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  • 对新华网 网传燃煤电厂脱硫脱硝加剧雾霾——中

    2017年01月16日

        我们首先要把“污染物”和 “雾霾”的差别分清楚:“空气污染物” 一般是指二氧化硫、氮氧化物、PM(颗粒物)、VOC(挥发性有机


    化合物)等,主要来自燃烧化石燃料的一次排放和扬尘。“雾霾”是雾和空气中的灰尘、硫酸、硝酸还有机碳氢化合物等颗粒物组成的气


    溶胶;气溶胶中主要成分PM2.5由一次排放和二次转化生成。二次转化是指由二氧化硫、氨、氮氧化物和挥发性有机物等在大气中通过化学


    反应而生成。也就是说,雾霾在一定的环境条件可以通过化学反应生成,而 “污染物”减少, 并不一定表示雾霾就减少。


    不可否认,电厂除尘、脱硫脱硝的实施降低了燃煤的 “污染物” ——二氧化硫、氮氧化物、PM(颗粒物)等,然而我们要

    讨论的焦点是脱硫脱硝的过程,即由于湿法脱硫和卸掉 “烟气加热器(GGH)”,使燃煤烟气低空,低温和非饱和烟气排放是否导致雾霾加剧的问题。

    首先讨论“烟气加热器(GGH)”的问题。根据韩璞、毛新静等关于GGH的利弊分析文章(电力科学与工程,2006, No.2),安装GGH的主要作用是提高排烟温度和抬升高度。湿法烟气脱硫中,烟气加热器可以将吸收塔出口排烟温度从40 - 50 ℃升高到80 ℃左右,从而提高烟气从烟囱排放时的抬升高度。根据对某电厂实际工程的计算,对于2 × 300 MW机组合用1个烟囱,烟囱高度为210 m,在环境湿度未饱和的条件下,安装和不安装GGH的烟气抬升高度分别为524m和274m,有明显的差异。而GGH的副作用主要是投资和运行费用增加,脱硫系统运行故障增加。

    根据常识,烟气温度越高,烟气升得越高,越容易扩散,对地面的污染就会减少。所以烟气的温度对于扩散有非常重要的影响。大部分发达国家,对烟气排放温度都有要求。

    日本要求排放烟气温度90 - 100℃,德国要求排放温度不低于72℃,英国要求排放温度不低于80℃,而这些国家几乎所有的火电厂都安装了烟气GGH。美国环保标准对烟囱排烟温度没有要求,美国电厂考虑到烟温过低对周围环境产生不利影响,除了一部分电厂安装GGH,也有部分火电厂采用天然气加热烟气的方式进行排放,还有部分火电厂在脱硫塔上部的烟囱上,增加电除霾装置,将脱硫塔排出的烟汽,用电再加热到120~142℃排放。部分扩散条件特别好的电厂采用了直接排放。

    湿法脱硫技术引进中国后,GGH作为一个基本工艺环节安装,由于没有吃透技术和施工粗糙,导致设备的运行故障频发。另外中国未制定锅炉烟气排放温度限制标准,企业不愿增加投资和运转费用。因此在专家的建议和环保部门的默许下,电厂大规模取消GGH,新上的电厂不再要求安装GGH。

    这样目前90%用湿法脱硫的电厂直接排放脱硫后的40 -50℃之间的未饱和湿烟气 (1 台 300MW机组约每小时排出75吨,全国约 2700台)。烟气含有脱硫时的水分,湿度在10~18%。未饱和湿烟气经过三个阶段的演变,致使雾霾加剧。

    首先,燃煤烟气脱硫的水汽、二氧化碳和微尘都带负电荷。脱硫后的低温烟汽经过烟囱排放时,三者在运动中吸附,经化合反应和置换反应,演变成酸性盐颗粒物。而这一过程致使 PM2.5增加,由基金会的工程师估算为3 - 8%。这就是为什么电厂脱硫后,环保部门测出烟气含尘率大于脱硫前。

    低温烟汽排出烟囱后,在低空慢慢扩散,烟囱排放的酸性气体、碱性气体与大气中水汽、酸性和碱性气体化合,这一过程在无风的情况下,在1小时内将增加30~80%的PM2.5颗粒物,这就是脱硫后烟汽“大白龙”为什么变得特别长的原因。

    图片6.png 

    在有风情况下,这些烟汽会很快扩散。在无风遇大气逆温时,烟囱排放的富有湿性的酸性气体和碱性气体,像催化剂一样与大气中H2O和CO2等清洁气体、汽车排放的氮氧化物和其它工业排放SO2等气体,进行酸性气体和碱性离子快速发生酸碱中和的化合和置换反应,这一过程大气中短时间内(8小时)将增加300~800%PM2.5颗粒物,致使重度雾霾爆发。这就是为什么中德联合研究发现在北京及华北地区雾霾期间,空气中硫酸盐数量快速上升的原因 (Yafang Cheng, etc. Science Advances, Vol 2, NO. 12, December 2016)。




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