务院印发的《大气污染防治行动计划》［6］正式提出：“全面整治燃煤小锅炉”、“加快推进‘煤改气'工程建设”、“加快煤制天然气产业化和规模化步伐”.

煤制天然气是近年来受到广泛关注,同时引起巨大争议的一类能源替代型技术［7］.此项技术通过煤气化、甲烷化等工艺,可以将低阶煤炭转化为天然气.然而,能耗较高、CO2排放高、水资源消耗大、规模化应用技术尚不成熟等问题,使煤制天然气产业的发展在国内受到广泛争议［8-11］.在国外,煤制天然气项目争议同样存在.在全世界范围内,目前仅有一个煤制天然气项目在美国大平原煤制气厂商业化运行.对于煤制天然气项目,国外已有一些研究从技术角度、商业运行角度对其进行分析［12-14］；同时,亦有研究以生命周期评价方法,从能源效率、CO2排放角度对煤制天然气项目进行评估,并认为其不适宜大规模发展［15-18］.

综合来看,煤制天然气在国内外都受到一定争议.同时,目前尚没有相关研究从防治大气污染的角度,对煤制天然气项目进行评估.由于相关争议的存在,长期以来,国家对煤制天然气产业保持谨慎态度,对该产业施行严格准入,限制规模的规定.然而,随着大气污染形势的加剧,“煤改气”政策的落实需要充足的天然气供应,在这样的背景下,煤制天然气项目首次在一定程度上得到了国家的支持.在政策的支持下,大批煤炭企业纷纷开始规划煤制天然气项目［19］.

面对煤制天然气产业潜在的巨大产能,煤基天然气用于“煤改气”工程的治霾效果需要定量的评估.一方面,煤基天然气本身成分与常规天然气基本一致,属于相对清洁能源［20］.但在煤炭开采、煤制天然气生产等过程中,会有较多排放发生在原产地,存在污染物排放的区域间转移问题.本文基于全生命周期角度,分析煤基天然气替代燃煤在整体上能否起到大气污染物减排的效果.另一方面,对排放未达标的燃煤工业锅炉,除“煤改气”之外,增设更先进的脱硫脱硝除尘设备的末端处理方式,是同样重要的一种手段.为进一步评估煤制天然气防治大气污染的综合效果,本文将从减排效果、资源消耗、经济性三个方面,针对“煤改气”政策,与末端处理方式进行对比.

1　煤基天然气、煤炭用于工业锅炉的生命周期分析

首先,基于生命周期的角度,以每产生1GJ热量为基准,分别分析煤基天然气、煤炭用于工业锅炉的排放情况,以分析利用煤基天然气替代燃煤能否起到大气污染物减排的效果.

1.1研究对象与系统边界界定

1.1.1研究对象 排放未达标的燃煤锅炉是本文的主要分析对象.对于煤制天然气项目,选取了国内某年产 40亿 m3煤制天然气项目为参考研究对象.该项目已部分投产开工,并直接向京津冀地区供气,是京津冀地区实施“煤改气”的重要气源.

1.1.2全生命周期边界设定 SNG项目的系统边界如图1所示,其中煤制气用于燃气锅炉包括如下主要环节：（1）煤炭开采和洗选；（2）煤炭运输；（3）SNG生产；（4）SNG运输；（5）燃气锅炉燃烧.其中燃煤锅炉包括如下环节：（1）煤炭开采和洗选；（2）煤炭运输；（3）燃煤锅炉燃烧.

这里需要指出的是,煤制天然气项目中的工厂建设、建材运输、项目退役等环节,在整个生命周期中影响很小,可以忽略不计［21］.因此,本文在分析过程中没有考虑这些较为边缘化的影响因素.

图1　SNG锅炉与燃煤锅炉的生命周期系统边界Fig.4　The scale of SNG-fired boilers and coal-firedboilers in life cycle assessment

本文生命周期的分析指标主要是大气污染物排放.综合考虑京津冀地区大气污染现状,参考相关学者在城市供暖领域“煤改气”减排效果的研究［22］,为了能够全面考量大气污染物的排放状况,本文所选取的环境排放清单包括了CO、NOx、SO2、颗粒物这4种大气污染物［23］.

