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中電聯王志軒:網傳燃煤電廠脫硫脫硝加劇霧霾不靠譜!

——電力治霾功不可沒



2017-01-12 10:02:37 新華網   作者: 索煒  

近日,網上流傳一篇定論中國治霾無功的文章——《不聽工程師意見 中國三年治霾無功!》。針對文章中的觀點,1月10日中國電力企業聯合會專職副理事長、資深電力環保專家王志軒接受記者專訪,認為,工程師的意見并不靠譜,對文章中不實觀點一一進行澄清。王志軒表示,電力行業污染物減排成效顯著,為全國污染物減排做出巨大貢獻。

《不聽工程師意見 中國三年治霾無功!》文章稱,燃煤電廠脫硫脫硝措施導致霧霾加劇。王志軒表示,電力行業污染物減排成效顯著,為全國污染物減排做出巨大貢獻。

焦點一、電力治霾是否有功

記者:近期華北地區,包括北京,社會各界都非常關心污染源治理問題,最近在微信圈廣為流傳的一篇定論中國治霾無功的文章,您作為中國電力企業聯合會的專職副理事長能否先談談電力治霾是否有功,同時,您作為資深電力環保專家,對這篇文章怎么看?

王志軒:好的,謝謝采訪。那篇文章的確影響很大,而且文章所附的作者介紹中提到,作者是美國一個著名大學的土木環境系博士,名頭很多,尤其是環境類專業背景使文章的可信力大為提高。文章中標題醒目,其中“目前的脫硫、脫硝措施導致霧霾加劇”小標題,使很多從事電力、環保的業界人士一下子被震懵了,對此我談一點看法。我先回答電力治霾是否有功的問題。

氣象觀測中的霾是指大量極細微的干塵粒等均勻浮游在空中,使水平能見度小于10km的空氣普遍混濁的現象,而空氣中PM2.5濃度大小往往是判斷霾程度的重要判據,反之霾的嚴重程度也與PM2.5濃度直接相關。霧也可使空氣能見度小于10km,區別霾與霧一般可通過相對濕度大小,相對濕度大于95%時為霧,相對濕度小于80%為霾,介于二者之間是霧與霾的混合物。化石燃料燃燒時產生的細顆粒物和二氧化硫、氮氧化物等經過大氣化學的作用產生的硫酸鹽、硝酸鹽等細顆粒物是形成空氣中PM2.5的主要污染物。

由于我國能源長期以來以煤為主,電力也是以煤電為主,所以燃煤電廠的大氣污染物控制歷來是國家要求的重點。改革開放以來,我國燃煤發電發展很快,與1980年相比,2015年火電發電量增長16.5倍,電煤消耗量增長14.7倍,燃煤中約50%用于發電。

我國對燃煤電廠大氣污染物的控制是分階段進行的,這也與發達國家的控制過程類似。先是以高煙囪擴散來解決環境污染問題,逐步通過加裝污染控制設備提高污染物去除效率,以降低煙氣中顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放。根據中國電力企業聯合會分析數據,電力顆粒物(煙塵)排放量由1980年的約每年400萬噸,降至2015年的40萬噸左右,下降了90%;二氧化硫排放量由2006年的約1350萬噸排放峰值降至2015年的200萬噸左右,下降了85%,比1980年的245萬噸下降了18%;氮氧化物排放量由2011年的約1000萬噸峰值降至2015年的180萬噸左右,下降了82%。可見,電力這三項污染物的排放比從2006年到2010年峰值期要下降很多,且比1980年排放量還要低很多。

由于污染物是霾形成的元兇,要說電力是近年來霧霾形成和加重的原因是站不住腳的。而且由于熱電聯產機組大規模采用,污染控制技術大為提高,在替代了大量城市供熱鍋爐、提高煤炭利用效率的同時,大大減少了污染物排放,對治霾起到了重要作用。

文章中還歪曲了部分專家學者的觀點,比如,作者引用了賀克斌院士和另一位專家的研究成果來說明電廠濕煙氣影響環境的問題。只要稍加分析就會感到作者是移花接木、生拉硬扯、引用不當。賀院士并沒有說明是電廠的問題,把電廠相關的因素對霧霾的影響不進行定量分析,采用直接推論是沒有任何意義的。至于引用另一位作者的研究成果,更是不知所云,因為根本不是在一個條件下的論證。

需要強調的是,電力污染物的大幅下降,環保電價政策起到了關鍵性促進作用,因此這個功勞是黨和國家、環保主管部門、行業主管部門、電力企業、環保產業、社會共同努力的結果。

焦點二、文章所謂“權威”觀點哪兒不靠譜

記者:當前我國電力大氣污染物治理技術水平如何?

