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        濕法脫硫真的致霾嗎霧霾元兇大爭議

        濕法脫硫真的致霾嗎 霧霾元兇大爭議

             

            

        (本文首發于
        2017年9月7日《南方周末》)

        質疑源于兩年前一篇爆紅網文《環保工程師眼里的霧霾真相》。

        爭論引起了決策層的重視。2017年7月,一份內參上呈國務院,隨后獲得批示。8月23日,環保部為此組織專家研討會,焦點正是干濕法脫硫。

        追溯到20年前,干濕法的爭議早已有之,論點則有所不同。

        “干法有干法的用途,濕法也有濕法的用途,技術可以多元化,其中收錄的技術,企業可以根據自身減排目標與經濟性考量,實現超低排放?!?

        污染和開學一起到來,2017年9月1日晚間,北京空氣質量達到重度污染。

        環保部在當天舉辦了發布會,京津冀大氣污染治理方案首次從年度分解到半年,PM2.5不降反升的城市將要問責市委書記。

        發布會上,大氣污染起因又受到熱議:為治理污染而上馬的火電廠濕法脫硫設施,會加劇污染嗎?

        對濕法的質疑源于兩年前一篇爆紅網文《環保工程師眼里的霧霾真相》,此文引發了口水戰,而與濕法對應的新型干法脫硫工藝,受到資本的熱捧和關注。

        爭論引起了決策層的重視。2017年7月,一份內參上呈國務院,隨后獲得批示。8月23日,環保部為此組織專家研討會,焦點正是干濕法脫硫。

        二氧化硫不僅本身會帶來酸雨,還是PM2.5的前體物。所謂脫硫,其實就是把煤炭等燃燒產生的大量二氧化硫固定下來,減少排放。

        干濕法***直接的差異,是脫硫過程中是否需要水。在濕法中,水的作用主要是溶解二氧化硫,為后續的化學反應提供更******的環境。

        環保部組織的座談會上,既有論據充分的“批濕派”,也有堅定的“挺濕派”。與會者包括浙江大學能源學院教授高翔、國電環境保護研究院院長朱法華、華電電力科學研究院研究員李壯、南開大學環境科學與工程學院教授馮銀廠和山東大學化學與化工學院教授朱維群等。

        濕法被質疑的***主要原因是煙囪里排出的煙氣“為自己帶鹽”——批濕派認為脫硫過程中產生了鹽,而大量可溶于水的鹽被水汽帶走了,這些鹽會形成顆粒物,排放到空氣中,成為PM2.5的重要來源。

        批濕法有數據為證。李壯在2015年發表了一篇論文,通過跟蹤研究一臺煤粉爐發現,除霧效果不佳的濕法脫硫裝置可增加PM2.5排放量。

        朱維群認為,煙氣中的二氧化硫降下來了,但對PM1.0以下的顆粒及水溶性物質無效。他測算,我國燃煤鍋爐煙氣濕法脫硫每年向大氣排放的40億噸水汽中,鹽量達到5600萬噸,“可能超過三種常規污染物的總和”。

        如此驚人的數據,一些業內專家卻并不認同,他們反駁的理由是,水蒸氣中帶走的鹽量很有限。馮銀廠對南方周末記者說,水溶性鹽的含量測定應有大規模監測和研究,不能只測定某個企業、某個運行狀況未知的機組。

        在朱法華看來,批濕派專家們可能把水和水蒸氣的概念混淆了:“水里帶有可溶性鹽,但是水蒸氣是不能溶解鹽的,煙氣中約99.6%的水是水蒸氣,只有0.4%左右的水是液態水,即能夠溶解鹽的液滴?!备鶕麑﹄姀S煙氣中液滴成分的測量,其溶解鹽的濃度與脫硫漿液、脫硫廢水也有很大的不同。

        同樣參會的高翔認為,濕法脫硫50攝氏度左右的煙氣溫度不足以揮發。

        對此,朱維群則回應稱,除了液滴可以溶解的那部分鹽,還有被水汽“夾帶”著一起排放出來的鹽,實際上煙氣起到了攪拌作用,讓液滴和水汽充分混合在一起,氣液無法真正區分。因此,他所提到的“溶解”并不完全是物理意義上的溶解于水,也指“夾帶”的過程。

        除了為自己“帶鹽”,環保工程師的“真相”網文也提到了濕法脫硫溫度低、濕度大、煙囪低等不利于污染物擴散的因素。

        朱法華對南方周末記者表示,不能簡單定性而論,他通過公式計算發現擴散和煙氣與環境溫度差值有關。濕法脫硫的煙溫在45-50攝氏度,溫差越大,煙氣抬升高度越高,所以夏季環境溫度高,溫差小,不利于煙氣抬升;冬季則相反,有利于抬升煙氣?!耙虼嗽诖蠖喽镜陀?0攝氏度的北方實際是更利于煙氣擴散的?!?