关于生命周期清单数据,主要分为2部分：一是排放因子参数,以工业锅炉排放因子为例,清单中包括CO、NOx、SO2、颗粒物4种污染物的排放因子,以g/GJ为单位；二是生产及运输参数,主要包括企业生产、销售、使用过程中的数据,例如SNG运输距离、工业锅炉燃烧效率等.目前相关的研究主要使用的是国外的LCA数据库,其相关参数对中国,尤其是对京津冀地区的情况未必适用.本文所需的基础数据主要来源于中国核心生命周期数据库CLCD,以及其他国内出版物,同时辅以典型企业生产的数据、及其他国内文献作为参考.清单数据的主要来源见表1.

表1　生命周期清单数据来源Table 1　Data sources of life cycle inventory

1.1.3全生命周期排放计算过程 本文在生命周期分析（LCA）的框架下,对污染物的排放量进行计算.以燃煤锅炉每产生1GJ能量所排放大气污染物的量计算过程为例,说明全生命周期排放的计算过程.根据图1边界所示,燃煤锅炉的生命周期包括煤炭开采和洗选、煤炭运输、燃煤锅炉3个模块.首先根据原煤平均热值、燃煤锅炉效率计算出每产生1GJ能量所需煤炭的量,利用所需煤炭的量乘以不同模块对应的排放因子,即可求出各模块的4种大气污染物排放的量,最后将各个模块排放量加总,即可得到燃煤锅炉全生命周期4种污染物的排放量.在全生命周期过程中,由于一部分污染排放在京津冀地区,一部分污染排放在其他地区,因此本文在关注全生命周期污染排放总量的同时,也将关注污染物排放所发生的区域,以衡量污染转移问题.

1.2清单分析

根据前文设定的系统边界,清单将包括以下5个模块（1）煤炭开采和洗选；（2）煤炭运输；（3）SNG生产；（4）SNG运输；（5）锅炉燃烧（包括燃气锅炉和燃煤锅炉）.其中锅炉燃烧将具体分为燃煤锅炉和燃SNG锅炉两类.本模型用于分析SNG及其替代选择的应用领域的生命周期评价,每个模块的数据将会在下文呈现.

1.2.1煤炭开采和洗选 中国每年消耗超过30 亿t原煤.其中,每开采1t煤,要消耗34°电和27kg原煤.另外,每吨煤的洗选要消耗3°电［24］.

1.2.2煤炭运输 燃SNG锅炉与燃煤锅炉在煤炭运输环节上有较大的差别.为了节约运输成本,煤制天然气工厂通常建设在距离煤矿坑口较近的位置.针对本文所选取的煤制天然气项目,由于煤炭产地水资源缺乏,未能在产地附近建设煤制气工厂,而是在与坑口距离170km的水资源丰富处建设工厂.其中煤炭采用铁路专线运输.而对于京津冀地区的燃煤锅炉,其所消耗的煤炭主要有3个来源：从秦皇岛港口购入；来自山西、内蒙等省份调入；京津冀地区直接开采使用.运输过程中的排放主要发生在京津冀地区内,少量发生在其他地区.运输方式方面包括铁路运输和公路运输2类.京津冀地区的煤炭以铁路运输为主,运输距离平均取 300km；由于煤炭的铁路运输线路较为完善,公路运输只占较少的一部分,影响较小,本文以典型的中型柴油运煤货车为代表.

1.2.3SNG生产 SNG生产即煤转气过程.煤基合成天然气的生产需要以下几个步骤：第1步是煤气化；接下来是气体净化和成分调节,合成气被转换成甲烷；为了使产品达到燃气管道系统的要求,在过程链的最末端,水和二氧化碳会被分离出去.根据本文选取的煤制天然气工厂的数据,生产13亿m3的SNG需要364.7万t燃料煤和516 万t原料煤.SNG生产过程中的环境排放,主要参照该项目的环评报告.环评报告显示,该项目SO2排放为 11480t/a,烟尘排放为 1307.0t/a,工业粉尘排放为792.5t/a.由于我国SNG项目商业化运营较少,暂时缺乏NOx、CO的排放统计数据,NOx、CO的排放则通过我国燃煤工业锅炉平均排放因子进行估算［21］.