王志軒:由于我國《火電廠大氣污染物排放標準》世界最嚴,而我國的電煤質量又相對較差,需要更高的污染控制技術水平來支撐。幾十年來我國火電廠大氣污染物控制技術主要是在引進國際上先進除塵、脫硫、脫硝技術基礎上進行消化、吸收、再創新發展起來的,當然也有完全自主知識產權的環保技術,總體來看位于世界先進水平。

我國作為后發國家,對燃煤電廠除塵、脫硫、脫硝實踐和形成的技術路線、行業技術規定和規范,是集全人類在燃煤電廠污染控制中的經驗和智慧的基礎上逐漸形成的,并不是文章中所稱的“許多專家沒有想到”。如是否裝GGH(煙氣再熱器)問題,煙囪腐蝕問題、濕煙氣的擴散問題、煙塔合一問題、氨逃逸的問題等等都是經過了大量論證。

決定一個具體機組污染物治理設施的效率由排放限值和環境影響評價來決定,具體選擇何種技術也要經過環境、技術、經濟論證。但總體來說,在鍋爐燃燒階段采用低氮氧化物措施后再經煙氣脫硝總體效率大致在80-90%,除塵效率一般都在99.9%以上,脫硫效率一般都在95%以上。

只重污染物排放量,忽視煙氣溫、濕度?煙氣溫度是環評關鍵指標之一

記者:就文中對我國脫硫脫硝治理談及的幾個負面觀點,想請您具體談談。文中提到“環保部門一直在關注排放煙氣的多少,而忽視了煙氣的溫度與濕度才是問題所在”,是這樣嗎?

王志軒:首先,污染物排放量是考量污染物排放治理的核心,當然,煙氣的溫度和濕度也是必須考慮的。我國對電廠的環境影響評價實際上始于上世紀八十年代中期,尤其是九十年代后電廠的環境影響評價執行率幾乎百分之百。對每一個電廠的環境影響評價都會將大氣環境質量影響作為重中之重。預測落地濃度是否滿足環境質量要求,必然要考慮煙氣抬升以及擴散后對空氣質量的影響,這是大氣環評的基本內容,也是環境保護部門批復污染防治措施的基本依據。煙氣溫度是考量污染物擴散的核心參數,所以總體上不會造成文章中所指的重大原則性失誤。事實上,大氣環評不僅對文章中提及的煙氣溫度有所考慮,對燃煤電廠煙囪高度等都提出了明確要求。對煙氣濕度的考慮比較少,主要是因為沒有太大必要,采取嚴格的污染治理措施后,污染物大幅度減少,采用擴散方式滿足環境質量要求的方法已位于次要方面。加熱不加熱只影響煙氣的干、濕,濕煙氣主要是水蒸氣,煙氣濕度增加并不會增加污染物排放量。

此外,上世紀九十年代燃煤電廠大量采用水膜除塵技術,其排放的煙氣溫度、濕度與當前相當,但污染物排放量較當前要大得多!

煙氣沒再熱攜帶更多污染物?系國際普遍做法 濕煙氣帶入空氣中總水量更少

記者:那么,我國是不是像文章中所提到的那樣,與歐美國家相反,不加裝煙氣再熱器?濕法脫硫排放的污染物比干法脫硫多嗎?

