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一個(gè)環(huán)保工程師眼里的霧霾真相
進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)的大氣治理力度逐年加大，有關(guān)部門公布的空氣污染物指數(shù)總體趨勢(shì)是不斷下降。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2015-2020年中國(guó)大氣污染治理行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》顯示，2012年，全國(guó)工業(yè)廢氣排放量635519億立方米(標(biāo)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(biāo)態(tài))。2013年，全國(guó)工業(yè)廢氣排放量61.34萬(wàn)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(shí)上，雖然今年夏天出現(xiàn)罕見的藍(lán)天白云，但總體上，卻是霧霾越來(lái)越嚴(yán)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(guó)的能源結(jié)構(gòu)入手。普通人通常很少接觸能源、石化、煉鋼等行業(yè)，所以對(duì)環(huán)保，他們通常的感覺(jué)就是汽車尾氣、污水排放、甚至亂扔垃圾之類，事實(shí)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(shuō)呢?中國(guó)汽車擁有量雖然增長(zhǎng)很快，但跟美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家比起來(lái)還是不多的，發(fā)達(dá)國(guó)家汽車多年前就有很高的擁有量，但也沒(méi)有出現(xiàn)象我國(guó)這樣嚴(yán)重的霧霾。汽車和餐飲的排放跟燃煤比起來(lái)，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(yán)重的霧霾。
其實(shí)，要找到霧霾主要來(lái)源，其實(shí)也不難，就是看我們主要的能源來(lái)源于哪里，就很容易找到霧霾的真正原因。排放導(dǎo)致霧霾，這點(diǎn)不可否認(rèn)。
中國(guó)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(fēng)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(guó)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(wú)一例外地都需要燃煤，即便是我們汽車燃油的生產(chǎn)，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(lái)源于煤。
從數(shù)據(jù)來(lái)分析，一噸煤產(chǎn)生的二氧化碳約2.5噸，我國(guó)2013年煤消耗量約35億噸，約產(chǎn)生二氧化碳87.5億噸。2014年汽油消費(fèi)量約1億噸，柴油消費(fèi)量約1.6億噸，全部燃燒產(chǎn)生的二氧化碳約8億噸，不到燃煤產(chǎn)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(zhì)，廢氣比例來(lái)看，顯然燃煤占絕大部分。
所以，中國(guó)超過(guò)80%的能源來(lái)源于煤，也可以就此推出80%左右的廢氣排放來(lái)源于煤。煤是主要污染來(lái)源。
煤是主要污染來(lái)源，這點(diǎn)是毫無(wú)疑問(wèn)的，這點(diǎn)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(gè)觀點(diǎn)其實(shí)也是有問(wèn)題的)。
但作為一個(gè)能源消耗大，能源結(jié)構(gòu)以煤為主的“多煤、少氣、缺油”的國(guó)家，短期內(nèi)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(dǎo)致全國(guó)大范圍缺電，對(duì)經(jīng)濟(jì)的打擊不言而喻。
環(huán)保上我們做了多少?
實(shí)際上，近年來(lái)，針對(duì)燃煤火電、化工、采暖的潔凈燃燒技術(shù)已經(jīng)發(fā)展非常快，脫硫、脫硝已經(jīng)成為必備設(shè)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(shè)備，這些比起十幾年前相比是非常大的進(jìn)步。氮化物也是產(chǎn)生霧霾的原因之一，所以今年夏天的藍(lán)天白云，很大程度上得益于今年全國(guó)大部分火電廠都投運(yùn)了煙氣脫硝設(shè)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(shí)大幅度減少，這是我們不能忽略的事實(shí)。
目前火電廠幾乎100%都裝了脫硫設(shè)備，大部分裝了脫硝設(shè)備。近些年來(lái)，各火電廠為環(huán)保投入的資金數(shù)以千億計(jì)，并且根據(jù)有關(guān)部門提供的排放物指標(biāo)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，確實(shí)在下降，從這個(gè)角度說(shuō)，環(huán)保部門的排放物逐年下降的說(shuō)法似乎有了證據(jù)。但為什么總體來(lái)看，霧霾依舊越來(lái)越嚴(yán)重?是哪里出了問(wèn)題?
從本世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)火電廠開始在煙氣排放末端加裝脫硫設(shè)備，業(yè)內(nèi)稱脫硫島，并且在近幾年又開始進(jìn)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(wèn)題在于：環(huán)保部門一直在關(guān)注排放煙氣的多少，而忽視了煙氣的溫度與濕度才是問(wèn)題所在!