        至于濕度,朱法華認為,北方電廠裝有冷卻塔,排放的水汽是煙囪排放水汽的4-5倍,冷卻塔已經存在100年以上,但是并未對周圍空氣產生影響,而北方的水汽蒸發量遠高于南方。

        “100年前的工業與目前的工業沒有可比性?!敝炀S群對此回應,電廠冷卻塔不能說對環境沒有影響,只是因為循環水的鹽濃度較低,在沒有大量煙氣存在的條件下,蒸汽中的鹽濃度更低。

        幾輪爭辯未見高下。“從各個方面證明,濕法脫硫是應該改進了,但是難度比較大?!迸鷿衽芍鲝??!皾穹ú恍枰倪M或挽救,甚至都談不上挽救,這種技術在國內外都很成熟,更是國外主流的脫硫工藝?!蓖衽苫貞?。

        主張火電濕法脫硫致霾的國際中國環境基金會總裁何平與宣稱電力治霾有功的中國電力企業聯合會專職副理事長王志軒還曾一正一反,在網絡上先后五次隔空喊話。

        9月1日的環保部新聞發布會上,環保部大氣環境管理司司長劉炳江對爭論擺出了數據:

        濕法脫硫是燃煤電廠脫硫的主要技術,日本濕法脫硫占98%,美國占92%,德國占90%,******平均占85%。濕法脫硫和干法脫硫有不同的領域,大型燃煤機組基本都采用濕法脫硫,小型的則采用干法。

        也有專家形容這場爭辯“不在一個跑道上”?!澳銈冋f的太專業了我聽不懂?!痹谝淮螛I內討論上,一位“老環?!币矊逎募夹g問題直搖頭。

        實際上,追溯到20年前,干濕法的爭議早已有之,論點則有所不同。

        1990年代初,為應對酸雨,國內開始大范圍增加脫硫裝置。據一位熱電廠廠長回憶,當時***早是干濕法并行,但他們漸漸發現干法的不安全因素較大。

        ***常見的傳統干法是鈣法,即往煙道里噴氧化鈣粉。這名廠長回憶,氣體和固體化學反應慢、效率低,此外大量藥劑物料重力太大,大于煙氣流速的推動力,使得煙氣流速受到一定限制,帶不起太多的藥粉,物料發生垮塌,淤積通道。

        更危險的是這會帶來一定的安全隱患,“太重的煙氣不僅未從煙囪里冒出,反而從爐膛觀察口噴出,工人受傷時有發生?!?

        這種說法也得到另一位業內人士的證實:“對電力行業來說,安全比利潤效率都重要,用非主流的技術要擔風險,所以推行濕法后濕法工藝的占有率自然就會傾斜?!?

        據朱法華回憶,從1992年到2002年,中國電廠開始大規模安裝脫硫設備,成為了工藝試驗場,“基本上匯集了全******的脫硫工藝,雙堿法、氧化鎂法、氧化鈉法、海水法、爐內噴鈣法、活性炭吸附法等等”,一家日本企業還將電子束脫硫工藝帶到成都熱電廠。

        試驗十年后,綜合投資運行成本、安全因素、脫硫效率、運行是否穩定等因素,***終得以留存的是一系列濕法工藝和以煙氣循環流化床為代表的干法脫硫,其中應用***多的就是石灰石-石膏濕法脫硫。

        此后,濕法工藝江湖地位逐漸穩固,到國家“十一五”期間徹底占據了霸主地位。根據國電環保研究院******數據,2015年,火電行業脫硫工藝中,各種濕法脫硫占據的總比例為97.26%,干法僅為1.81%。

        對批濕派而言,這組數據似乎也是另一個能令人信服的理由:國內大批量改造鍋爐以濕法脫硫的時間,恰好與霧霾天氣爆發的時間吻合——2011年秋,霧霾天氣頻發成為公眾熱議話題。

        關于時間同步的觀點,挺濕派認為“屬于巧合”,PM2.5問題早已有之,只是在2011年因美國大使館監測數據和微博的傳播,才引發公眾重視。

        馮銀廠認為,濕法脫硫存在的一些問題,和早期脫硫裝置的工藝水平、運行狀況、管理水平都有關系,“如果使用狀況不好,問題就多”。

        朱法華則更加直白,“低價中標和偷工減料導致工程本身出現問題?!彼忉?,從脫硫設備的大小、材料、厚度上,都有做文章的情況,比如脫硫設備的直徑減小導致煙氣流速快反應不充分,又如除霧器用塑料板代替了穩定的鋼板導致日后變形影響使用效果等。

        這一問題在行業內早已是不爭事實。朱法華介紹,早期上馬脫硫脫硝設備時,如果按照2005年國家環??偩止嫉摹痘痣姀S煙氣脫硫工程技術規范 石灰石/石灰-石膏法》中濕法脫硫排放煙氣的霧滴濃度應不大于75mg/m3的標準,大多數電廠是超標的。這不僅帶來了石膏雨,也意味著排放的其他顆粒物可能更多。

