濕法脫硫是中國燃煤煙氣主要的脫硫方法，中國絕大多數(shù)的燃煤電廠，工業(yè)燃煤鍋爐、采暖熱水鍋爐、燒結(jié)機(jī)、玻璃窯使用這種方法脫硫，每年脫除的二氧化硫高達(dá)數(shù)千萬噸，大大減少了大氣中的二氧化硫濃度，因而減少了酸雨和在大氣中堿性物質(zhì)與二氧化硫合成的硫酸鹽顆粒物。

但是，近年來，各地逐漸發(fā)現(xiàn)，大氣中硫酸鹽顆粒物在PM2.5中所占的比例顯著升高，經(jīng)常成為非采暖季大氣中PM2.5的主要成分，很可能就是采暖季大氣污染的罪魁禍?zhǔn)住倪壿嬌现v，因?yàn)槿济簾煔獯笠?guī)模地脫硫，使得大氣中二氧化硫的濃度降低了，在大氣中合成的硫酸鹽會大大降低。那么大氣中這么多的硫酸鹽是哪里來的？莫非是什么設(shè)備把硫酸鹽排到了大氣中？

我們在一個(gè)燃煤煙氣污染治理可行性研究的調(diào)查工作中發(fā)現(xiàn)，濕法脫硫工藝產(chǎn)生了大量極細(xì)的硫酸鹽，排放到大氣中。而同一時(shí)期，很多專業(yè)人士也發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問題。某省的一位專業(yè)環(huán)保官員告訴我，這種濕法脫硫工藝產(chǎn)生的煙氣顆粒物，還有一個(gè)俗稱，叫“鈣煙”。

那么濕法脫硫工藝是如何產(chǎn)生極細(xì)的硫酸鹽的？我下面試圖用科普方式來解釋。

燃煤煙氣中的主要大氣污染物是顆粒物、二氧化硫和氮氧化物。當(dāng)然還有一些次要顆粒物，如汞等重金屬。一些特殊的燃煤或固體燃料的燃燒過程如燒結(jié)機(jī)和垃圾焚燒，還會產(chǎn)生其它的污染物，如氟化氫、氯化氫、二惡英等，篇幅所限本文暫不涉及。

大部分燃煤煙氣污染物減排的主要任務(wù)就是除塵（去除顆粒物）、脫硫（去除二氧化硫）和脫硝（去除氮氧化物）。

一般來說，在煙氣污染物減排過程中脫硝是第一道工藝，因?yàn)槌说蜏孛撓豕に囃猓话愕拿撓豕に嚥捎缅仩t內(nèi)（900~1100℃）的高溫脫硝方法——非選擇性催化還原法(SNCR)，或者鍋爐外（300~400℃）的中溫選擇性催化還原法(SCR)。這兩種方法都需要加氨水或尿素水作為還原劑。氨逃逸就在此時(shí)發(fā)生，氨逃逸量與氨噴射和控制技術(shù)有關(guān)，同時(shí)也與要求氮氧化物脫除的排放上限成反比。在技術(shù)相同的情況下，要求排放的氮氧化物越少，氨的使用量就越多，逃逸量也就越多。氨逃逸會在濕法脫硫環(huán)節(jié)惹麻煩。

脫硝后，就開始進(jìn)行煙氣的換熱降溫，以回收煙氣中的熱量。一般先通過省煤器，將鍋爐的進(jìn)水加熱，而后再經(jīng)過空氣預(yù)熱器，將準(zhǔn)備進(jìn)入到鍋爐里燃燒煤炭的空氣加熱，經(jīng)過這兩道節(jié)能換熱過程后，煙氣的溫度下降到100℃左右，就開始進(jìn)入第二道工序，除塵，即去除顆粒物，一般采用靜電除塵或袋式除塵工藝。如果設(shè)計(jì)合理，設(shè)備質(zhì)量合格，一般情況下，靜電除塵器可以將煙氣中的顆粒物濃度降至5毫克/立方米以下，袋式除塵器甚至可以將煙氣中的顆粒物濃度降至1毫克/立方米以下。今天，除塵技術(shù)已經(jīng)非常成熟。

