关心空气的你也应该了解业内人士在吵什么
2017-9-8
来源:千篇一绿
点击数: 6236          作者:未知
  • 质疑源于两年前一篇爆红网文《环保工程师眼里的雾霾真相》。

    争论引起了决策层的重视。2017年7月,一份内参上呈国务院,随后获得批示。8月23日,环保部为此组织专家研讨会,焦点正是干湿法脱硫

    追溯到20年前,干湿法的争议早已有之,论点则有所不同。

    “干法有干法的用途,湿法也有湿法的用途,技术可以多元化,其中收录的技术,企业可以根据自身减排目标与经济性考量,实现超低排放。”

    2017年9月8日北京李师|摄

    污染和开学一起到来,2017年9月1日晚间,北京空气质量达到重度污染。

    环保部在当天举办了发布会,京津冀大气污染治理方案首次从年度分解到半年,PM2.5不降反升的城市将要问责市委书记。

    发布会上,大气污染起因又受到热议:为治理污染而上马的火电厂湿法脱硫设施,会加剧污染吗?

    对湿法的质疑源于两年前一篇爆红网文《环保工程师眼里的雾霾真相》,此文引发了口水战,而与湿法对应的新型干法脱硫工艺,受到资本的热捧和关注。

    争论引起了决策层的重视。2017年7月,一份内参上呈国务院,随后获得批示。8月23日,环保部为此组织专家研讨会,焦点正是干湿法脱硫。

    湿法为自己“带盐”?

    二氧化硫不仅本身会带来酸雨,还是PM2.5的前体物。所谓脱硫,其实就是把煤炭等燃烧产生的大量二氧化硫固定下来,减少排放。

    干湿法最直接的差异,是脱硫过程中是否需要水。在湿法中,水的作用主要是溶解二氧化硫,为后续的化学反应提供更高效的环境。

    环保部组织的座谈会上,既有论据充分的“批湿派”,也有坚定的“挺湿派”。与会者包括浙江大学能源学院教授高翔、国电环境保护研究院院长朱法华、华电电力科学研究院研究员李壮、南开大学环境科学与工程学院教授冯银厂和山东大学化学与化工学院教授朱维群等。

    湿法被质疑的最主要原因是烟囱里排出的烟气“为自己带盐”——批湿派认为脱硫过程中产生了盐,而大量可溶于水的盐被水汽带走了,这些盐会形成颗粒物,排放到空气中,成为PM2.5的重要来源。

    批湿法有数据为证。李壮在2015年发表了一篇论文,通过跟踪研究一台煤粉炉发现,除雾效果不佳的湿法脱硫装置可增加PM2.5排放量。

    李壮论文摘要

    朱维群认为,烟气中的二氧化硫降下来了,但对PM1.0以下的颗粒及水溶性物质无效。他测算,我国燃煤锅炉烟气湿法脱硫每年向大气排放的40亿吨水汽中,盐量达到5600万吨,“可能超过三种常规污染物的总和”。

    如此惊人的数据,一些业内专家却并不认同,他们反驳的理由是,水蒸气中带走的盐量很有限。冯银厂对南方周末记者说,水溶性盐的含量测定应有大规模监测和研究,不能只测定某个企业、某个运行状况未知的机组。

    在朱法华看来,批湿派专家们可能把水和水蒸气的概念混淆了:“水里带有可溶性盐,但是水蒸气是不能溶解盐的,烟气中约99.6%的水是水蒸气,只有0.4%左右的水是液态水,即能够溶解盐的液滴。”根据他对电厂烟气中液滴成分的测量,其溶解盐的浓度与脱硫浆液、脱硫废水也有很大的不同。

    同样参会的高翔认为,湿法脱硫50摄氏度左右的烟气温度不足以挥发。

    对此,朱维群则回应称,除了液滴可以溶解的那部分盐,还有被水汽“夹带”着一起排放出来的盐,实际上烟气起到了搅拌作用,让液滴和水汽充分混合在一起,气液无法真正区分。因此,他所提到的“溶解”并不完全是物理意义上的溶解于水,也指“夹带”的过程。

    湿法不利于污染扩散?

    除了为自己“带盐”,环保工程师的“真相”网文也提到了湿法脱硫温度低、湿度大、烟囱低等不利于污染物扩散的因素。

    朱法华对南方周末记者表示,不能简单定性而论,他通过公式计算发现扩散和烟气与环境温度差值有关。湿法脱硫的烟温在45-50摄氏度,温差越大,烟气抬升高度越高,所以夏季环境温度高,温差小,不利于烟气抬升;冬季则相反,有利于抬升烟气。“因此在大多冬季低于10摄氏度的北方实际是更利于烟气扩散的。”

    至于湿度,朱法华认为,北方电厂装有冷却塔,排放的水汽是烟囱排放水汽的4-5倍,冷却塔已经存在100年以上,但是并未对周围空气产生影响,而北方的水汽蒸发量远高于南方。

