不重視SO3脫除和排煙溫度的“超低排放”對解決霧霾收效低甚至起反作用

　　導(dǎo)語：全國兩會3日拉開大幕,來自全國各地的數(shù)千名代表委員將匯聚北京，商討未來一年國家的政經(jīng)大策，而他們帶來的議案、提案也將成為這一年度“政治季”中的重要話題。環(huán)保議題在近年來兩會內(nèi)容中所占的比例越來越大已是不爭的事實。談到大氣環(huán)保，相信沒有比超低排放更火的詞了，超低排放被認(rèn)為是緩解霧霾天氣的一大力措，但有人提出，不重視SO3脫除和排煙溫度的“超低排放”對解決霧霾收效低甚至起反作用。

　　摘要：隨著火力發(fā)電領(lǐng)域“超低排放”的提出，電力SO2的減排量進(jìn)一步被提高，而SO3的減排和排煙溫度卻被忽視。與SO2的遠(yuǎn)程污染相比，SO3貢獻(xiàn)的二次硫酸鹽細(xì)顆粒物量約為SO2的5.9倍，甚至更高，極大地加劇了霧霾的發(fā)生。而低溫排煙造成環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)失真，監(jiān)管失效，一些白煙嚴(yán)重拖尾、藏污納垢、煙囪雨嚴(yán)重的環(huán)保裝置卻可以輕松被驗收為超低排放項目。不重視SO3脫除和排煙溫度的“超低排放”也導(dǎo)致了眾多“毒瘤”——“脫硫尾跡”及偽劣技術(shù)的產(chǎn)生。

關(guān)鍵字：超低排放 SO3 霧霾

1. “超低排放”提出的背景及現(xiàn)狀

2013年，我國平均霧霾天數(shù)創(chuàng)52年之最;2014年，區(qū)域性乃至全國性的霧霾依舊頻頻造訪。中國大面積霧霾的主要原因是巨大的能源消耗(如：煤炭消耗)和長期積累的集中爆發(fā)。減少煤炭燃燒產(chǎn)生的大氣污染物顯然是治理霧霾的關(guān)鍵，然而，由于我國資源稟賦的特點和能源成本的制約，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長時間內(nèi)不會改變。因此，清潔高效利用煤炭資源就成為中國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇和落腳點。再者說，對于電力企業(yè)而言，為火力發(fā)電爭取空間也是為自己的發(fā)展?fàn)幦】臻g，因而煤炭企業(yè)神華集團(tuán)率先提出了燃煤“超低排放”的概念。

所謂的“超低排放”，也被表述為“超潔凈排放”、“近零排放”、“趨零排放”……一般要求燃煤電廠排放的污染物濃度達(dá)到現(xiàn)行《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)中燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值，即在基準(zhǔn)氧含量為6%的前提下，煙塵、SO2、NOx排放濃度分別不高于5(10)mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。

“超低排放”的提出有著其特殊的社會環(huán)境背景，能在一定程度上緩解企業(yè)和政府實施“煤改氣”的高額費用壓力。在一些地方政府的積極推動下，火電領(lǐng)域“超低排放”改造已在浙江、廣東、江蘇、山東等多個省市形成文件并實施?；鹆Πl(fā)電領(lǐng)域已掀起了一股“超低排放”的浪潮，并向全國蔓延。

2. “超低排放”誤區(qū)之一 ——不重視SO3

自《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)實施以來，我國燃煤煙氣中的煙塵、SO2及NOx已得到了有效的控制。然而，我國污染地區(qū)天藍(lán)云白的效果并不明顯。有不少官員曾戲謔地感嘆道：“埋頭苦干一個冬，不如老天一陣風(fēng)”。

據(jù)中電聯(lián)專職副理事長王志軒估算[1]，與現(xiàn)行的特別排放限值相比，燃煤電廠即使實現(xiàn)“超低排放”，其煙塵、SO2及NOx合計僅可多脫除0.47個百分點，進(jìn)一步減排的比例還不到1%。由此不難看出，治理霧霾單純靠提高煙塵、SO2及NOx的脫除效率以達(dá)“超低排放”的減排效果并不理想，甚至意義不大。

