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纸上谈兵误国事 指标治霾行不通

2020-05-28 09:40:01

来源:省钢协信息中心

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近日,国家大气污染防治攻关联合中心副主任、中国工程院院士贺克斌在生态环境部召开新闻发布会时表示,京津冀及周边地区秋冬季大气重污染频发的根本原因,是“超出环境容量50%以上的高强度的排放”。
这个“根本原因”不仅很难让人相信,也不符合客观事实。确定大气环境容量是区域规划环评和企业审批环评中的一项主要任务,通过环评审批的企业必须是满足污染物总量排放要求,才能容许开工。这些年在各地“铁腕治霾”的压力下,火电、钢铁、化工等行业经过不断提标改造,大部分企业实现世界最高的超低排放水平,其实际排放量远远低于当初的环评许可排放量,按道理应该释放出更大的环境容量,怎么现在又出来个超出50%的排放强度?如果目前真是区域排放强度过大导致雾霾控制不住,只有两种可能,一是过去的环评工作全部失效,二是超低排基本没有发挥作用。
 企业“超低排放”的实施是这几年治理大气污染的主要手段,由于大量的投入和相对严格的监督,对总的在指标上的主要污染物减排是起到明显的作用。到2019年8月,京津冀地区PM 2.5与2013年比下降了47.2%,SO2下降60%以上,NOx也一直在下降。这些指标看起来都很好,各地也看到一些大气环境的改善,所谓“高强度”排放是把各地政府和企业的努力全盘否定了。
 指标上的污染物排放显然是减少了,那为什么雾霾还那么严重,特别是今年春节期间,大部分活动处于停顿状态,只有部分工业在维持运转,雾霾仍然铺天盖地而来?把指标污染物排放的总量加起来乘以十倍都不可能有这么多的颗粒物!很明显,雾霾是在空中二次生成的,为什么会生成?是什么条件改变了,让排放出的气体都不能扩散,而变成颗粒物了?为什么十多年前,工厂黑烟滚滚,柴油车、黄标车黑烟直冒,冬季也没有这么重的霾?必须认识到此时治理雾霾的理论与技术都出现了偏差。

 如果只看环评报告书和监测报告,的确会给人燃煤电厂、工业排放烟气中只有烟粉尘、SO2、NOx三项污染物的感觉,但只要亲身去燃煤电厂、工业排放源去交流,不难知道,排放的物质远不只这三项,而且在深度减排硫硝尘这三项指标污染物的过程中,带来的副产物对雾霾的影响,已经超过了这三项污染物本身。

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现在控制二氧化硫排放的主要技术措施是湿法脱硫,即通过石灰浆液喷淋烟气进行脱硫。这项技术实际上是一项国际成熟技术,但国内引进后,为了省事,取消了烟气升温设备(GGH),使得湿度很大的烟气低温低空排放,可凝结颗粒物富集,结果导致了2013-2014年震惊世界的雾霾大爆发。这方面山东省科学院的周勇研究员做了详细的研究 (周勇,雾霾大暴发的根本原因: 湿法脱硫取消GGH引发PM2.5粒数暴增,《科学与管理》,2019年第2期)。随后,电厂开始推行超低排放,即对湿法脱硫排出的白色烟雾进行进一步的治理,采用湿电除尘等技术,进一步降低二氧化硫和(可过滤)颗粒物的排放,2015年开始电厂石膏雨和北方地区严重雾霾的情形得到缓解。实际上,烟气升温设备(GGH、MGGH)也并未解决了湿度很大的烟气低温高空二次凝结问题。

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减少氮氧化物排放的技术主要是选择性催化还原技术(SCR)法,即通过利用氨气,将一氧化氮等还原为对大气没有多少影响的氮气和水。但在处理过程中,未参与还原反应的氨气通过粉煤灰、脱硫废水、雾滴等被携带排出烟道,排至大气(苏跃进,周念昕,氨法脱硝未参与还原反应氨气产生的氨排放,《科学与管理》,2019年第6期),造成大气中的氨含量升高。去年五月,法国几位科学家在国际学术刊物《大气化学与物理》发表论文指出,2011年到2015年中国东部地区二氧化硫和氮氧化物分别下降了37.5%和21%,而大气中氨盐含量增加49%。氨是大气中唯一的碱性物质,能够使二氧化硫、氮氧化物氧化生成的酸性产物转为硫酸铵、硝酸铵气溶胶,加速气态污染物向颗粒物转化。超低排放的氮氧化物标准是50毫克/立方米。为了达到这一标准,电厂/工业企业往往需要过量喷氨才行,这导致更多的氨通过多种形式逃逸到空气中。但通过不同途径的氨逃逸几乎没有被监管。此外,汽车尾气氨法脱硝过程、农业用氨也导致氨逃逸增加。

