近幾年來霧霾日益嚴(yán)重，12月7日18時，北京市啟動了歷史上首個空氣重污染紅色預(yù)警。天津、河北、山東等地的一些城市也陸續(xù)發(fā)布空氣重污染預(yù)警，開始實施各項應(yīng)急措施。那么霧霾究竟從何處來？環(huán)保裝置、設(shè)施是否能夠有效清除污染源？是否如一些業(yè)內(nèi)人士所說控污設(shè)備打了折扣？為此，國能中電董事長、盤古智庫學(xué)術(shù)委員會副主任白云峰為您解讀霧霾真相。
霧霾到底是不是燃煤造成的呢？
事實上，我們國家火力發(fā)電廠排煙溫度都在60到80℃，發(fā)達(dá)國家也都差不多。那么霧霾到底是不是燃煤造成的呢？答案是肯定的。火力發(fā)電廠10多年來進(jìn)行了大量的環(huán)保改造，應(yīng)該來說對污染控制做出積極的貢獻(xiàn)，不應(yīng)被妖魔化。但因為火力發(fā)電廠是我們國家煤炭集中度最高的行業(yè)，有條件應(yīng)該可以進(jìn)一步降低排放總量，這也是應(yīng)盡的責(zé)任。
治霾實質(zhì)是什么？
但是目前的脫硫脫硝技術(shù)來源于國外70到80年代，我認(rèn)為有很大的弊病。濕法脫硫之后產(chǎn)生大量極細(xì)液滴顆粒，這里面有“氣溶膠”（我們專業(yè)的一個專有名詞）、三氧化硫和重金屬等等，國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)目前沒有強(qiáng)制控制，但我認(rèn)為是霧霾的元兇之一。其次，脫硝采用的技術(shù)目前并不能實現(xiàn)“全覆蓋”，也就是說負(fù)荷率低的時候，實際是不脫硝的，另外這種技術(shù)也會導(dǎo)致大量氨氣逃逸。這是霧霾元兇之二。另外，大量的供熱小鍋爐，化工、冶金、玻璃等高耗能、高污染的小鍋爐，總體燃煤量跟火電行業(yè)燃煤量相當(dāng)，但是，他們沒有進(jìn)行任何污染治理，每燒1噸煤產(chǎn)生的污染相當(dāng)于火電廠燃燒一噸煤的20倍，這才是我們國家目前大氣污染治理的難點和重點，技術(shù)資金都是問題。這才是霧霾的真正成因。
文章說要用的那種煙氣加熱裝置GGH（國內(nèi)火電廠石灰石－石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)采用煙氣－煙氣再熱器），實際上由于耗能過大，真的是被我們所淘汰。因為，能耗高就意味著導(dǎo)致燃煤量增大，污染總量不下降根本沒用。況且，習(xí)總書記前幾天在巴黎峰會莊嚴(yán)承諾，中國要在2030年要真正開始減少溫室氣體排放，這就意味著從2023年開始，中國煤炭整體耗用量要出現(xiàn)下降的拐點。所以，任何高耗能的方式都是不可取的。
技術(shù)上陣待何時？
但是，大家不要太擔(dān)心。我們現(xiàn)在有非常成熟的方案，比如濕式靜電除塵器可以有效控制“氣溶膠”、三氧化硫和重金屬，“超低排放”也是國家普遍要求。脫硝全覆蓋技術(shù)也已經(jīng)實現(xiàn)。與此同時適用于小型燃煤鍋爐的多種一體化技術(shù)也已經(jīng)成熟。國家調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，關(guān)停一些小型污染源頭，提升煤炭集中度，益于治理。總之，我覺得前景是樂觀的，大家沒必要恐慌。但所有這些都有一個實施過程，如果真的措施都能按要求完成，三五年之內(nèi)空氣應(yīng)該會有明顯改觀。
附《一個環(huán)保工程師眼里的霧霾真相：火電廠脫硫設(shè)備打了折扣？》全文
進(jìn)入21世紀(jì)，我國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)總體趨勢是不斷下降。但事實上，雖然今年夏天出現(xiàn)罕見的藍(lán)天白云，但總體上，卻是霧霾越來越嚴(yán)重，尤其在冬天。 2015這個夏天，武漢、鄭州、北京等幾個城市，看到了久違的藍(lán)天和白云，還有夜晚那滿天燦爛的星斗。朋友圈里，不少人也在曬自己拍攝的藍(lán)天照，帶著一份難得的欣喜和驚訝。
曾被稱作老男人飯局上的斟酒女孩、央視最窮主持人的柴靜，自費百萬拍了一部環(huán)保紀(jì)錄片《穹頂之下》，在火了幾天之后，被迅速封殺。片中提到了燃煤、汽車排放甚至餐飲對霧霾的影響。柴靜提出的一些解決方案是否靠譜，這里不做評論，僅從一個環(huán)保工程師的角度談?wù)剬F霾的看法。
霧霾，必須直面的問題!
