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一個環保工程師眼裏的霧霾真相

環保工程師 閲讀(2.17W)

進入21世紀,我國的大氣治理力度逐年加大,有關部門公佈的空氣污染物指數總體趨勢是不斷下降。前瞻產業研究院發佈的《2015-2020年中國大氣污染治理行業市場前瞻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%。

一個環保工程師眼裏的霧霾真相

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雲,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、鍊鋼等行業,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。

為什麼這樣説呢?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於哪裏,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。

中國的火力發電佔總發電量的80%左右,而水力發電僅佔百分之十幾,核電、風能、光能等新能源發電僅佔百分之幾,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%左右來源於煤。

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,顯然燃煤佔絕大部分。

所以,中國超過80%的能源來源於煤,也可以就此推出80%左右的廢氣排放來源於煤。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。那直接導致全國大範圍缺電,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、採暖的潔淨燃燒技術已經發展非常快,脱硫、脱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脱硫和脱硝設備,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雲,很大程度上得益於今年全國大部分火電廠都投運了煙氣脱硝設備,大大減少了氮化物排放。

燃煤大户電力行業,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%都裝了脱硫設備,大部分裝了脱硝設備。近些年來,各火電廠為環保投入的資金數以千億計,並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,從這個角度説,環保部門的排放物逐年下降的説法似乎有了證據。但為什麼總體來看,霧霾依舊越來越嚴重?是哪裏出了問題?

從本世紀以來,我國火電廠開始在煙氣排放末端加裝脱硫設備,業內稱脱硫島,並且在近幾年又開始進行脱硝改造,即去除煙氣中影響大氣污染得氮化物。到2015年,火電廠脱硫和脱硝基本普及。

問題在於:環保部門一直在關注排放煙氣的多少,而忽視了煙氣的温度與濕度才是問題所在!

  脱硫設備打了折扣?

霧霾的產生,主要來源於排放的煙氣,不論是根據常識,還是專業的試驗都可以證明,煙温越高,煙升越高,越容易擴散。同時,煙氣温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'温度對於擴散有非常重要的影響。

上個世紀,由於我國沒有安裝煙氣脱硫設備,火電廠煙氣排放温度在130-150℃之間,在這個温度下的煙氣屬於幹煙氣,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。

這就是為什麼大家記憶中的童年都是白天藍天白雲,晚上星光燦爛。那時雖然沒有這麼複雜的環保設備,但是煙氣排放温度高,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,引進國外的脱硫技術,煙氣脱硫開始在火電廠普及。

我國能源消耗主要是燃煤,最大的燃煤用户是電廠鍋爐。電廠鍋爐全部上了煙氣脱硫,並且超過90%是濕法脱硫,濕法脱硫之後的煙氣温度在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,鍋爐濕法脱硫排煙濕度為大氣平均濕度的10倍以上,温度比脱硫前低80-100℃。總量上看,按噸煤燃燒濕法脱硫煙氣帶出1噸水估算,我國燃煤鍋爐煙氣濕法脱硫每年向大氣排放約40億噸的水蒸氣。按照煙囱設計規範,由於污染霧濃度降低,脱硫後防腐濕煙囱通常只有原來幹煙囱高度的一半,煙囱高度降低、濕度增大,使排煙難以擴散。

  脱硫不是從國外引進的先進技術嗎?為什麼引進後不行了呢?問題出在哪兒呢?

根據國外經驗,濕法脱硫島通常需要加裝煙氣再熱器(業內稱GGH,Gas gas heater),將煙氣温度抬升到80度以上排放。採用80度以上高温煙氣排放,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,煙囱入口温度不得低於72℃;英國規定排煙温度不得低於80℃,日本規定排煙温度在90-100℃。採用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。