王志軒:電廠濕煙氣加重霧霾的說法是錯誤的,也說明了作者根本不了解具體工藝。

首先要明確,脫硫塔內的脫硫化學反應是吸收——氧化還原反應,而不是作者講的“吸附和收集”,吸附和收集主要是物理方法的活性炭等干法脫硫工藝而不是化學方法的濕法脫硫。而且,經過濕法脫硫后的煙氣要經過一個很重要的去除水滴和霧滴的設備——除霧器后再進入煙囪。作者根本沒有提起這個重要的設備,通過除霧器后,煙氣是飽和煙氣或輕微的過飽和煙氣,其中水分主要是氣態水。所謂的煙氣加熱,不論是采用GGH還是其他方式加熱都是對脫硫后的飽和煙氣進行加熱。如果加熱,飽和煙氣進入煙囪后排出,其排放煙氣中的水汽 “白煙”減少了,甚至在加熱溫度高時看不到煙氣了,但煙氣中含水量并沒有減少,仍然是排到了空氣中。

而沒有加熱過的煙氣,由于通過煙囪時還要進一步降溫,此時,一部分水汽則凝結成水流到煙囪底部回收,排出煙囪中的煙氣“白煙”明顯,但煙氣帶入空氣中的總水量反而是減少了。

因此,不論加熱與否,污染物排放量沒有增加,貌似排大量水汽的煙氣比加熱后的煙氣排水量還要少。要說區別主要是擴散范圍和濃度的影響,但濕煙氣的抬升與干煙氣的抬升與擴散不能簡單比較。

如有研究表明,當環境接近于飽和狀態時,飽和濕煙氣因水汽的凝結放出潛熱使煙羽抬升比加熱到100℃的干煙氣還高。因此,可以簡單計算,相差大約30℃的兩種煙氣排放方式在一個開放的大氣環境中,這種溫度差對擴散時間和空間不足以構成影響。而且,如果作者在文章中所闡述的道理是正確的話,那么由于煙氣加熱比不加熱比煙氣含水量更高,對環境影響更大。所以,作者的論證是存在問題的。

其次,對于煙氣排放溫度提出標準的主要是德國,德國要求排煙溫度不低于72℃,但對于通過冷卻塔排放煙氣的沒有溫度要求,而冷卻塔的排水量比煙囪要大得多。再有美國的濕法脫硫后煙氣大部分是不加熱的,而不是作者講的大部分加熱,我國之所以不加熱排放很大程度上是吸收了美國的經驗。

用加熱的方法來消除腐蝕實際上也收效不大,因為三氧化硫的酸露點大致在100℃左右,加熱到72℃或者80℃作用有限,只是腐蝕點有所變化。而且,煙氣加熱主要是用于解決“白煙”的感觀問題以及在電廠附近有居民時解決“煙囪”雨的問題,所以加熱與否要看周圍環境。即使煙氣加熱到80℃甚至是100℃,在環境溫度低于10℃時,還是能看到明顯的白色煙羽,與不加熱排放差不多

還有一點需要說明,一般情況下采用GGH加熱除了耗能增加、故障增加外,由于回轉式GGH漏風,沒有脫硫的煙氣會形成短路,大約會有每立方米幾十毫克到上百毫克的二氧化硫直接排放,影響脫硫效率。

濕煙囪是干煙囪高度的一半?濕法脫硫脫硝改造對煙囪高度并無影響

記者:文章提到“由于污染物濃度降低,溫度減低,脫硫后防腐濕煙囪通常只有原來干煙囪高度的一半”的說法是正確的嗎?

王志軒:這種說法是錯誤的。剛才我已經談到了,在環評批復中,對電廠煙囪高度是有明確規定的。在設計規范中,燃煤電廠煙囪高度是由多方面的條件約束的,如不能低于周圍建筑的1.5倍等,我國燃煤電廠煙囪高度普遍在240米、210米,采取脫硫脫硝后煙囪高度有些項目有所降低,但普遍在210米以上,要說煙囪高度降低一半是無稽之談。

氨逃逸在煙氣中發生化學反應污染環境?影響極小

記者:文中提到氨逃逸后與煙氣中的物質發生化學反應,生成硫酸銨和硫酸氫銨,會對環境質量產生較大影響嗎?

