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      1. 一個環保工程師眼里的霧霾真相

        時間:2024-09-06 20:11:10 環保工程師 我要投稿
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        一個環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總體趨勢是不斷下降。前產業研究院發布的《2015-2020年中國大氣污染治理行業市場前與投資戰略規劃分析報告》顯示,2012年,全國工業廢氣排放量635519億立方米(標態),比上年減少5.8%,工業廢氣排放量首次出現了下降;集中式廢氣排放量36832.3億立方米(標態)。2013年,全國工業廢氣排放量61.34萬億立方米,同比下降3.48%。

          工業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,所以對環保,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,但跟美國等發達國家比起來還是不多的,發達國家汽車多年前就有很高的擁有量,但也沒有出現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。

          中國的火力發電占總發電量的80%左右,而水力發電僅占百分之十幾,核電、風能、光能等新能源發電僅占百分之幾,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,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,也都需要消耗電力,而電力,80%左右來源于煤。

          從數據來分析,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展非?欤摿、脫硝已經成為必備設備,到2015年,幾乎所有的火力發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,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,各火電廠為環保投入的資金數以千億計,并且根據有關部門提供的排放物指標的檢測數據,確實在下降,從這個角度說,環保部門的排放物逐年下降的說法似乎有了證據。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,不論是根據常識,還是專業的試驗都可以證明,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℃。總量上看,按噸煤燃燒濕法脫硫煙氣帶出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?

          根據國外經驗,濕法脫硫島通常需要加裝煙氣再熱器(業內稱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,這在不少發達國家是排放硬性標準。例如,德國的《大型燃燒設備法》規定,煙囪入口溫度不得低于72℃;英國規定排煙溫度不得低于80℃,日本規定排煙溫度在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了新的問題,就是系統堵塞,導致系統無法正常運行。

          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,或者為了節約成本,對脫硫工藝和布置進行了不恰當的簡化。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。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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