進(jìn)入21世紀(jì)，我國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)總體趨勢是不斷下降。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2015-2020年中國大氣污染治理行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》顯示，2012年，全國工業(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，全國工業(yè)廢氣排放量61.34萬億立方米，同比下降3.48%。
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(jié)構(gòu)入手。普通人通常很少接觸能源、石化、煉鋼等行業(yè)，所以對環(huán)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(huán)境污染的一部分，但不是主要的。為什么這樣說呢?中國汽車擁有量雖然增長很快，但跟美國等發(fā)達(dá)國家比起來還是不多的，發(fā)達(dá)國家汽車多年前就有很高的擁有量，但也沒有出現(xiàn)象我國這樣嚴(yán)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(yán)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，這點不可否認(rèn)。
中國的火力發(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%左右來源于煤。從數(shù)據(jù)來分析，一噸煤產(chǎn)生的二氧化碳約2.5噸，我國2013年煤消耗量約35億噸，約產(chǎn)生二氧化碳87.5億噸。2014年汽油消費量約1億噸，柴油消費量約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)，廢氣比例來看，顯然燃煤占絕大部分。
所以，中國超過80%的能源來源于煤，也可以就此推出80%左右的廢氣排放來源于煤。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(jié)構(gòu)以煤為主的“多煤、少氣、缺油”的國家，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)致全國大范圍缺電，對經(jīng)濟(jì)的打擊不言而喻。
環(huán)保上我們做了多少?
實際上，近年來，針對燃煤火電、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大部分火電廠都投運了煙氣脫硝設(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%都裝了脫硫設(shè)備，大部分裝了脫硝設(shè)備。近些年來，各火電廠為環(huán)保投入的資金數(shù)以千億計，并且根據(jù)有關(guān)部門提供的排放物指標(biāo)的檢測數(shù)據(jù)，確實在下降，從這個角度說，環(huán)保部門的排放物逐年下降的說法似乎有了證據(jù)。但為什么總體來看，霧霾依舊越來越嚴(yán)重?是哪里出了問題?
從本世紀(jì)以來，我國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題所在!
脫硫設(shè)備打了折扣?
霧霾的產(chǎn)生，主要來源于排放的煙氣，不論是根據(jù)常識，還是專業(yè)的試驗都可以證明，煙溫越高，煙升越高，越容易擴(kuò)散。同時，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，煙氣的溫度對于擴(kuò)散有非常重要的影響。
上個世紀(jì)，由于我國沒有安裝煙氣脫硫設(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。那時雖然沒有這么復(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，提高了環(huán)保要求，引進(jìn)國外的脫硫技術(shù)，煙氣脫硫開始在火電廠普及。
我國能源消耗主要是燃煤，最大的燃煤用戶是電廠鍋爐。電廠鍋爐全部上了煙氣脫硫，并且超過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℃。總量上看，按噸煤燃燒濕法脫硫煙氣帶出1噸水估算，我國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。
脫硫不是從國外引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)嗎?為什么引進(jìn)后不行了呢?問題出在哪兒呢?