王志軒:作者提出的有關氨逃逸的問題對環境的影響分析,主要是對工藝不熟悉所致。SCR工藝脫硝后,確實有氨逃逸,這也是脫硝工藝、設備選擇和設施建造的難點,但不是不能解決的問題。氨逃逸問題主要在于脫硝后氨的過量或者未完全反應,按照工藝要求和設備要求氨逃逸濃度一般控制在3ppm以下,如果控制不好,形成的銨鹽會對下游設備尤其是空預器產生影響,這種情況是不可持續的,且由于后續還有除塵脫硫設施對氨有較高效率的協同脫除作用,所以通過煙囪排放的氨極少,不應當成為對環境質量產生影響的重大問題。

總結:文章危言聳聽 用偽科學否定脫硫脫硝的正面作用

記者:燃煤電廠脫硫脫硝措施整體來看是否存在欠缺?有沒有文章中提到的那么嚴重?

王志軒:人類從事的一切生產實踐活動,主觀上都是進行趨利避害,盡量增大正作用,減少負面作用的活動。雖然我們仍然在污染控制的法規、政策、技術、管理方面存在一些問題,但這些問題都不能成為抹殺電力行業在大氣污染控制上取得的巨大成就。

如果一定要讓我評價脫硫脫硝對治理霧霾影響的正作用和副作用比例的話,我認為應當是99比1的問題,即99份的成績是壓倒性的,1份的副作用會增加霾,即可能增加一些難以去除的氣溶膠排放等,但這種增加微乎其微,對環境質量中PM2.5的影響比例幾乎可以忽略。

而且我所指的副作用也不是文章所講的那些生拉硬扯甚至是偽科學內容。從文章中的內容不難看出,作者對脫硫脫硝的正作用虛而化之,一言代過,不加論證,而對各種“副作用”無限放大,以“副作用”否決正作用。看過此文的人很容易得到的基本結論就是火電廠脫硫脫硝是霧霾的禍首。

文章中的部分觀點我是認同的,也是我多年前就建議的,比如加大散煤治理力度、持續推動重型柴油車的減排等,但是對“脫硫、脫硝措施導致霧霾加劇”的觀點我不能認同。

焦點三、電力煙氣污染治理怎么做

記者:針對當前的電力煙氣污染治理工作,您有什么建議?

王志軒:對于電力企業和行業,當前要按照國家環境保護要求,嚴格自律,繼續提高環保設施可靠性水平,全面做到達標排放。

環保主管部門應根據技術發展的情況、電力轉型中煤電角色的轉變和運行狀態的變化以及環保監管改革的需要,進一步完善污染物排放標準。

環保產業應當按照法律法規要求,堅持科學創新,不斷提高污染治理設施的技術水平、可靠性、經濟性,盡量減少二次污染的產生。

也希望專家在發揮更大作用的同時,盡量減少在自己不熟悉的領域發表似而非的意見甚至是錯誤的誤導公眾的意見,“名氣”越大,錯誤意見的破壞性越大。

附:不聽工程師意見 中國三年治霾無功!

2016年12月中,一場嚴重霧霾席卷京津冀、山西、陜西、河南等11個省市地區,一百多座城市受到重度污染,使居民的生產生活和健康受到嚴重影響。這幾天跨年度的霧霾持續來襲,使不少人感到恐慌和無助,霧霾的肆虐已成為中國社會之傷痛。自2014年以來,盡管中央和各地方發力治霾,投入甚大,措施頻出,但效果并不明顯。國際中國環境基金會的專家認為目前的大部分措施沒有針對主要矛盾,導致治霾勞而無功。

目前的脫硫、脫硝措施導致霧霾加劇

毫無疑問,燃煤是造成霧霾的主要原因,且燃煤的50%被用于發電。因此電廠和大型燃煤工廠的除塵、脫硫、脫硝是十年來環保部主導的空氣污染的治理的主要措施。到2016年,絕大部分的電廠上了脫硫脫硝措施,大部分燃煤工廠也開始脫硫脫硝,而這無疑是積極和必須的。并且空氣污染因子中,具有毒性的二氧化硫的成份也開始減少。這就是為什么盡管霧霾問題持久和嚴重,北京卻沒有發生像當年倫敦的空氣污染事故,導致上萬人死亡。

