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一個環(huán)保工程師眼里的霧霾真相
進入21世紀，我國的大氣治理力度逐年加大，有關部門公布的空氣污染物指數(shù)總體趨勢是不斷下降。前瞻產業(yè)研究院發(fā)布的《2015-2020年中國大氣污染治理行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》顯示，2012年，全國工業(yè)廢氣排放量635519億立方米(標態(tài))，比上年減少5.8%，工業(yè)廢氣排放量首次出現(xiàn)了下降;集中式廢氣排放量36832.3億立方米(標態(tài))。2013年，全國工業(yè)廢氣排放量61.34萬億立方米，同比下降3.48%。
工業(yè)廢氣排放近幾年是逐年下降的，但事實上，雖然今年夏天出現(xiàn)罕見的藍天白云，但總體上，卻是霧霾越來越嚴重，尤其在冬天。
霧霾的主要原因我們真的清楚了嗎?
要找到霧霾的主因，就要從我國的能源結構入手。普通人通常很少接觸能源、石化、煉鋼等行業(yè)，所以對環(huán)保，他們通常的感覺就是汽車尾氣、污水排放、甚至亂扔垃圾之類，事實上，雖然這些也是環(huán)境污染的一部分，但不是主要的。
為什么這樣說呢?中國汽車擁有量雖然增長很快，但跟美國等發(fā)達國家比起來還是不多的，發(fā)達國家汽車多年前就有很高的擁有量，但也沒有出現(xiàn)象我國這樣嚴重的霧霾。汽車和餐飲的排放跟燃煤比起來，也只是很小一部分。不論汽車還是餐飲，顯然不足以造成如此嚴重的霧霾。
其實，要找到霧霾主要來源，其實也不難，就是看我們主要的能源來源于哪里，就很容易找到霧霾的真正原因。排放導致霧霾，這點不可否認。
中國的火力發(fā)電占總發(fā)電量的80%左右，而水力發(fā)電僅占百分之十幾，核電、風能、光能等新能源發(fā)電僅占百分之幾，由此可見，火電站是我國主要能源提供者，而火電幾乎全部都是以煤為燃料。而鋼鐵、水泥、石油這些重污染行業(yè)，無一例外地都需要燃煤，即便是我們汽車燃油的生產，也是需要煤提供能源或原料，這些所有行業(yè)，也都需要消耗電力，而電力，80%左右來源于煤。
從數(shù)據(jù)來分析，一噸煤產生的二氧化碳約2.5噸，我國2013年煤消耗量約35億噸，約產生二氧化碳87.5億噸。2014年汽油消費量約1億噸，柴油消費量約1.6億噸，全部燃燒產生的二氧化碳約8億噸，不到燃煤產生二氧化碳的10%，而燃煤廢氣除了二氧化碳之外，還有煙塵等雜質，廢氣比例來看，顯然燃煤占絕大部分。
所以，中國超過80%的能源來源于煤，也可以就此推出80%左右的廢氣排放來源于煤。煤是主要污染來源。
煤是主要污染來源，這點是毫無疑問的，這點柴靜在片中也提到。柴靜甚至提出了減少煤的消耗，提高天然氣比例的措施(這個觀點其實也是有問題的)。
但作為一個能源消耗大，能源結構以煤為主的“多煤、少氣、缺油”的國家，短期內停止用煤，甚至僅僅是減少到一半，都是不可想象的。那直接導致全國大范圍缺電，對經濟的打擊不言而喻。
環(huán)保上我們做了多少?
實際上，近年來，針對燃煤火電、化工、采暖的潔凈燃燒技術已經發(fā)展非�？�，脫硫、脫硝已經成為必備設備，到2015年，幾乎所有的火力發(fā)電廠都裝備了脫硫和脫硝設備，這些比起十幾年前相比是非常大的進步。氮化物也是產生霧霾的原因之一，所以今年夏天的藍天白云，很大程度上得益于今年全國大部分火電廠都投運了煙氣脫硝設備，大大減少了氮化物排放。
燃煤大戶電力行業(yè)，二氧化硫和氮化物的排放確實大幅度減少，這是我們不能忽略的事實。
目前火電廠幾乎100%都裝了脫硫設備，大部分裝了脫硝設備。近些年來，各火電廠為環(huán)保投入的資金數(shù)以千億計，并且根據(jù)有關部門提供的排放物指標的檢測數(shù)據(jù)，確實在下降，從這個角度說，環(huán)保部門的排放物逐年下降的說法似乎有了證據(jù)。但為什么總體來看，霧霾依舊越來越嚴重?是哪里出了問題?
從本世紀以來，我國火電廠開始在煙氣排放末端加裝脫硫設備，業(yè)內稱脫硫島，并且在近幾年又開始進行脫硝改造，即去除煙氣中影響大氣污染得氮化物。到2015年，火電廠脫硫和脫硝基本普及。
問題在于：環(huán)保部門一直在關注排放煙氣的多少，而忽視了煙氣的溫度與濕度才是問題所在!
脫硫設備打了折扣?