    “100年前的工业与目前的工业没有可比性。”朱维群对此回应,电厂冷却塔不能说对环境没有影响,只是因为循环水的盐浓度较低,在没有大量烟气存在的条件下,蒸汽中的盐浓度更低。

    几轮争辩未见高下。“从各个方面证明,湿法脱硫是应该改进了,但是难度比较大。”批湿派主张。“湿法不需要改进或挽救,甚至都谈不上挽救,这种技术在国内外都很成熟,更是国外主流的脱硫工艺。”挺湿派回应。

    主张火电湿法脱硫致霾的国际中国环境基金会总裁何平与宣称电力治霾有功的中国电力企业联合会专职副理事长王志轩还曾一正一反,在网络上先后五次隔空喊话。

    9月1日的环保部新闻发布会上,环保部大气环境管理司司长刘炳江对争论摆出了数据:

    湿法脱硫是燃煤电厂脱硫的主要技术,日本湿法脱硫占98%,美国占92%,德国占90%,世界平均占85%。湿法脱硫和干法脱硫有不同的领域,大型燃煤机组基本都采用湿法脱硫,小型的则采用干法。

    也有专家形容这场争辩“不在一个跑道上”。“你们说的太专业了我听不懂。”在一次业内讨论上,一位“老环保”也对晦涩的技术问题直摇头。

    湿法致霾,缘起运行不当?

    实际上,追溯到20年前,干湿法的争议早已有之,论点则有所不同。

    1990年代初,为应对酸雨,国内开始大范围增加脱硫装置。据一位热电厂厂长回忆,当时最早是干湿法并行,但他们渐渐发现干法的不安全因素较大。

    最常见的传统干法是钙法,即往烟道里喷氧化钙粉。这名厂长回忆,气体和固体化学反应慢、效率低,此外大量药剂物料重力太大,大于烟气流速的推动力,使得烟气流速受到一定限制,带不起太多的药粉,物料发生垮塌,淤积通道。

    更危险的是这会带来一定的安全隐患,“太重的烟气不仅未从烟囱里冒出,反而从炉膛观察口喷出,工人受伤时有发生。”

    这种说法也得到另一位业内人士的证实:“对电力行业来说,安全比利润效率都重要,用非主流的技术要担风险,所以推行湿法后湿法工艺的占有率自然就会倾斜。”

    据朱法华回忆,从1992年到2002年,中国电厂开始大规模安装脱硫设备,成为了工艺试验场,“基本上汇集了全世界的脱硫工艺,双碱法、氧化镁法、氧化钠法、海水法、炉内喷钙法、活性炭吸附法等等”,一家日本企业还将电子束脱硫工艺带到成都热电厂。

    试验十年后,综合投资运行成本、安全因素、脱硫效率、运行是否稳定等因素,最终得以留存的是一系列湿法工艺和以烟气循环流化床为代表的干法脱硫,其中应用最多的就是石灰石-石膏湿法脱硫。

    网络图

    此后,湿法工艺江湖地位逐渐稳固,到国家“十一五”期间彻底占据了霸主地位。根据国电环保研究院最新数据,2015年,火电行业脱硫工艺中,各种湿法脱硫占据的总比例为97.26%,干法仅为1.81%。

    对批湿派而言,这组数据似乎也是另一个能令人信服的理由:国内大批量改造锅炉以湿法脱硫的时间,恰好与雾霾天气爆发的时间吻合——2011年秋,雾霾天气频发成为公众热议话题。

    关于时间同步的观点,挺湿派认为“属于巧合”,PM2.5问题早已有之,只是在2011年因美国大使馆监测数据和微博的传播,才引发公众重视。

    冯银厂认为,湿法脱硫存在的一些问题,和早期脱硫装置的工艺水平、运行状况、管理水平都有关系,“如果使用状况不好,问题就多”。

    朱法华则更加直白,“低价中标和偷工减料导致工程本身出现问题。”他解释,从脱硫设备的大小、材料、厚度上,都有做文章的情况,比如脱硫设备的直径减小导致烟气流速快反应不充分,又如除雾器用塑料板代替了稳定的钢板导致日后变形影响使用效果等。

    这一问题在行业内早已是不争事实。朱法华介绍,早期上马脱硫脱硝设备时,如果按照2005年国家环保总局公布的《火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石/石灰-石膏法》中湿法脱硫排放烟气的雾滴浓度应不大于75mg/m³的标准,大多数电厂是超标的。这不仅带来了石膏雨,也意味着排放的其他颗粒物可能更多。

    随着超低排放的实施,湿法脱硫烟气中的雾滴浓度已越来越低,普遍小于25mg/m³,甚至低于10mg/m³,极大地减少了颗粒物的排放。

    新干法工艺兴起,或扬长避短?