1.2.4SNG运输 煤基天然气成分与常规天然气区别不大,在常温、常压下为气体,可压缩性很强,且流动性好.这些特点决定了管道是运输天然气的最合适方式.国内煤基天然气通常会选择并入已有的输气管线进行长途运输,距离较短的可能会自建管道进行输气.对于本文选取的煤制天然气项目,一期生产出的煤基天然气将主要供向北京,全部采用管道输送的方式,输送距离为359km.

1.2.5锅炉燃烧 在我国,为了与发电用大型锅炉相区别,工业锅炉指广泛应用于生产、生活、采暖等方面的各种容量、压力、温度的蒸汽锅炉和热水锅炉.中国工业锅炉量大面广,具有平均容量小、运行效率不高的特点.在我国,工业锅炉按燃料类型主要分为两类：燃煤锅炉和燃气锅炉.燃煤锅炉的效率一般在55%～75%之间,平均为69%；燃气锅炉的效率在 80%～85%之间,平均效率为83%.另外,由于工业锅炉排放大量烟尘以及 SO2和 NOx等污染物,是我国大气主要煤烟型污染源［28］.因此工业锅炉成为我国减少大气污染的主要改造对象之一.

1.3计算结果

1.3.1全生命周期排放 根据本文所界定的边界,利用清单数据,对每个模块排放的大气污染物排放量进行加总,可以计算出燃SNG锅炉、燃煤锅炉每产生1GJ能量所排放大气污染物的量.各阶段的排放见图 2,其中天然气密度取0.7174kg/m3.

图2　SNG锅炉与燃煤锅炉的生命周期排放数据Fig.4　Comparative emission results during the life cycle of SNG-fired boilers and coal-fired boilers

由计算结果的对比可知,“煤改气”后,SO2、颗粒物全生命周期污染物排放有所降低,而 CO、NOx排放稍有增加.现一步分析, “煤改气”后脱硝效果不佳,是由于SNG生产企业在煤制天然气的过程中没有额外设置脱硝装置,导致全生命周期的NOx排放情况未能得到显著改善；相对地, “煤改气”后SO2全生命周期排放显著降低,主要是由于我国目前依然有大量小型燃煤锅炉没有设置脱硫装置,因此一旦进行“煤改气”后 SO2排放会显著降低.

综合来看,将煤基天然气用于“煤改气”,一定程度上减少了大气污染物的排放.

如图3所示.对燃SNG锅炉而言,CO、SO2、NOx的排放主要来源于SNG生产过程,颗粒物的排放则更多地来源于煤炭的开采与洗选过程.而对燃煤锅炉而言,绝大多数排放都发生在锅炉燃烧环节.

图3　SNG锅炉及燃煤锅炉生命周期各阶段大气排放核算结果Fig.4　Accounting results of atmospheric emission in SNG-fired boiler and coal-fired boiler's life cycle

1.3.2污染转移效应 由于煤制天然气项目主要建设在内蒙、新疆等地,全生命周期中相当一部分排放发生在原产地,而非京津冀地区.其中,分区域的排放比例情况如图4所示.也就是说,煤制天然气项目存在着污染转移的特性.这是在将不清洁能源转化为相对清洁能源的过程中所付出的代价,也是缓解京津冀地区环境压力所进行的环境压力转移.

图4　SNG锅炉大气污染排放在不同区域的比例Fig.4　Proportion of atmospheric emissions fromSNG-fired boilers in different regions

为了定量描述污染转移效应,本文计算了污染物的转移比例,即目标地区每减排一单位污染物,在其他地区需要额外增排污染物的量.经计算,SO2、NOx、颗粒物的污染转移比例分别可达到0.237、1.482、0.564.其中当污染转移比例＞1时,说明该污染物在全生命周期会发生增排.