脫硫設(shè)備打了折扣?
霧霾的產(chǎn)生，主要來(lái)源于排放的煙氣，不論是根據(jù)常識(shí)，還是專業(yè)的試驗(yàn)都可以證明，煙溫越高，煙升越高，越容易擴(kuò)散。同時(shí)，煙氣溫度直接影響煙氣的濕度，濕度越大的煙氣，越難以擴(kuò)散，也越容易形成霧霾。所以，煙氣的溫度對(duì)于擴(kuò)散有非常重要的影響。
上個(gè)世紀(jì)，由于我國(guó)沒(méi)有安裝煙氣脫硫設(shè)備，火電廠煙氣排放溫度在130-150℃之間，在這個(gè)溫度下的煙氣屬于干煙氣，容易擴(kuò)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(huì)導(dǎo)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(lán)天白云，晚上星光燦爛。那時(shí)雖然沒(méi)有這么復(fù)雜的環(huán)保設(shè)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(jì)以來(lái)，提高了環(huán)保要求，引進(jìn)國(guó)外的脫硫技術(shù)，煙氣脫硫開始在火電廠普及。
我國(guó)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(guò)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(biāo)方)，而我國(guó)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�，按噸煤燃燒濕法脫硫煙氣帶出1噸水估算，我國(guó)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(shè)計(jì)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(lái)干煙囪高度的一半，煙囪高度降低、濕度增大，使排煙難以擴(kuò)散。
脫硫不是從國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)嗎?為什么引進(jìn)后不行了呢?問(wèn)題出在哪兒呢?
根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，濕法脫硫島通常需要加裝煙氣再熱器(業(yè)內(nèi)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?zé)煔馀欧�，這在不少發(fā)達(dá)國(guó)家是排放硬性標(biāo)準(zhǔn)。例如，德國(guó)的《大型燃燒設(shè)備法》規(guī)定，煙囪入口溫度不得低于72℃;英國(guó)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(guó)外早已成熟的技術(shù)，但在我國(guó)卻大面積出現(xiàn)了新的問(wèn)題，就是系統(tǒng)堵塞，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。
原因在哪兒呢?主要是兩點(diǎn)：1、脫硫公司或者因?yàn)闆](méi)有吃透技術(shù)，或者為了節(jié)約成本，對(duì)脫硫工藝和布置進(jìn)行了不恰當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。例如，國(guó)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(jìn)入煙氣再熱器的下部進(jìn)行換熱，這樣可以保留較長(zhǎng)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(shè)備。國(guó)內(nèi)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(jìn)入，這樣固然可以簡(jiǎn)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(yùn)行時(shí)吸收塔液面控制不好，由于重力影響，導(dǎo)致石膏漿液很容易在煙氣再熱器上部附著，造成設(shè)備經(jīng)常堵塞，設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行。2、部分設(shè)備的選型或質(zhì)量存在問(wèn)題，比較典型的是除霧器選型不當(dāng)或質(zhì)量不好，導(dǎo)致除霧余量不夠，效果不好。
引進(jìn)的技術(shù)沒(méi)有吃透，在設(shè)計(jì)、制造等方面存在問(wèn)題不少，設(shè)備的運(yùn)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(guó)家劃定了總體完成脫硫脫硝的時(shí)間表，但對(duì)各企業(yè)而言，脫硫是個(gè)很大的投入，越晚上脫硫，成本越低。這就造成了全國(guó)在要求的時(shí)間節(jié)點(diǎn)到來(lái)之前，短期內(nèi)大量上脫硫項(xiàng)目，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出市場(chǎng)承受力。一窩蜂上脫硫。一時(shí)間，國(guó)內(nèi)大大小小脫硫公司紛紛冒出，甚至有不少脫硫公司實(shí)際上是幾個(gè)人，幾張桌子的皮包公司。在這種亂象之下，不出問(wèn)題，也不可能了。
煤改氣能避免霧霾嗎?
柴靜的《穹頂之下》有個(gè)隱含觀點(diǎn)，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(duì)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(jì)算表明，每立方米天然氣燃燒會(huì)排放其兩倍體積的水蒸氣，并且因?yàn)槿紵郎囟雀弋a(chǎn)生的氮氧化物含量比燃煤高，由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)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(guó)年天然氣消耗量1600多億立方米估算，每年天然氣燃燒產(chǎn)生的水蒸氣量超過(guò)3200億立方米，相當(dāng)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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