    争论之下,一些新派干法技术正在兴起。2017年8月15日,在烟台市南部供热中心,两台采用“AO干法”(大气协同超低处理技术)脱硫脱硝工艺的燃煤锅炉正在运行。

    上海华信国惠环保科技有限公司烟台办事处总经理周新栋在这里迎来送往着一批又一批考察团,包括需要改造脱硫脱硝设备的企业、电力和环保领域的官员、专家和媒体。

    据周新栋介绍,两台100蒸吨的锅炉已经运行了一个采暖季,处理后的烟气中二氧化硫和氮氧化物都达到了超低排放的要求。不同于老式的钙法,AO干法运用了“吸附+氧化”原理,可以快速、高效地将二氧化硫和氮氧化物转化为硫酸盐与硝酸盐,并吸附在协同反应剂表面,同时达到脱除硫、氮的目的。

    新式干法不止AO干法一种,朱维群也提出了高效气相烟气脱硝技术。据朱维群介绍,这种技术采用了不同的催化剂,但同样“满足环保部超低排放要求”。此外,还可根据电厂、水泥厂及其他高温烟气需要处理的厂家要求,分别使用或部分使用,“特别适合于电厂的脱硫脱硝改造和未预留脱硫脱硝改造空间的老电厂”。

    与湿法致霾的“带盐”争议对应,新派干法一大卖点是“烟气带出的水汽及所含无机盐量大为降低”。

    另一个卖点是“零费水和无废水”。华信国惠在提供给参观者的资料中称,以河北为例,火电、钢铁、水泥三大行业采用湿法脱硫年耗水量约2.9亿吨,相当于20个西湖水量。不仅耗水量大,废水也难处理。

    不过,新型干法尚待更多实践论证。到2017年底,华信国惠的AO干法将会覆盖烟台市区1/3的供暖锅炉,目前在全国有七十多台中小型燃煤锅炉。尽管如此,AO干法目前仍局限于中小型锅炉,想要从既有的湿法市场中分得一杯羹并不容易。

    研发者坦言,包括AO干法、高效气相烟气脱硝技术、活性焦法等新型干法工艺都存在一些弊端。以活性焦法为例,其投资较大、废料处理起来相对复杂。这也是来考察企业的担忧,考察团来来去去几拨,对这种新技术持保守态度的不少,山东华泰集团热电厂总经理李永生就是其中一个。

    李永生的热电厂使用干式的炉内喷钙法脱硫近十年,因高成本最终在2015年底选择了湿法脱硫改造,“从我们用的情况看,要想达到超低排放的标准,干法实在太难太难,需要高价购买含硫量低于0.6%的低硫煤才能实现。”改造湿法后,热电厂的运行成本也降低到每年两千多万元。

    炉内喷钙法脱硫。网络图

    对新派干法望而却步的原因,还有李永生不确定AO干法的催化剂成分到底能否提高脱硫效率,“还有废料如何处理,以前湿法的废料可以做成石膏板、免烧砖,降低成本。”而这些,李永生都没有在考察中找到答案,和他一同考察的其他企业也还在观望之中。

    周新栋的打算则是,过段时间对这些潜在的客户逐一拜访。

    成本和排放指标是多少?

    一边是犹豫不决的新派干法考察团,另一边却是蠢蠢欲动的资本。

    华信国惠由中国华信能源有限公司、软银中国创业投资有限公司和上海国惠环保科技有限公司共同出资组建。软银中国被誉为投资界的千里马,曾成功投资阿里巴巴等企业,中国华信也是中国民营能源巨头,连续四年入围《财富》世界500强。

    尽管没有突破目前格局,但干法脱硫已经“红”了。在周新栋看来,非电力行业的脱硫脱硝改造已足够“吃饱”。被资本看好研发干法的企业,还有龙净环保、永清环保、清新环境等上市公司。

    如果说资本重视是为了逐利,决策层的重视则因这场争论牵扯到大气污染成因。2017年全国“两会”上,国务院总理李克强就提出,重奖能攻克雾霾的形成机理和危害性的科研团队。

    2016年12月16日,北京城被雾霾笼罩,可以看见远处的烟雾扶摇直上,但却看不见下面城市的高楼。(东方IC/图)

    对于脱硫脱硝各种工艺,环保部也并没有分出高下,而是主张各种工艺在适合自身的使用条件和范围内发挥。

    2017年5月,环保部发布了《火电厂污染防治可行技术指南》,这是火电厂烟气污染防治技术的标准首次发布,朱法华作为指南的课题负责人,把干湿法工艺都考察过了一遍。

    “干法有干法的用途,湿法也有湿法的用途,技术可以多元化,其中收录的技术,企业可以根据自身减排目标与经济性考量,实现超低排放。”朱法华说。

    朱法华认为,在京津冀大力减煤超亿吨后,干湿法的争议意味着治霾已经进入了精细化时代。朱维群也建议,“环保部应该组织公开试验,评价投入成本、运行成本和排放指标,孰优孰劣是个简单的技术问题,而非复杂的口水战。”

    南方周末记者获悉,2017年9月19日,来自各国的环保工程师将抵达中国,一场更大范围的关于干湿法脱硫的国际讨论将会举行,“欢迎不同观点的人前去争论。”刘炳江说。


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