煙氣經(jīng)過除塵后，就開始了第三道減排工藝，脫硫。濕法脫硫是現(xiàn)在中國普遍采用的脫硫方法。大部分濕法脫硫工藝是使用脫硫塔，把大量的水與石灰石（主要成分為碳酸鈣）粉或生石灰粉（生石灰粉的主要成分是氧化鈣，與水反應(yīng)生成后的主要成分是氫氧化鈣）混合，形成石灰石或熟石灰堿性乳液，從脫硫塔的上部噴灑，這些液滴向脫硫塔下滴落；在風(fēng)機(jī)的作用下，含有大量二氧化硫的酸性煙氣則從下向上流動(dòng)，堿性乳液中的石灰石或熟石灰及其它少量的堿性元素（如鎂、鋁、鐵和氨等）與二氧化硫的酸性煙氣相遇，就生成了石膏（硫酸鈣）及其它硫酸鹽。由于石膏在水中的溶解率很低，因此，收集落到塔底的乳液，將其中的石膏分離出來，剩下的就是含有大量可溶性硫酸鹽的污水，這些硫酸鹽包括：硫酸鎂、硫酸鐵、硫酸鋁和和硫酸銨等，需要去除這些硫酸鹽后，污水才能排放或重新作為脫硫制備堿性乳液的水使用。

中間插一段兒：恰恰這些含有硫酸鹽的污水的處理現(xiàn)在存在很大的問題。因?yàn)檫@些污水的處理耗資巨大，因此有很多燃煤企業(yè)或?qū)⑦@些污水未經(jīng)處理排放到河流中，或者不經(jīng)處理重新作為制備脫硫堿性乳液的水使用；前者嚴(yán)重地污染了水體，后者則將這些可溶鹽排放到了空中（原因在下面解釋）。我曾經(jīng)去過一家企業(yè)考察燃煤鍋爐，鍋爐的運(yùn)行人員告訴我們，鍋爐污水零排放。一同考察的專家們諷刺到，污水中的污染物都排放到空中了。這個(gè)燃煤企業(yè)實(shí)際的做法是不對濕法脫硫產(chǎn)生的廢水中溶解的硫酸鹽做去除處理，而是將溶有大量硫酸鹽的廢水反復(fù)使用，還美其名曰，廢水零排放。廢水是零排放了，可溶性的硫酸鹽倒是全都撒到天上了，每立方米的燃煤煙氣中，有好幾百毫克的硫酸鹽，全都變成PM2.5了。還不如不做煙氣脫硫處理呢！這就是經(jīng)過幾年的大規(guī)模燃煤煙氣處理，大氣中的PM2.5沒有大幅度下降的原因！

接下來說：并不是所有的乳液都落到了塔底。因?yàn)檫M(jìn)入到脫硫塔里的煙氣溫度很高，于是將大量的乳液液滴蒸發(fā)。越到脫硫塔的底部，煙氣的溫度就越高，乳液液滴的蒸發(fā)量就越大。不幸的的是，越到底部，乳液液滴中所含的硫酸鹽也就越多（如果反復(fù)使用未經(jīng)處理的含有大量硫酸鹽的廢水，則硫酸鹽就更多了），由于乳液液滴的蒸發(fā)速度很快，一些微小液滴中的可溶性硫酸鹽來不及結(jié)晶，液滴就完全蒸發(fā)，因此析出極細(xì)的硫酸鹽固體顆粒，平均粒徑很小，大量的顆粒物直徑在1微米以下，即所謂的PM1.0。當(dāng)然乳液中最大量的固體還是硫酸鈣（石膏），不過其不溶于水，硫酸鈣顆粒的平均粒徑比較大。

這些含有硫酸鈣顆粒和可溶鹽的鹽乳液的蒸發(fā)量非常巨大。對應(yīng)一臺100萬千瓦的燃煤發(fā)電機(jī)組，在煙氣脫硫塔中這些鹽溶液的蒸發(fā)量每小時(shí)會達(dá)到100噸左右。因此，析出的極細(xì)顆粒物數(shù)量巨大。