霧霾的產生，主要來源于排放的煙氣，不論是根據(jù)常識，還是專業(yè)的試驗都可以證明，煙溫越高，煙升越高，越容易擴散。同時，煙氣溫度直接影響煙氣的濕度，濕度越大的煙氣，越難以擴散，也越容易形成霧霾。所以，煙氣的溫度對于擴散有非常重要的影響。
上個世紀，由于我國沒有安裝煙氣脫硫設備，火電廠煙氣排放溫度在130-150℃之間，在這個溫度下的煙氣屬于干煙氣，容易擴散，不易形成霧霾。這種情況下，雖然大量含硫含氮化物的煙氣排放到大氣中，但通常不會導致煙氣在低空聚集。
這就是為什么大家記憶中的童年都是白天藍天白云，晚上星光燦爛。那時雖然沒有這么復雜的環(huán)保設備，但是煙氣排放溫度高，不容易形成霧霾。
為了控制酸雨，本世紀以來，提高了環(huán)保要求，引進國外的脫硫技術，煙氣脫硫開始在火電廠普及。
我國能源消耗主要是燃煤，最大的燃煤用戶是電廠鍋爐。電廠鍋爐全部上了煙氣脫硫，并且超過90%是濕法脫硫，濕法脫硫之后的煙氣溫度在30-50℃左右的，濕度在100~200g/Nm3(克/標方)，而我國大氣的平均濕度僅為9g/Nm3，鍋爐濕法脫硫排煙濕度為大氣平均濕度的10倍以上，溫度比脫硫前低80-100℃�？偭可峡矗磭嵜喝紵凉穹摿驘煔鈳С�1噸水估算，我國燃煤鍋爐煙氣濕法脫硫每年向大氣排放約40億噸的水蒸氣。按照煙囪設計規(guī)范，由于污染霧濃度降低，脫硫后防腐濕煙囪通常只有原來干煙囪高度的一半，煙囪高度降低、濕度增大，使排煙難以擴散。
脫硫不是從國外引進的先進技術嗎?為什么引進后不行了呢?問題出在哪兒呢?
根據(jù)國外經驗，濕法脫硫島通常需要加裝煙氣再熱器(業(yè)內稱GGH，Gas gas heater)，將煙氣溫度抬升到80度以上排放。采用80度以上高溫煙氣排放，這在不少發(fā)達國家是排放硬性標準。例如，德國的《大型燃燒設備法》規(guī)定，煙囪入口溫度不得低于72℃;英國規(guī)定排煙溫度不得低于80℃，日本規(guī)定排煙溫度在90-100℃。采用GGH加熱煙氣的工藝是國外早已成熟的技術，但在我國卻大面積出現(xiàn)了新的問題，就是系統(tǒng)堵塞，導致系統(tǒng)無法正常運行。
原因在哪兒呢?主要是兩點：1、脫硫公司或者因為沒有吃透技術，或者為了節(jié)約成本，對脫硫工藝和布置進行了不恰當?shù)暮喕�。例如，國外的流程是，脫硫后的煙氣需要除霧，除霧后的煙氣從脫硫塔進入煙氣再熱器的下部進行換熱，這樣可以保留較長的煙道，以便除霧不盡的含有石膏液滴的煙氣充分沉降，不至于堵塞設備。國內幾乎所有的脫硫后的煙氣都是從GGH(煙氣再熱器)上部直接進入，這樣固然可以簡化煙道布置，節(jié)約投資成本，但是，由于石膏液滴除霧不完全，或運行時吸收塔液面控制不好，由于重力影響，導致石膏漿液很容易在煙氣再熱器上部附著，造成設備經常堵塞，設備無法正常運行。2、部分設備的選型或質量存在問題，比較典型的是除霧器選型不當或質量不好，導致除霧余量不夠，效果不好。
引進的技術沒有吃透，在設計、制造等方面存在問題不少，設備的運行故障頻發(fā)。之所以造成這種局面，也存在政策上的原因，國家劃定了總體完成脫硫脫硝的時間表，但對各企業(yè)而言，脫硫是個很大的投入，越晚上脫硫，成本越低。這就造成了全國在要求的時間節(jié)點到來之前，短期內大量上脫硫項目，遠遠超出市場承受力。一窩蜂上脫硫。一時間，國內大大小小脫硫公司紛紛冒出，甚至有不少脫硫公司實際上是幾個人，幾張桌子的皮包公司。在這種亂象之下，不出問題，也不可能了。
煤改氣能避免霧霾嗎?
柴靜的《穹頂之下》有個隱含觀點，燃煤是污染主因，減少煤的使用量就可以避免大氣污染嗎?答案是否定的。
天然氣燃燒增加了排煙濕度和氮氧化物總量。天然氣所含顆粒物和二氧化硫低，一直是作為大氣治理的措施之一，煤改氣對于減少顆粒物和二氧化硫排放量有利，卻增加了排煙濕度和氮氧化物排放量。計算表明，每立方米天然氣燃燒會排放其兩倍體積的水蒸氣，并且因為燃燒溫度高產生的氮氧化物含量比燃煤高，由于設計標準問題，天然氣燃燒的煙囪更低，北京有許多小區(qū)采暖天然氣鍋爐排放煙囪就在居民樓頂。按照我國年天然氣消耗量1600多億立方米估算，每年天然氣燃燒產生的水蒸氣量超過3200億立方米，相當于向大氣排放水分接近3億噸。
此外，鋼鐵、熱力鍋爐、有色金屬、氧化鋁、化工、餐飲等行業(yè)也都在向大氣大量排水分，這些水分與排放的煙氣一起，更容易形成霧霾。
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