事實上，我國的煤煙氣污染是復(fù)合型的，真正意義上的“超低排放”除我國所要求的煙塵、SO2、NOx超低排放外，還應(yīng)對SO3、細(xì)顆粒物、酸性氣體及汞等重金屬污染物的排放進(jìn)行限制。長期以來，公眾的注意力主要集中在SO2和NOx上，鮮有關(guān)于其它污染物的報道，尤其是SO3的報道。研究表明[2]，SO3比SO2的毒性高十多倍，且具有強腐蝕性。不同于SO2，SO3氣體暴露在空氣當(dāng)中，會迅速吸收空氣中的水分，而產(chǎn)生白色的硫酸(H2SO4)煙霧，繼而與大氣中的堿性物質(zhì)反應(yīng)，生成大量的二次硫酸鹽細(xì)顆粒(直徑一般低于1μm)。這些硫酸鹽細(xì)顆粒物在大氣中具有很強的消光效應(yīng)，是造成能見度降低和霧霾加劇的重要組成部分。因此，目前我國的“超低排放”只追求SO2的減排，卻忽視了SO3的污染問題，這或許是我國在治霾路線上走偏的一個重要表現(xiàn)形式。

SO3作為近地污染物主要來源于化石燃料的燃燒，在爐膛的燃燒過程中，氣態(tài)SO2會進(jìn)一步被氧化成氣態(tài)SO3，若裝有SCR脫硝裝置，部分SO2在催化作用下也被氧化生成氣態(tài)SO3[3]，研究表明[4]，SO3轉(zhuǎn)化率大約從原先的1%提高到2%。假設(shè)我國燃煤平均含硫量1%，則一臺30萬千瓦燃煤機(jī)組排放的SO3的量至少為：5.78×107mg/h[6]。

至2014年底，全國火電總裝機(jī)容量9.2億千瓦，脫硫機(jī)組占煤電機(jī)組總?cè)萘康?9%，其中95%以上安裝的是濕法脫硫裝置(氨法、石灰石-石膏法、鎂法、雙堿法等)，濕法脫硫工藝對SO3的脫除效率僅約20%[5]。若按20%計算，則全國火電機(jī)組安裝濕法脫硫裝置后SO3排放量：71.94萬噸/年(按照年運行6000小時計算)[6]。

2014年，全國電力SO2排放量為98萬噸，略高于SO3的年排放量(71.94萬噸)，但由于排放到大氣中的SO2需經(jīng)過4-7天的時間，且僅有約10%會被被氧化為SO3(12.25萬噸)[7]，因此，與SO2的遠(yuǎn)程污染相比，SO3貢獻(xiàn)的二次硫酸鹽細(xì)顆粒物量約為SO2的5.9倍(71.94/12.25)。進(jìn)一步提高SO2的脫除率后，SO3/SO2的比值也將提高，如此，大大抵消了高SO2脫除率對減少二次硫酸鹽細(xì)顆粒物排放的貢獻(xiàn)，所以，SO3造成的近地污染較SO2更為嚴(yán)重，治理也為更重要。

3. “超低排放”誤區(qū)之二 ——不重視排煙溫度

關(guān)于脫硫后排煙溫度對環(huán)境的影響，業(yè)內(nèi)一直存在爭議，但是近年來，這個爭議被擱置。但是隨著霧霾的頻繁大規(guī)模爆發(fā)，燃煤煙氣脫硫后排煙溫度問題爭議再次被部分專家提出來。

現(xiàn)行《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ?T_75-2007)明確指出，火電廠濕法脫硫裝置后未安裝煙氣GGH(氣-氣換熱器)的煙道內(nèi)，由于水份的干擾，顆粒物CEMS 無法準(zhǔn)確測定其濃度。現(xiàn)行的檢測做法是將顆粒物CEMS安裝在脫硫之前，采用脫硫前數(shù)值與脫硫系統(tǒng)K系數(shù)的計算值作為環(huán)保監(jiān)測的顆粒物排放濃度。而這一數(shù)值實際上等于忽略了濕法脫硫系統(tǒng)本身產(chǎn)生的顆粒物排放，造成眾多濕法脫硫裝置在前級除塵效果達(dá)到超低排放的情況下，脫硫后煙氣出現(xiàn)尾跡的奇怪現(xiàn)象。