這些極細(xì)的顆粒物隨著煙氣向脫硫塔上部流動(dòng)，大部分被從上部滴落的液滴再次吸收和吸附（于是這些極細(xì)的顆粒物在脫硫塔中被反復(fù)地吸收/吸附和析出），但仍有可觀的殘留顆粒物隨著煙氣從塔頂排出。需要說明的是，顆粒物的粒徑越小，殘留的就越多。

有人會有疑問，從塔頂噴灑的液滴密度很大，難道不能將這些極細(xì)顆粒物都洗掉？遺憾的是，不能。早先鍋爐的煙氣除塵就用過水膜法，即噴射水霧除塵，除塵效果很差。道理很簡單，同樣的顆粒物重量濃度，顆粒物的粒徑越小，顆粒物的數(shù)量就越多，從水霧中逃逸的比例就越大。

煙氣出了脫硫塔后，在早先的燃煤煙氣處理工藝中，就算完成煙氣處理工藝了，煙氣經(jīng)過煙囪排放到大氣中，當(dāng)然，那些在濕法脫硫過程中產(chǎn)生的大量的二次顆粒物——硫酸鹽們，也隨著煙氣排放到大氣中。其中石膏顆粒物粒徑較大，于是就跌落在距煙囪不遠(yuǎn)的周圍，被稱為石膏雨。那些粒徑較小的可溶鹽，則隨風(fēng)飄向遠(yuǎn)方，并逐漸沉降，提高了廣大地區(qū)大氣中顆粒物的濃度。煙氣中的顆粒物濃度常常達(dá)到幾百毫克/立方米，比起脫硫前煙氣中的顆粒物，增加了好幾倍甚至幾十倍。所以有人諷刺，濕法脫硫把黑煙（煙塵）和黃煙（二氧化硫）變成了白煙（硫酸鹽）。

除了上述的硫酸鹽，還有一個(gè)更不可忽視的在濕法脫硫工藝中產(chǎn)生的顆粒物是硫酸銨。氨的分子式是NH3，分子量是17；而硫酸銨的分子式是(NH4)2SO4，分子量是132。合成一個(gè)硫酸銨分子需要兩個(gè)氨分子，而兩個(gè)氨分子的分子量是34。即硫酸銨的重量與該重量的合成硫酸銨所需要的氨的重量之比為134:34，約為4:1。

前面說過，在脫硝工藝中有氨逃逸。如果在脫硝環(huán)節(jié)每立方米煙氣中逃逸了平均濃度為10毫克/立方米的氨，如果在濕法脫硫環(huán)節(jié)90%的氨與二氧化硫合成為硫酸銨，則即會產(chǎn)生約36毫克/立方米煙氣的硫酸銨。如果全國20億噸的燃煤電廠煙氣采用脫硝+濕法脫硫工藝，則會產(chǎn)生36毫克÷1,000,000,000毫克/噸x10,000立方米煙氣/噸燃煤x2,000,000,000噸燃煤/年=720,000,噸硫酸銨。

因?yàn)閾?dān)心過多的氨逃逸量，因此，德國對于氮氧化物的排放上限一直放得比較寬。下面就是中德兩國燃燒煙氣中氮氧化物排放上限的規(guī)定：

于是，去除在濕法脫硫工藝中產(chǎn)生的二次顆粒物，就成為很多年來燃煤煙氣處理的重點(diǎn)課題。

現(xiàn)在有哪些方法可以去除濕法脫硫工藝中產(chǎn)生的二次顆粒物呢？

1、除霧器。

就是用采用離心機(jī)原理旋風(fēng)分離器對煙氣進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，借助離心力將重量遠(yuǎn)大于空氣的顆粒物和液滴甩到分離器的邊緣并被收集去除。

2、濕式靜電除塵器。

用靜電吸附顆粒物和液滴。與干式電除塵器不同的是，濕式靜電除塵器必須特別耐腐蝕，因?yàn)闊煔庵泻趸蚝腿趸虻囊旱危撬嵝砸后w，有很強(qiáng)的腐蝕性。所以濕式靜電除塵器的運(yùn)行費(fèi)用較高——因?yàn)椴牧虾芸炀蜁桓g掉，需要更新。