2　煤基天然气用于“煤改气”与末端处理方式对比

通过第一节的分析可知,燃SNG锅炉相比燃煤锅炉在全生命周期的排放更少,这证明了利用SNG用于“煤改气”政策确实可以减少大气污染物的排放,这一结论与人们的直观认识相符,也与政策制订的初衷一致.然而,当这一结论应用于具体区域时,还需要做进一步的考虑.根据相关机构的调研结果,我国工业燃煤锅炉排放达标率很低,脱硫、脱硝、除尘装置并没有大规模推广,特别是考虑到目前锅炉排放标准大幅提升的背景,燃煤锅炉减排有很大的改进空间［20］.针对某一区域内排放未达标的工业燃煤锅炉,通过增设脱硫脱硝除尘装置——即末端处理方式使其排放达标,是更直观、更常规的解决方式.这种解决方式与SNG用于“煤改气”都可以减少大气污染物的排放,但二者效果孰优孰劣需要进一步比较.

因此,为进一步分析SNG用于“煤改气”在特定区域的减排效果,还需要将其与末端处理方式进行对比.本节选取大气污染较严重的,同时也是SNG唯一应用区域的京津冀地区为代表,以京津冀地区内排放不达标的燃煤锅炉为改造对象,对两种改造情景进行对比——即所有未达标锅炉全部进行“煤改气”,以及所有未达标锅炉全部按照国家排放标准进行末端处理2种情景,以对比2种改造方式在京津冀地区总体减排效果的差异.2种改造方式的生命周期边界与第一节中的边界相一致,在计算其全生命周期排放时,也将以第一节中的计算结果为基础.

同时,为了更全面地比较两种治理方式的资源代价与经济效果,本节将在资源消耗、经济性 2个方面,针对 2种治理方式一并加以考虑,以达到客观、全面地评价煤基天然气用于“煤改气”的效果.

2.1京津冀地区燃煤工业锅炉改造情景

由于“煤改气”与末端处理的改造原理不同,对于不同规模的燃煤锅炉不一定都适用.因此需要首先筛选出京津冀地区既适合于“煤改气”,又适合于进行末端处理的工业燃煤锅炉数量,才能对SNG“煤改气”与末端处理进行对比.

2.1.1改造对象选取 根据相关研究,京津冀地区工业锅炉是大气污染的重要排放源［29］.为了改善工业燃煤锅炉行业的大气排放污染情况,国家不同部门出台了多项治理、改造政策.涉及燃煤锅炉淘汰、改造、末端处理多个方面.

结合相关政策规定,以及燃煤锅炉的特性,对改造对象进行选取.由于改造成本较高,10t/h以下的小锅炉并不适用于末端处理,有条件的要改为燃油和燃气锅炉,同时要结合旧城改造、城镇化进程改造为集中供热或并网,不具备改燃清洁能源和集中供热并网的,要发展优质型煤锅炉和生物质成型燃料锅炉［30］.另外,根据《重点区域大气污染防治“十二五”规划》,在城区范围内 10t/h以下的燃煤小锅炉也将逐渐淘汰.小锅炉面临着“不改造即淘汰”的现状.因此在本情景中,不考虑生产能力在10t/h以下的锅炉.

另一方面,对于 35t/h以上的燃煤锅炉,由于规模较大,进行“煤改气”改造的投资成本过高,只适合采用末端处理的改造方式,因此在本情景中也不予考虑［29］.而对于10～35t/h的工业燃煤锅炉,目前相关政策、规定繁多,有进行“煤改气”和末端处理两种整改方案可供选择,面临较大的不确定性.因此,10～35t/h的工业燃煤锅炉是本文情景中选取的主要对象.

2.1.2京津冀地区燃煤锅炉排放标准 对于末端处理情景,改造后原本排放不达标的燃煤锅炉的将会达到标准,其排放情况的将按照国家的排放标准进行计算,因此需要厘清京津冀各地区的排放标准.2014年7月,国家颁布了最新的《锅炉大气污染物排放标准》第三次修订稿,大幅提升了工业锅炉的排放标准.其中,燃煤锅炉的排放标准按地区为分两级：普通排放标准、重点控制区特别排放限值标准.

根据2013年环保部公布的《关于执行大气污染物特别排放限值的公告》,天津市以及河北省的石家庄、唐山、保定、廊坊四市被列为重点控制区,需要执行最新《锅炉大气污染物排放标准》中较严格的大气污染物特别排放限值标准.另外,北京市于2014年5月开始着手修订新的地方排放标准,相比国家标准更为严格.综上所述,对于3地的燃煤工业锅炉,北京市采用最为严格的自定排放标准；天津、石家庄、唐山、保定、廊坊 5市采用相对严格的大气污染物特别排放限值标准；河北其他地区则采用普通排放标准,排放标准的具体要求见表2.