根據(jù)國外經(jīng)驗，濕法脫硫島通常需要加裝煙氣再熱器(業(yè)內(nèi)稱GGH，Gasgasheater)，將煙氣溫度抬升到80度以上排放。采用80度以上高溫?zé)煔馀欧牛@在不少發(fā)達(dá)國家是排放硬性標(biāo)準(zhǔn)。例如，德國的《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外早已成熟的技術(shù)，但在我國卻大面積出現(xiàn)了新的問題，就是系統(tǒng)堵塞，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運行。原因在哪兒呢?主要是兩點：1、脫硫公司或者因為沒有吃透技術(shù)，或者為了節(jié)約成本，對脫硫工藝和布置進(jìn)行了不恰當(dāng)?shù)暮喕＠纾瑖獾牧鞒淌牵摿蚝蟮臒煔庑枰F，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，或運行時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)備無法正常運行。2、部分設(shè)備的選型或質(zhì)量存在問題，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)沒有吃透，在設(shè)計、制造等方面存在問題不少，設(shè)備的運行故障頻發(fā)。之所以造成這種局面，也存在政策上的原因，國家劃定了總體完成脫硫脫硝的時間表，但對各企業(yè)而言，脫硫是個很大的投入，越晚上脫硫，成本越低。這就造成了全國在要求的時間節(jié)點到來之前，短期內(nèi)大量上脫硫項目，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出市場承受力。一窩蜂上脫硫。一時間，國內(nèi)大大小小脫硫公司紛紛冒出，甚至有不少脫硫公司實際上是幾個人，幾張桌子的皮包公司。在這種亂象之下，不出問題，也不可能了。
“磚家”的建議靠譜嗎?
這個時候，我們的專家出現(xiàn)了，某些所謂的專家，不是積極研究如何改進(jìn)工藝，提高排放標(biāo)準(zhǔn)，而是想方設(shè)法用最少的錢，換取更大的利益，哪怕犧牲環(huán)境與健康。他們認(rèn)為，GGH(煙氣再熱器)不是必要的設(shè)備，建議取消。理由是：1、經(jīng)常堵塞，導(dǎo)致脫硫島無法運行，甚至影響整個機(jī)組的運行安全，導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失。2、取消GGH(煙氣再熱器)對脫硫效率幾乎沒有影響，不影響排放指標(biāo)的實現(xiàn)，甚至因為沒有泄漏，甚至有利于提高脫硫效率。3、由于排煙溫度高，消耗了熱量，降低了機(jī)組效率，不利于節(jié)能。
這些理由說的符合實際嗎?符合，每一條都是實際情況。但取消煙氣再熱器依然不是正確的選擇，這是典型的因噎廢食!環(huán)保與節(jié)能，某些時候，是無法雙贏的，必然要做出誰優(yōu)先的選擇。某一種小范圍內(nèi)的能源是有限的，但自然界總體看來，能量必然是守恒的，既不會增加，也不會減少，只會從一種形式轉(zhuǎn)為另一種形式，這是中學(xué)教材中的常識。而環(huán)保，本來是一個很專業(yè)的科學(xué)領(lǐng)域，幾乎所有的環(huán)保設(shè)備都會存在能源消耗。但是，不知出于何種原因，某些人卻硬要將節(jié)能與環(huán)保混為一團(tuán)，似乎環(huán)保就是少用電，少開車那么簡單。
于是，在某些專家的建議下，有關(guān)部門的默許下，國家又開始了大規(guī)模取消GGH(煙氣再熱器)的運動。一大批新上的電廠不再要求安裝GGH，已經(jīng)安裝的電廠開始大規(guī)模拆除GGH，排煙溫度的要求也沒人提了，某些電廠的排煙溫度幾乎接近大氣溫度。溫度越低，煙氣濕度越大。而我國排煙溫度和濕度在現(xiàn)行的大氣污染控制指標(biāo)中還沒有詳細(xì)規(guī)定。
這樣的結(jié)果是直接導(dǎo)致大量煙氣低溫、高濕度排放。低溫、高濕度的煙氣難以擴(kuò)散，霧霾也就越來越嚴(yán)重。這也可以解釋為什么夏天霧霾比冬天少。夏天雖然一樣是用電高峰，但溫度較高，煙氣濕度較低，擴(kuò)散較快。對于電廠等企業(yè)來說，他們更樂意煙氣低溫排放，因為低溫?zé)煔馀欧牛粌H省去了GGH(煙氣再熱器)的設(shè)備費用，同時意味著鍋爐有更高的效率，更低的發(fā)電成本。
如果住在電廠周圍，你會有更明顯地感受，每一片樹葉上都是厚厚一層石膏灰，這是脫硫后煙氣攜帶的小的石膏液滴和煤灰的混合物。筆者到過近百家電廠，不用進(jìn)電廠，只需將車停在附近半天，就知道該廠的煙氣勢低溫排放還是高溫排放，如果車上積了厚厚一層灰，一定是低溫排放。而焦點在于：這些極大污染周邊環(huán)境的、含有大量石膏灰低溫排放的煙氣，是符合環(huán)保要求的!