但是，上述兩種方法對于極細(xì)顆粒物的去除效果很差。因?yàn)轭w粒物越小，顆粒物的表面積與質(zhì)量之比就越大，于是在顆粒物在空氣里運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力就越大，運(yùn)動(dòng)到除霧器邊緣和靜電除塵器極板上的速度很慢，很大比例的極細(xì)顆粒物沒有被這兩道工藝去除。

3、煙氣冷凝去除顆粒物。

如果在煙氣從脫硫塔出來之后，對煙氣進(jìn)行冷凝去除顆粒物。這時(shí)，從空氣中均勻地冷凝出大量極細(xì)的水滴，及時(shí)地與鄰近的極細(xì)顆粒物結(jié)合，以冷凝水的形式從冷凝器中排出，將極細(xì)顆粒物大量清除。上海外高橋第三發(fā)電公司采用的就是這種方法，效果很好，從冷凝下來的冷凝水中，檢出了大量的硫酸鈣和可溶性硫酸鹽。如果沒有這道工藝，這些硫酸鈣和可溶性硫酸鹽本來是要排到大氣中的。對此，很多媒體有報(bào)道，各位看官可在網(wǎng)上搜索到。

也可以在煙氣進(jìn)入濕法脫硫之前，就將其冷卻，則煙氣中能夠容納的飽和蒸汽量就會大大降低，在煙氣進(jìn)入脫硫塔后，也就不會有大量的液滴蒸發(fā)，也就不會從脫硫乳液的液滴中析出大量的硫酸鈣和極細(xì)顆粒物了。

當(dāng)然煙氣冷凝后，在排放到煙囪之前，還得再加熱。否則煙氣中殘存的顆粒物就大量地落到地面上了。

4、煙氣再加熱，英文縮寫是GGH。

經(jīng)過濕法脫硫工藝，煙氣的溫度較低。因此，上升的高度較低，大量的顆粒物散落在煙囪周圍，嚴(yán)重影響煙囪周圍的大氣環(huán)境，因此，需要將煙氣加溫，將顆粒物的散落范圍擴(kuò)大。但是，由于煙氣中有水霧，將部分極細(xì)顆粒物再次溶解，經(jīng)過煙氣再熱器時(shí)，蒸發(fā)而結(jié)垢，因此，需要經(jīng)常清洗結(jié)垢。但是，中國的環(huán)保部門為了防止燃煤企業(yè)通過旁路偷排未經(jīng)煙氣處理工藝的煙氣，因此，不允許設(shè)旁路。如果要清洗GGH的結(jié)垢，燃煤設(shè)備就要停機(jī)。所以，很多企業(yè)就將GGH拆除了。當(dāng)然，GGH中的結(jié)垢，也是煙氣中有大量可溶鹽的明證。

5、通過GGH將煙氣加熱到消除了水霧的溫度后，再通過袋式除塵器對煙氣進(jìn)行除塵（袋式除塵工藝不能允許煙氣中有水霧）。這樣，煙氣中的極細(xì)顆粒物就會大量去除。

這么長的煙氣處理工藝，對小一點(diǎn)兒的燃煤鍋爐，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鍋爐系統(tǒng)的投資，且運(yùn)行費(fèi)用也很高，根本承受不起。

當(dāng)下的情況：

——大多數(shù)燃煤工業(yè)鍋爐和燃煤熱水鍋爐以及很多其它的燃煤行業(yè)（我怕得罪人，不敢說是什么行業(yè)）沒有采用上述5種去除濕法脫硫產(chǎn)生的二次顆粒物的方法中的任何一種。因此，濕法脫硫產(chǎn)生的二次顆粒物問題在這些領(lǐng)域非常嚴(yán)重。

——大多數(shù)燃煤電廠已經(jīng)安裝了或正在安裝除霧器和濕式靜電除塵器，但是，只有很少的燃煤電廠安裝了煙氣冷凝去除顆粒物設(shè)備。因此，燃煤電廠濕法脫硫排放的二次顆粒物仍然相當(dāng)可觀。