表2　新工业燃煤锅炉排放标准（mg/m3）Table 1　New emission standard of air pollutants for coal-fired boilers in Beijing-Tianjin-Hebei （mg/m3）

2.1.3情景设定 根据相关机构的统计可以得到我国燃煤工业锅炉的容量分布情况.同时,根据相关文献查证,可以得到北京、天津、河北3地的燃煤工业锅炉的容量分布.进一步地,由于河北省石家庄、唐山、保定、廊坊4市需要执行不同的排放标准,需要根据当地工业煤耗数据估算出4市的锅炉容量.同时,根据《锅炉大气污染物排放标准》制订方的相关调研结果,可以确定京津冀地区10～35t/h的工业燃煤锅炉的不达标比例［20］.据此可推算出京津冀地区需要改造的燃煤锅炉数量.不同地区需改造的锅炉总容量见表3.

表3　京津冀地区排放不达标的燃煤锅炉容量Table 1　Capacity of substandard coal-fired boilers in Beijing-Tianjin-Hebei

根据上述信息,本文设置以下2个情景进行对比：以排放未达标的10～35t/h范围内的燃煤锅炉为改造对象,改造容量即为表3中的不达标容量,分别完全用于“煤改气（SNG）”、末端处理两种不同的改造方式,以确定这部分工业燃煤锅炉的减排潜力、减排区间.其中“煤改气”指将燃煤锅炉改造为燃气锅炉,并使用 SNG作为燃料.末端处理技术包括脱硫、脱硝、除尘技术.

2.2“煤改气”与末端处理极端情景结果对比

对两种情景的结果进行计算,并从减排效果、资源消耗、经济性3方面对比,计算过程数据的主要来源见表4.

表4　情景对比数据来源与参数取值汇总Table 1　Data sources and parameters of scenarios comparison

2.2.1减排效果 按照前文所设置的情景,以及需要改造的工业锅炉数量,结合第一节生命周期分析的计算结果,可计算出极端减排效果如图 5所示.

图5　减排效果对比Fig.4　Comparison in emission reduction

由图 5可见,从全生命周期角度来看,“煤改气（SNG）”在 SO2减排方面稍有优势,但会引起NOx的增排,同时颗粒物的减排量也少于末端处理,说明末端处理要优于“煤改气（SNG）”.但若只考虑京津冀地区,利用SNG进行“煤改气”效果更好,可减排 SO2、NOx、颗粒物的量分别可达到25.1,6.0,8.3万t,但会以其他地区的明显增排作为代价.

2.2.2资源消耗 煤基天然气用于“煤改气”的过程中,需要以煤为原料制取天然气,同时必须消耗大量的水资源.而末端处理方式则不会引入更多的资源消耗.根据煤制天然气项目的相关参数,可以计算出 2种改造方式对资源的消耗.经计算,“煤改气”改造方式将消耗约1亿t煤炭,以及0.84亿t水；而末端处理方式只需消耗0.34亿t煤炭. “煤改气”将会消耗更多的煤炭、水资源.这是由SNG生产过程必须消耗更多的煤炭和水资源所决定的.

2.2.3经济性 不同改造方式的经济性也是影响决策的重要因素,本文主要考虑改造投资、总运营成本2大方面来衡量其技术经济性.其中,末端处理所采用的改造技术,考虑可操作性,采用湿法脱硫、空气分级技术、电袋复合除尘3项技术进行改造.需要指出的是,由于本情景下只对锅炉运行阶段进行分析,因此在经济性分析过程不包括 SNG生产阶段.总成本包括两部分,燃料成本和运营成本,其中运营成本包括人工费用、财务费用等.相关经济性数据主要来源于文献,以及政府针对锅炉行业发布的报告［29,31-32］.在具体计算过程中,“煤改气”不需要额外的污染物脱除运行费用,末端处理则需要额外的脱除费用.每 MW锅炉改造过程的投资与费用,以及京津冀地区的总改造投资、总运营费用见表5.

