目前,我国仍有68%的农村人口使用固体燃料(生物质与煤炭)进行采暖和炊事,其中约7440万户家庭使用低效炉具和劣质散煤供暖,其燃烧产生的PM2.5和炭黑在空气污染物中占比为32%和53%。

虽然国家积极推广高效低排的生物质与燃煤炉具,但对其节能减排效果缺乏系统评估,对其排放特性与新型清洁炉具的设计与开发缺乏深入研究。因此开展生物质炉具和燃煤炉具的污染物排放特性研究并据此设计开发具有节能减排效果的清洁生物质炉具和燃煤炉具是十分必要的。

在大量实地测试与实验室测试与分析的基础上,设计开发的生物质炉具与燃煤炉具,有效控制了污染物排放,提高了生物质能和煤的燃烧效率与热性能,从而降低了其能源消耗。对山东省两个清洁炉具和燃料推广示范点不同炉具和燃料组合形式下室内外污染物排放进行了实地测试分析,并对炉具燃烧特性和排放特性进行了研究,确定了采暖炉具污染物排放因子。

研究表明该示范点所推广的炉具燃料消耗量的增加导致烟气排放中污染物排放总量随之增加,其燃烧性能和减排效果尚需进一步提升;该炉具虽大幅度降低了室内空气污染,但是室内空气质量依然没有达到国家和世界标准。对四种代表性的炉型和三种燃料进行了实验室交叉测试与研究,分析了炉具结构等因素对污染物排放的影响关系。研究表明：反烧炉具结构、多段式燃烧、功能区分装置、新型水暖系统和低氧低温燃烧区的设置将会有效降低NOx、PM2.5和SO2等主要污染物的排放。同时根据实验室测试分析结果,设计开发了一款高效低排炊事采暖炉具。

论文根据实地测试研究数据以及当地人炊事习惯等因素,设计开发并试制了一款适用于东北地区的生物质炊事炉具。实验室测试表明,该炉具能量消耗降低7.39%,CO排放降低约48.76%,PM2.5总排放量降低76.21%，达到了良好的节能减排效果。采用实地测试与实验室测试等方法分析研究了生物质炉具与燃煤炉具主要污染物排放特征并进行了新型清洁炉具的开发设计,提高了炉具的燃烧效率与热性能,降低了污染排放，研究成果将对我国高效低排清洁炉具的推广提供数据与技术支撑。