——至今為止不知道有哪個(gè)燃煤電廠在煙氣加熱之后安裝了袋式除塵器去除顆粒物。

如果為去除濕法脫硫環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的二次顆粒物，安裝了上述的第1項(xiàng)除霧器和第2項(xiàng)濕式靜電除塵去除工藝后，再安裝第3項(xiàng)工藝煙氣冷凝，則可以大大減少二次顆粒物的排放量。如果再安裝或者安裝上述的第4項(xiàng)煙氣再加熱+第5項(xiàng)工藝袋式除塵，則煙氣中的污染物肯定可以低于燃?xì)鉄煔鈽?biāo)準(zhǔn)規(guī)定的污染物排放上限，甚至可以大大低于上限。

遺憾的是，這些工藝既需要大量的投資，也需要不菲的運(yùn)行費(fèi)。因此，大多數(shù)燃煤電廠僅僅安裝了除霧器和濕式靜電除塵器，二次顆粒物排放量非常可觀。其它行業(yè)的大多數(shù)企業(yè)兩霧器和濕式靜電除塵器都不安裝，污染物排放量當(dāng)然就更大了。

由于濕法脫硫工藝產(chǎn)生二次顆粒物的問題，使得必須還要增加復(fù)雜而昂貴的二次顆粒物處理工藝，還有棘手的污水處理問題。因此，對于大型燃煤電廠，還能負(fù)擔(dān)得起（當(dāng)然愿意不愿意安裝是另外一回事），對于其它的燃煤設(shè)施，如燃煤鍋爐、玻璃工業(yè)等，其成本就高得驚人了。對于燒結(jié)機(jī)，則因?yàn)樾枰蜏孛撓鹾推渌廴疚铮捎脻穹摿蚝懿唤?jīng)濟(jì)。

于是，新的解決辦法就是干脆不用濕法脫硫工藝，采用（半）干法煙氣綜合處理技術(shù)。德國比較成功的是APS(ActivatedPowderSpray，活性粉末噴灑)煙氣處理工藝，綜合脫硫、硝、重金屬和二惡英。這種工藝是在上世紀(jì)末發(fā)明的，本世紀(jì)開始逐漸成熟并得到推廣。其原理如下圖所示：

采用APS半干法煙氣綜合煙氣系統(tǒng)的處理，顆粒物排放濃度可以達(dá)到1毫克/立方米左右。二氧化硫可以達(dá)到5毫克/立方米左右，二惡英甚至可以達(dá)到0.00003納克/立方米，而歐盟標(biāo)準(zhǔn)的上限是0.1納克/立方米煙氣。

如果達(dá)到同樣的污染處理效果，APS半干法煙氣綜合處理工藝，比濕法脫硫經(jīng)濟(jì)得多。

現(xiàn)在，有不少人出來拍胸脯：經(jīng)過權(quán)威機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)，采用濕法脫硫技術(shù)的中國大部分燃煤電廠的煙氣污染物排放已經(jīng)達(dá)到甚至超過國際先進(jìn)水平。

對此，我不想做耗費(fèi)口舌的爭辯。只想問一下，濕法脫硫中產(chǎn)生的除了硫酸鈣之外的物質(zhì)在哪里？

在石灰石中，有95%左右的碳酸鈣，剩下的5%是鐵、硅、鋁、鎂的化合物；同樣，在生石灰中，有95%左右的氧化鈣，剩下的是鐵、硅、鋁、鎂的化合物。燃煤電廠濕法脫硫（大部分采用濕法脫硫工藝）每年脫硫產(chǎn)生一億噸左右的硫酸鈣，那些鐵、鋁、鎂等的硫酸鹽到哪里去了？

譬如，鎂和鈣在石灰石中的比例大約是1:50，又是同價(jià)，因此，如果燃煤電廠每年脫硫得到約1億噸的硫酸鈣，應(yīng)當(dāng)同時(shí)得到約200萬噸的硫酸鎂。全國的硫酸鎂年產(chǎn)量現(xiàn)在恐怕還不到200萬噸吧？這些脫硫后的硫酸鎂到哪里去了？有多少上了天，有多少下了水？

再譬如，脫硝+濕法脫硫每年產(chǎn)生的幾十萬噸硫酸銨到哪里去了？有多少上了天，有多少下了水？

濕法脫硫的二次顆粒物污染問題，從技術(shù)層面上講，既不難排查，也不難解決。但如果變成了皇帝的新衣，就麻煩了。