颗粒物排放的控制主要是用布袋除尘或静电除尘,为了实现超低排放,大部分电厂/工业企业增加了湿式电除尘器,这应该是目前国际上最好的烟气净化设施之一,成本也很高。但湿式电除尘设备不能解决烟气湿度问题,对可凝结颗粒物(气溶胶)的削减也不在监测之中,因为目前的颗粒物标准里没有包括可凝结颗粒物(CPM)。大量的小粒径(小于PM1.0)可凝结颗粒物排到空中后,由于比表面积大,容易在空气中聚集生成PM2.5或PM10的大颗粒。大气中化学物质与水分子作用后形成分子团簇;并在生长过程中吸附各种污染物分子生长为较大的气溶胶颗粒,逐渐形成雾霾。

从上面的介绍可以看出,尽管目前电厂/工业企业的三项烟气排放指标都实现了超低,也采用了很好的设备,但“按下葫芦起了瓢“,所采用的烟气治理技术和排放控制指标的缺陷带来严重的负作用,抵消了大部分的大气治理效果。首先是湿法脱硫导致烟气湿度增加,可凝结颗粒物富集,让烟气直接排出巨量的雾霾因子,大大压缩大气环境容量(而不是一些专家说的工业强度过大,直接排放超过环境容量);第二是使用SCR技术去除氮氧化物,使得大气里的氨含量上升,加速大气中颗粒物的形成;第三,颗粒物标准里没有包括可凝结颗粒物,而这部分颗粒物(气溶胶)正是雾霾形成的核心。尽管把颗粒物排放指标降到世界最低,但控制指标里的颗粒物只是可过滤颗粒物,和雾霾的关联却远小于可凝结颗粒物。

此外,各地电厂/工厂排出的白色烟羽所挟带的含盐水汽也是气体污染物转变成颗粒物的最重要的推手之一。一个60万千瓦煤电机组,冷却塔排放水量约12,960吨/天,湿法脱硫后的烟囱排放水量约3,387吨/天,还有各工业排放源的水汽排放。这些水蒸汽含有大量可凝结颗粒物,在静稳大气条件下很难扩散出去,形成水蒸汽气溶胶,使得局部的云层增厚、湿度增加、污染物无法自由扩散。 

在2019年11月中国大气环境科学与技术大会报告中,中国工程院资深院士任阵海整理了部分国内监测数据,在达到超低排放标准的电厂排出的烟气里,可凝结颗粒物的平均值是13.93毫克/立方米,高于目前超低排放颗粒物(可过滤颗粒物)标准10毫克。更为关键的是,可凝结颗粒物因为超细(PM1.0以下),其粒数成千上万倍于可过滤颗粒物,而且很难沉降。其在大气中不断累积,一旦空气湿度增加,就吸湿增长,导致雾霾爆发。

遗憾的是,一些所谓的专家还是在传统的、指标上的污染物减排上转圈,而没有去深入探讨这几个指标之外,其它可能导致雾霾爆发的更本质原因。固然有知识和思维的局限性,个人的偏见,更有利益集团的影响,但雾霾久治不愈,以致影响亿万人健康和整个社会经济发展。仅仅针对烟粉尘、SO2、NOx三项污染物实施超低乃至近零减排,根据并不成熟的技术路线创建行业A类企业,必然是缘木求鱼、刻舟求剑。

建议措施:

1、采用冷凝装置等减少水汽(低温湿烟汽)排放污染,降低水汽中的各类溶解盐和非溶解物。

2、控制并减少烟气中可溶性盐、硫酸盐、有机物等可凝结污染物排放。

3、加快相关技术研发,尽快进行国内湿法脱硫、SCR脱硝技术局部改造,或研发干法脱硫、脱硝新技术,实现合理替代。

4、改变燃烧方式,尽可能采用纯氧燃烧,减少烟气量和不完全燃烧产物。