發(fā)達(dá)國家是怎么做的呢?
事實上，一些發(fā)達(dá)國家，煙氣排放溫度一直是環(huán)保要求的剛性指標(biāo)，通常要求在80度以上。日本，由于日本是個島國，為了避免對本國的污染，要求排放大氣溫度90-100℃，幾乎所有的火電廠都安裝了煙氣再熱器。在美國，除了一部分電廠安裝煙氣再熱器，也有部分火電廠采用天然氣加熱煙氣的方式進(jìn)行排放，均采用高溫排放。在德國，要求排放溫度不低于72℃，除了安裝煙氣再熱器，同時推廣其他煙氣加熱技術(shù)，煙氣通過冷卻塔余熱加熱的方式。英國，要求煙氣排放溫度不低于80℃，主要采用煙氣再熱器加熱方式。這些國家，都是強(qiáng)制要求煙氣高溫排放。而我國，越來越多的火電廠都采用低溫排放煙氣。經(jīng)過濕法脫硫后的煙氣，如果不經(jīng)過再加熱，排放溫度只有40-50℃。
那么問題來了：發(fā)達(dá)國家裝設(shè)煙氣再熱器的不會發(fā)生設(shè)備堵塞嗎?不能說完全沒有，這與運行狀況有關(guān)，但絕沒有國內(nèi)這般普遍，基本都能滿足正常運行。以同樣是國內(nèi)環(huán)保公司總承包的香港項目為例，由龍源公司總承包的香港南丫島脫硫項目，凱迪公司總承包的CLP脫硫項目，脫硫系統(tǒng)都運行良好，也沒有發(fā)生煙氣再熱器堵塞問題。
所以，毫無疑問，取消煙氣再熱器無疑個因噎廢食的錯誤決策!
煤改氣能避免霧霾嗎?
柴靜的《穹頂之下》有個隱含觀點，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。計算表明，每立方米天然氣燃燒會排放其兩倍體積的水蒸氣，并且因為燃燒溫度高產(chǎn)生的氮氧化物含量比燃煤高，由于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)問題，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。
我們該怎么做?
1、完善空氣污染控制標(biāo)準(zhǔn)，在大氣污染控制標(biāo)準(zhǔn)中增加排煙溫度、濕度控制的內(nèi)容，比如將排煙控制規(guī)定在高于大氣溫度約60℃(或?qū)嶋H溫度不低于80℃)、濕度低于90%，在解決大氣霧霾污染的同時，同步實現(xiàn)節(jié)能和節(jié)水。
2、對各電廠的脫硫島進(jìn)行改造，除了擴(kuò)容之外，盡快增設(shè)煙氣再熱器，將各電廠已取消的GGH設(shè)備恢復(fù)或采用其他方式加熱煙氣再進(jìn)行排放，尤其是離市區(qū)較近，人口密集區(qū)域的電廠排放煙氣必須經(jīng)過加熱才能排放。
3、煙溫較低、濕度較大的煙氣的煙囪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)需要更改，對于低溫的濕煙氣，不論污染物是否達(dá)標(biāo)，都需要更高的煙囪高度才能滿足要求。
4、逐步推廣近零排放技術(shù)，進(jìn)一步加快環(huán)保改造。
5、在環(huán)保政策上，不要再提“環(huán)保與節(jié)能并舉”，對于民用而言，環(huán)保與節(jié)能或許具有一致性，這個提法似乎沒有大問題，但對大多數(shù)工業(yè)而言，要想環(huán)保，就無法節(jié)能。以電廠為例，增加脫硝、脫硫、以及未來可能要求的脫碳等環(huán)保措施，勢必增加能源的消耗量。對電廠而言，環(huán)保花錢，讓他們投入環(huán)保設(shè)備的驅(qū)動力無非是怕罰款，而節(jié)能，是有利于企業(yè)自身利益的，這本身就是驅(qū)動力。也正因為如此，不少電廠以節(jié)能為理由，停開或少開部分環(huán)保設(shè)備，導(dǎo)致污染排放增加。
文/白云峰 國能中電董事長
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