眾所周知，“脫硫尾跡”是使用濕法脫硫工藝的特有產(chǎn)物。肉眼可見的“脫硫尾跡”主要為脫硫后煙氣所夾帶的一次細(xì)微顆粒物(包含煙塵和脫硫漿液)和濕法煙氣脫硫未能高效脫除的SO3所形成的二次硫酸鹽氣溶膠。當(dāng)未脫除的SO3濃度達(dá)到5-10ppm(17.9-35.7mg/Nm3)時，就有可能出現(xiàn)藍(lán)色/黃色“脫硫尾跡”，且SO3濃度越高，煙羽的顏色越濃、長度也越長，嚴(yán)重時甚至可以落地，嚴(yán)重危害著周邊百姓的生活與健康。

自2007年，國內(nèi)大部分濕法脫硫裝置大范圍取消GGH以來，煙囪雨、煙囪腐蝕加劇和污染物落地濃度升高等問題逐漸暴露。國內(nèi)主要電力集團(tuán)和環(huán)保部門已經(jīng)注意到取消煙氣再熱之后帶來的嚴(yán)重腐蝕問題和環(huán)境污染問題。但是大部分電力企業(yè)為了追求經(jīng)濟(jì)效益，對提高排煙溫度的重要性缺乏充分的認(rèn)識和足夠的重視。

煙氣再熱裝置作為燃煤煙氣治理的末端設(shè)備，在抬升煙溫的同時，往往也起到了污染物排放物理監(jiān)管的作用。當(dāng)前環(huán)保要求取消了煙氣旁路系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)保系統(tǒng)故障或者人為停運時，生產(chǎn)系統(tǒng)必須同步停運;如果采取“停環(huán)保，不停產(chǎn)”的運行方式，煙氣再熱裝置勢必會嚴(yán)重堵塞，進(jìn)而迫使生產(chǎn)系統(tǒng)停產(chǎn)。但是取消煙氣再熱系統(tǒng)之后，由于環(huán)保監(jiān)測失效，往往在脫硫設(shè)備故障或者部分停運的情況下，企業(yè)繼續(xù)保持生產(chǎn)，偷排污染。也正因此，一些企業(yè)為了經(jīng)濟(jì)效益，想盡辦法、找各種理由取消煙氣再熱系統(tǒng)。

4. 不重視SO3脫除和排煙溫度的“超低排放”的影響

4.1. 環(huán)保數(shù)據(jù)與民眾感官差距太大，加劇民眾對煤電的懷疑

“超低排放”政策的推出本意之一是要扭轉(zhuǎn)民眾對“煤電等于污染”的觀念和認(rèn)識。

圖1 某燃煤電廠煙氣脫硫后煙氣拖尾

然而，由于脫硫后低溫?zé)煔庠斐杀O(jiān)測數(shù)據(jù)失真，并采用折算值作為環(huán)保連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而造成顆粒物CEMS數(shù)據(jù)與真實感官效果的偏差較大，煙囪白汽后拖著長尾藍(lán)煙或者黃煙，但是顆粒物CEMS數(shù)據(jù)卻顯示超低排放數(shù)值。這種環(huán)保數(shù)據(jù)與感官效果的偏差，不僅僅無法讓燃煤超低排放升級改造轉(zhuǎn)變民眾對燃煤等于污染觀念，而且進(jìn)一步加劇了民眾對燃煤污染以及超低排放真實效果的懷疑。

4.2. “假超低，真超標(biāo)”技術(shù)肆虐

目前，我國的政府和相關(guān)部門還未針對SO3污染制定法制性約束，這與發(fā)達(dá)國家尚有一定差距性——美國已對SOx(包括SO3)的排放限值進(jìn)行了規(guī)定。所以，一些企業(yè)鋌而走險地認(rèn)為只要能實現(xiàn)SO2排放達(dá)標(biāo)的技術(shù)就為可行，絲毫不顧SO3所造成的危害。由于SO3主要以氣溶膠形式存在，而濕法脫硫?qū)馊苣z脫除效率低，而且無法檢測其真實排放數(shù)據(jù)。一些企業(yè)雖然宣稱正常運行工況下，吸收塔出口霧滴≤25mg/m³(標(biāo)態(tài)、干態(tài)、6%O2)，煙塵排放≤5mg/m³(標(biāo)態(tài)、干態(tài)、6%O2)。然而，其嚴(yán)重的脫硫“煙囪雨”和拖著長長的“脫硫尾跡”早已暴露其“假超低排放”的本質(zhì)。