但脫硫脫硝工藝的不完善和副作用,導致霧霾加劇,是許多專家沒有想到的。

脫硝是燃燒煙氣中去除氮氧化物(NOx)的過程,一般在除塵、脫硫之前。目前主要采用的是選擇性催化還原法(SCR),即還原劑-氨(NH3)在催化劑作用下,選擇性地與氮氧化物(NOx)反應生成氮(N2)和水(H2O),從而達到去除氮氧化物的目的。而部分殘留的(或逃逸的)氨與煙氣中二氧化硫反應生成硫酸銨和硫酸氫氨,在正常情況下,脫硝的效率能達到80%-90%,剩下的10%-20%的氮氧化物仍留在煙氣中。

脫硝后的煙氣進入除塵過程,經過除塵后,99%的大顆粒煙塵被除去,殘留的細煤灰和煙氣進入脫硫過程。

目前脫硫的工藝90%是采用濕法脫硫,即通過噴射石灰石漿水霧與煙氣中二氧化硫分子接觸,達到吸附和收集的目的。石灰石漿霧滴含有大量水份,導致脫硫后排放的煙氣中濕度增加,成為濕煙氣(濕度是普通空氣的10倍)。同時濕煙氣里還攜帶殘留的細煤灰、硫酸銨、硝酸銨、硫酸鈣、硝酸鈣細顆粒等。濕煙氣呈霧狀,直接形成霧霾,排向空中。據估計,全國由濕法脫硫所排放到空氣中的帶有這些污染物的水蒸氣達到20萬噸/小時,這些水蒸氣帶有負電荷,在大氣中遇二次污染物(XOX、O3、OH、PM2.5等,均產生于其它工業排放和汽車尾氣),發生吸附形成更大微粒,同時在陽光作用下大氣氧化性增強,也加大二次顆粒物的顯著生成量,形成更嚴重的氣溶膠等污染物。這些污染物就像藥引子一樣對大氣起著大范圍的發酵作用。這一連鎖反應,在靜穩天氣情況下,導致空氣質量急劇惡化,大氣能見度大幅度降低,PM2.5持續“爆表”,形成重度霧霾。

更有甚者,濕法脫硫之后的煙氣溫度在30-50℃左右。根據歐美經驗,濕法脫硫通常需要加裝煙氣再熱器(業內稱GGH),將煙氣溫度抬升到80℃以上排放。而在中國,排煙溫度和濕度沒有詳細規定,部分專家以節能和防止設備堵塞為由,建議取消煙氣再熱器。一大批新上的電廠不再要求安裝GGH,而已經安裝的電廠則開始大規模拆除GGH。按照目前煙囪設計規范,由于污染霧濃度降低,溫度減低,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,煙氣在低空排放,更難以擴散,時間一長,致使霧霾加劇。

這就是2012年后,在煤炭總量沒有明顯增加,汽車增量也逐步趨緩的情況下,霧霾突然大面積加劇的主要原因。因為2012年8月6日國發【2012】40號文件,環保部門明令要求2012年底全國同時投運在線監測電廠的煙氣脫硫脫硝,各電廠的脫硫裝置全面運轉,脫硝裝置加速安裝。

國際中國環境基金會的專家和資深工程師注意到這個現象,于2014年5月向全國政協提交一篇政策建議,題為“關于重度霧霾成因的新發現及推廣有效霧霾治理新技術的建議”,但沒有得到重視。2015年12月,“中國大氣網”轉發某跨國電力環保企業工程師一篇《藍天白云能持續多久?一個環保工程師眼里的霧霾真相》引起廣泛關注。文中指出,燃煤火電廠是主要的污染源。大部分火電廠安裝了濕法脫硫設備,但將煙氣再熱器卸掉,導致排放的煙氣煙溫較低、濕度較大,致使煙氣不易擴散,成為導致霧霾的主要原因。“環保部門一直在關注排放煙氣的多少,而忽視了煙氣的溫度與濕度才是問題所在”,但資深環保專家出面否定。