        隨著超低排放的實施,濕法脫硫煙氣中的霧滴濃度已越來越低,普遍小于25mg/m3,甚至低于10mg/m3,極大地減少了顆粒物的排放。

        爭論之下,一些新派干法技術正在興起。2017年8月15日,在煙臺市南部供熱中心,兩臺采用“AO干法”(大氣協同超低處理技術)脫硫脫硝工藝的燃煤鍋爐正在運行。

        上海華信國惠環??萍加邢薰緹熍_辦事處總經理周新棟在這里迎來送往著一批又一批考察團,包括需要改造脫硫脫硝設備的企業、電力和環保領域的官員、專家和媒體。

        據周新棟介紹,兩臺100蒸噸的鍋爐已經運行了一個采暖季,處理后的煙氣中二氧化硫和氮氧化物都達到了超低排放的要求。不同于老式的鈣法,AO干法運用了“吸附+氧化”原理,可以快速、******地將二氧化硫和氮氧化物轉化為硫酸鹽與硝酸鹽,并吸附在協同反應劑表面,同時達到脫除硫、氮的目的。

        新式干法不止AO干法一種,朱維群也提出了******氣相煙氣脫硝技術。據朱維群介紹,這種技術采用了不同的催化劑,但同樣“滿足環保部超低排放要求”。此外,還可根據電廠、水泥廠及其他高溫煙氣需要處理的廠家要求,分別使用或部分使用,“特別適合于電廠的脫硫脫硝改造和未預留脫硫脫硝改造空間的老電廠”。

        與濕法致霾的“帶鹽”爭議對應,新派干法一大賣點是“煙氣帶出的水汽及所含無機鹽量大為降低”。

        另一個賣點是“零費水和無廢水”。華信國惠在提供給參觀者的資料中稱,以河北為例,火電、鋼鐵、水泥三大行業采用濕法脫硫年耗水量約2.9億噸,相當于20個西湖水量。不僅耗水量大,廢水也難處理。

        不過,新型干法尚待更多實踐論證。到2017年底,華信國惠的AO干法將會覆蓋煙臺市區1/3的供暖鍋爐,目前在全國有七十多臺中小型燃煤鍋爐。盡管如此,AO干法目前仍局限于中小型鍋爐,想要從既有的濕法市場中分得一杯羹并不容易。

        研發者坦言,包括AO干法、******氣相煙氣脫硝技術、活性焦法等新型干法工藝都存在一些弊端。以活性焦法為例,其投資較大、廢料處理起來相對復雜。這也是來考察企業的擔憂,考察團來來去去幾撥,對這種新技術持保守態度的不少,山東華泰集團熱電廠總經理李永生就是其中一個。

        李永生的熱電廠使用干式的爐內噴鈣法脫硫近十年,因高成本***終在2015年底選擇了濕法脫硫改造,“從我們用的情況看,要想達到超低排放的標準,干法實在太難太難,需要高價購買含硫量低于0.6%的低硫煤才能實現?!备脑鞚穹ê?,熱電廠的運行成本也降低到每年兩千多萬元。

        對新派干法望而卻步的原因,還有李永生不確定AO干法的催化劑成分到底能否提高脫硫效率,“還有廢料如何處理,以前濕法的廢料可以做成石膏板、免燒磚,降低成本?!倍@些,李永生都沒有在考察中找到答案,和他一同考察的其他企業也還在觀望之中。

        周新棟的打算則是,過段時間對這些潛在的客戶逐一拜訪。

        一邊是猶豫不決的新派干法考察團,另一邊卻是蠢蠢欲動的資本。

        盡管沒有突破目前格局,但干法脫硫已經“紅”了。在周新棟看來,非電力行業的脫硫脫硝改造已足夠“吃飽”。被資本看好研發干法的企業,還有龍凈環保、永清環保、清新環境等上市公司。

        如果說資本重視是為了逐利,決策層的重視則因這場爭論牽扯到大氣污染成因。2017年全國“兩會”上,國務院總理李克強就提出,重獎能攻克霧霾的形成機理和危害性的科研團隊。

        對于脫硫脫硝各種工藝,環保部也并沒有分出高下,而是主張各種工藝在適合自身的使用條件和范圍內發揮。

        2017年5月,環保部發布了《火電廠污染防治可行技術指南》,這是火電廠煙氣污染防治技術的標準首次發布,朱法華作為指南的課題負責人,把干濕法工藝都考察過了一遍。

        “干法有干法的用途,濕法也有濕法的用途,技術可以多元化,其中收錄的技術,企業可以根據自身減排目標與經濟性考量,實現超低排放?!敝旆ㄈA說。

        朱法華認為,在京津冀大力減煤超億噸后,干濕法的爭議意味著治霾已經進入了精細化時代。朱維群也建議,“環保部應該組織公開試驗,評價投入成本、運行成本和排放指標,孰優孰劣是個簡單的技術問題,而非復雜的口水戰?!?

        南方周末記者獲悉,2017年9月19日,來自各國的環保工程師將抵達中國,一場更大范圍的關于干濕法脫硫的國際討論將會舉行,“歡迎不同觀點的人前去爭論?!眲⒈f。


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