民用固体燃料燃烧排放污染物研究现状

路 飞

（上海大学环境与化学工程学院，上海 200444）

生物质燃料和煤（通称为固体燃料）具有分布广、价格低、便于获取等优点，在地区农村及城市郊区被寻常使用，用于烹饪与取暖等[1]。这些一般都为不完全燃烧，而且烟气也没有经过处理，就直接排放出大量有机污染物，对环境质量、气候变化及人体健康等方面，形成巨大的威胁。有研究表明，民用炉灶的污染物排放因子（Emission factor,EF）比工业锅炉燃烧的EF高出两个数量级[2]。然而，不同方法和不同研究人员对同一源的排放估计值存在差异[3]。目前，相关的EF报道集中在发达国家，不能直接适用于发展中国家。因此，对民用固体燃料燃烧过程的污染物排放的研究成为重点，本文正式针对这一紧迫任务，对现有的民用燃烧研究状况进行综述。

1 民用煤燃烧

煤炭在燃烧的过程中，会排放出大量的污染物质，主要包括有PM2.5、有机碳（OC）、BC以及PAHs等，对环境空气质量造成严重影响，同时也危害人体健康[4]。民用燃煤排放的污染物及其对人类健康与环境的危害程度，可能会比工业煤炭燃烧排放的更高更严重。无论是实际燃烧还是实验室模拟燃烧，都表明煤燃烧的燃烧效率低，污染物排放量大。家庭煤炉还存在着，不完全燃烧、不具有烟气处理装置、甚至露天燃烧等情况。当前，对民用燃煤的污染防治办法：使用无烟煤；使用新制式型煤；研发新型煤炉。

2 民用生物质燃烧

生物质在燃烧过程中能过释放出大量的有害物质，主要包含颗粒物、挥发性有机物（VOCs）以及含氮有机物等。据报道，中国农村地区47.6%的家庭使用生物质燃料，19.0%的家庭使用生物质燃料取暖[1]。民用炉灶的燃烧条件差，排放出大量污染物，对区域和全球环境质量以及气候变化具有严重影响。与此同时，由于民用生物质燃烧多发生在室内，致使室内的污染物浓度升高，居民长时间暴露于其中，会引发一系列疾病（包括肺癌），严重影响其身体健康。据报道，与通风良好的厨房相比，长期使用环境较差的厨房，患肺癌的风险增加49%[5]。

3 民用固体燃料燃烧研究方法与难点

研究燃烧源排放的方法分为两类，分别为实际燃烧采样和实验室模拟燃烧采样。煤的性质与燃烧条件是导致煤燃烧产生不同类型与弄得的污染物的重要因素。煤的热解过程主要分为三个部分，分为别煤炭热解，焦油燃烧，焦炭燃烧[6]。民用煤炭燃烧具有诸多的复杂性：煤炭的复杂性；燃烧条件的复杂性；燃烧过程的复杂性。

正是民用燃煤的复杂性，致使目前关于民用燃烧的污染物排放因子的研究之间，存在较大的差异性。而要理解这些差异，就需要从燃烧本质上研究民用燃煤污染物排放规律。

生物质燃烧机理主要基于生物质的纤维素、半纤维素和木质素主要成分的热解（热分解）。由于化学结构不同，其分解温度不同，纤维素降解温度在 240～350°C，木质素降解在 280～500°C。生物质热解过程可以分为以下三个阶段：1）干燥阶段，这一阶段主要是完成生物质中水分的去除；2）挥发分析出阶段，热解主要的化学反应都在这一阶段发生，生物质中的纤维素、半纤维素和木质素发生分解和重组，导致1,5-缩醛键C—O—C断裂，形成CO2、CO、CH4和酚类等化合物[7]，这一阶段有羰基化合物开始生成；3）碳化阶段，经过脱挥发分的生物质半焦，在高温厌氧条件下芳环化和石墨化最终形成焦炭。

4 总结与展望

本文对国内外的民用固体燃料燃烧的研究现状以及研究方法和难点，进行了综述。随着社会对环境质量与人类健康的重视，民用燃烧所带来的环境污染问题日益重视。目前的工作重点，应该放在燃料类型以及燃烧温度对燃烧过程的污染物排放特征的影响上，这样便可以更好的解决这一类的污染问题。