表5　技术经济性对比（万元）Table 1　Comparison in techno-economics （×104 yuan）

从经济性的角度来看,“煤改气”改造方式相比末端处理,需要更高的投资额,也会产生更高的运营费用,即“煤改气”的经济性要低于末端处理.

3　结论

3.1利用煤基天然气替代燃煤,一定程度上减少了全生命周期大气污染物的排放.但是,由于SNG生产过程是排放的主要来源,全生命周期过程中存在着污染转移效应,即在SNG应用区域减排的同时会引起原产地的增排.文章以污染物转移比例衡量了煤制天然气全生命周期过程中污染转移效应,结果显示SO2、NOx、颗粒物的转移比例分别为 0.237、1.482、0.564.证明了应用煤制天然气在全生命周期起到减排效果的同时,也是一项以原产地增排为代价的特殊手段.

3.2以大气污染较严重的京津冀地区为代表,SNG用于“煤改气”的改造方式在全生命周期减排量更少,资源消耗更多,经济性更差,3方面皆不如对燃煤锅炉进行末端处理的方式.但若仅以京津冀地区的大气污染物减排为唯一目标, SNG应用于“煤改气”对京津冀地区的减排效果会更好,但同时需要承担污染转移、高资源消耗、低经济性的代价.

3.3 从全生命周期角度比较,将SNG应用于“煤改气”工程,不比对燃煤锅炉进行末端处理的方式更优,并不是一个较好的选择,应审慎发展.若以缓解京津冀地区的大气污染为唯一目标,作为一种非常规的手段,煤制天然气的应用可以起到比常规燃煤锅炉改造更好的效果,但考虑到此手段同时要承担污染转移、高资源消耗,以及低经济性的代价,不建议大规模投入应用.

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［28］ 王善武.我国工业锅炉节能潜力分析与建议 ［J］. 工业锅炉, 2005,（1）：1-16.

［29］ 薛亦峰,闫 静,魏小强.燃煤控制对北京市空气质量的改善分析 ［J］. 环境科学研究, 2014,27（3）：253-258.

［30］ 《锅炉大气污染物排放标准》编制说明（二次征求意见稿）［EBOL］.http：//kjs.mep.gov.cn/hjbhbz/bzwb/dqhjbh/dqgdwrywrwp fbz/201405/t20140530_276318.htm.

［31］ 赵钦新,周屈兰.工业锅炉节能减排现状,存在问题及对策 ［J］.工业锅炉, 2010,1（1）：1-5.

［32］ 沈桂男.煤质变化对锅炉运行经济性的影响 ［J］. 华东电力, 2005,33（3）：29-31.

Evaluation of the use of coal-based synthetic natural gas for haze prevention in China.

CHEN Zeng-bo, QIAN Fang- yuan, CHEN Ding-jiang*（Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China）.

China Environmental Science, 2015,35（9）：2615～2622

Life-cycle atmospheric emissions were assessed for the use of Synthetic natural gas （SNG） in refitted coal-fired boilers in Beijing-Tianjin-Hebei. Results show, SNG-fired boilers emit less pollution than traditional coal-fired boilers in the life cycle, while also effects a massive pollution transfer. Further analysis involves the comparison between the emissions from coal-fired boilers with a conventional treatment and SNG-fired boilers. This comparison includes three aspects： life-cycle emissions, resource consumption, and techno-economical analysis. Results show that SNG-fired boilers emit more atmospheric pollutants than the conventional treatment in the life cycle, in addition to consuming more energy and water, having a higher refit investment and operating cost. We conclude that the policy of SNG use for haze prevention should be cautiously implemented, and coal-based synthetic natural gas should not be supported overly.

synthetic natural gas （SNG）；coal-fired boiler；life cycle assessment （LCA）；haze prevention

X51

A

1000-6923（2015）09-2615-08

2015-02-09

国家“十二五”科技支撑计划课题（2012BAC03B01）

*责任作者, 副研究员, chendj@mail.tsinghua.edu.cn

陈增博（1991-）,男,吉林通化人,清华大学化学工程系硕士研究生,研究方向为能源技术评价.