“假超低，真超標(biāo)”的根源就在于錯誤地取消了煙氣再熱系統(tǒng)后，導(dǎo)致環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)失真，監(jiān)管失效。在超低排放技術(shù)及方案比選中，企業(yè)往往只關(guān)注環(huán)保監(jiān)測報告數(shù)據(jù)，而不是實際投運效果。一些環(huán)保企業(yè)為了爭搶市場，跑馬圈地，靠的不是真正的超低排放技術(shù)和高標(biāo)準(zhǔn)的工程質(zhì)量，而是靠低價競標(biāo)，靠技術(shù)上“膽子大、敢吹牛”。市場技術(shù)良莠不齊，劣幣驅(qū)逐良幣，最終損害的不僅僅是煤電企業(yè)，而且讓超低排放升級改造帶來的真實環(huán)保效果大打折扣。

在環(huán)保監(jiān)管越來越嚴(yán)格、法規(guī)日趨完善的今天，SO3的排放限值和排放溫度限制已經(jīng)列入一些地方環(huán)保法規(guī)中，也終將納入國家環(huán)保法規(guī)中，企業(yè)若不從可持續(xù)發(fā)展的觀點來看待和解決問題，不僅會陷入環(huán)保改造沒完沒了的泥潭里，而且遲早會被環(huán)保部門強制停產(chǎn)整改。

圖2 某燃煤電廠濕法脫硫后煙囪出現(xiàn)藍(lán)煙問題

5. 結(jié)論

在新形勢下環(huán)保指標(biāo)越來越嚴(yán)格的今天，燃煤煙氣的多污染物協(xié)同治理已越來越深入人心，著眼全局的煙氣凈化已勢在必行。

SO3對霧霾的貢獻(xiàn)值遠(yuǎn)高于“超低排放”SO2的減排值，重視SO3的減排、多污染物協(xié)同治理是我國空氣污染治理的大勢所趨。而提高煙氣排放溫度，優(yōu)化環(huán)保監(jiān)管系統(tǒng)工作環(huán)境，確保環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性，既有利于環(huán)保監(jiān)管部門和用戶有效識別市場上那些假冒、偽劣的超低排放技術(shù)，同時也讓民眾“看得見”燃煤超低排放升級改造的真實效果。

參考資料：

[1] 王志軒. 煤電近零排放是“大躍進(jìn)”. 中國環(huán)境報. 2014.

[2] RYUNOSUKE KIKUCHI. Environmental Management of Sulfur Trioxide Emission: Impact of SO3 on Human Health. Environmental Management Vol. 27, No. 6, pp. 837–844. 2001

[3] Hardman R, Stacy R, Dismukes E. Estimating sulfuric acid aerosol emissions from coal-fired power plants[C]. DOE-FETC Conference on Formation, Distribution, Impact, and Fate of Sulfur Trioxide in Utility Flue Gas Streams, Pittsburgh: 1998.

[4].P. Forzatti (I-3) et al. Catalytic properties in deNOx and SO2–SO3 reactions. Catalysis Today 56 (2000) 431–441.

[5] 夏宏君, 張?zhí)m春. 濕法脫硫改造中原有煙囪防腐問題的探討. 高聳建構(gòu)筑物設(shè)計, 2006.

[6]“脫硫尾霾”中隱藏的細(xì)顆粒物總量估算.

[7] L. Blair. Sulphur dioxide: environmental effects fate and behaviour[M]. WBK & Associates Inc. March, 2003.

[8] 王 琿，宋 薔，姚 強，陳昌和，電廠濕法脫硫系統(tǒng)對煙氣中細(xì)顆粒物脫除作用的實驗研究 第28 卷 第5 期 中 國 電 機(jī) 工 程 學(xué) 報 2008 年2 月15 日