然而最近的一些研究卻從不同角度證實了這個現象。

清華大學賀克斌院士和德國馬克斯˙普朗克化學研究所的程雅芳教授等人在最近一期美國《科學進展》雜志上報告說,隨著PM2.5污染程度上升,硫酸鹽是PM2.5中相對比重上升最快的成分。他們發現,在北京及華北地區霧霾期間,硫酸鹽主要是由二氧化硫和二氧化氮溶于空氣中的“顆粒物結合水”,在中國北方地區特有的偏中性環境下迅速反應生成。此外,北京及華北地區大量存在的氨、礦物粉塵等堿性物質使得當地顆粒物結合水的pH值遠高于美國等地,呈現出特有的偏中性環境,而二氧化氮氧化機制的反應速率會隨pH值上升而大幅提高。這一分析將霧霾源直接指向了電廠的煙囪,因為經過脫硫脫硝的煙氣同時滿足了三個條件:顆粒物結合水、氨(脫硝逃逸)和礦物粉塵(細煤灰和殘留石灰)。電廠的煙囪直接排出大量一次污染物硫酸鹽,然后濕氣在靜穩空氣中擴散,吸收從工廠和汽車排放的更多污染物,經過二次污染,使硫酸鹽不斷增加。

上海交通大學的繆正清教授最近三年發表了四篇論文,認為脫硫脫硝導致霧霾加劇證據確鑿。繆教授指出,盡管95%的二氧化硫和氮氧化物被脫硫脫硝工藝轉化成硫酸鹽和硝酸鹽,但在高效轉化過程中并沒有實現高效收集。因此,脫硫脫硝工藝通過水霧這個媒介,增加了排向大氣的硫酸鹽和硝酸鹽,這些顆粒不僅粒徑細,而且數量巨大。他估算出45天干燥時段,據最保守的估計,電廠排放到大氣的煙塵和硫酸鹽達到134ug/m3。而以前沒有經過脫硫脫硝的干煙氣,污染物難以持久停留在空氣中,對霧霾的貢獻估算為8ug/m3。

散煤燃燒治理不力

燃煤散燒排放是造成北方重污染天氣的另一重要原因。大量燃煤分散在中小鍋爐及農村取暖鍋爐,然而這些燃煤鍋爐幾乎沒有采取任何污染控制措施。據環保部門調查顯示,作為大氣污染重災區的京津冀地區,每年的散燒燃煤量占煤炭使用總量的10%,但對污染物排放量的貢獻卻達到了50%(中國環境報,2016.12.20)。

目前對于燃煤散燒的控制,基本上是“八仙過海,各顯神通”:中小鍋爐以“煤改氣”、“煤改電”,使用潔凈型煤或直接淘汰等方式。農村在推廣使用無煙煤、潔凈型煤、生物質成型燃料等清潔能源,部分地區也有“煤改氣”、“煤改電”的計劃。根據各地的經濟情況,潔凈型煤的補貼在200-600元之間,“煤改氣”、“煤改電”的補貼在1000-3000元之間。

農村散煤治理的管理涉及政府十多個部門,職責不清,技術規范和標準體系不健全,一些地區政府補貼不到位是散煤治理困境的主要原因。2014年和2015年,整個河北省只完成了推廣清潔型煤計劃的25.8%和29.5%。治霾壓力最大的省都只是這樣,其它省份的情況可想而知。

農村散煤治理的思路首先要十分清晰,大范圍的“煤改氣”、“煤改電”時機還不成熟,特別是目前電力還是以煤電為主的前提下,農村住戶的“煤改電”只是把污染轉移到電廠,另外農村電網短時期內也難以全面升級,所以主攻方向還是推廣無煙煤、潔凈型煤、生物質成型燃料等。第二是要全國協調聯動,因為空氣是流動的,光京、津、冀控制住不管用。有幾個具體措施可以采納:

1)成立全國和各省市的散煤治理領導機構,指導和協調各相關部門;

2)政府統一安置型煤或環保爐具,并協調潔凈型煤配送;

3)政府補貼農村居民,使燒潔凈煤的價格和散煤的相當;欠發達地區要加大中央財政補貼;

4)立法/頒布條例禁止散煤燃燒,違者重罰。

建議

綜上所述,建議環保部排除干擾,直面問題:

1)暫緩“煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)”,即“超凈排放”計劃的實施;集中力量解決目前脫硫脫硝導致霧霾加劇的問題,避免環保越發力,霧霾越嚴重的尷尬;

2)同時加大散煤治理力度;

3)配合持續的機動車減排,特別是重型柴油車的減排,重度霧霾才可望在短時期內消除。




責任編輯: 江曉蓓

標簽:中電聯,燃煤電廠