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3.4简单试验说明湿法脱硫排出的水汽中含有大量的PM2.5
湿法脱硫排出的湿烟气(水汽)与家用加湿器排出的水雾很相似。许多专家做过一些实验,来验证湿法脱硫排出含有溶解和非溶解物的湿烟气(水汽),进而使得静稳或逆温天气下PM2.5浓度增加,暴发大雾霾。
试验方法是,向房间加湿器中分别加入纯净水、矿泉水和自来水,监测室内空气污染情况。试验结果如下:
加纯净水,室内PM2.5浓度为20微克/立方米;加矿泉水,室内PM2.5浓度为30微克/立方米;加自来水,室内PM2.5浓度为340微克/立方米。三者主要差别是水中溶解性颗粒物(TDS),纯净水为0-5毫克/升,矿泉水为5-50毫克/升,合格自来水为50-120毫克/升,不合格的自来水可达300毫克/升。
各种工业净水(直流冷却水、循环冷却水补充水、洗涤用水、锅炉补充水、工艺和产品用水)的TDS控制标准为小于1000毫克/升。而湿法脱硫循环液TDS超过3万毫克/升,还含有20%的不溶性固体颗粒。如此之高的TDS,排放到大气中的水汽,就像加湿器在房间中用自来水加湿,自然就会产生很高PM2.5。
全国每年湿法脱硫排出30亿-40亿吨水汽,京津冀及周边更是密集。如果只是纯净的水,没有任何问题。但水溶性盐和不溶性固体颗粒在其中含量很高(专家计算或测算为1.4%至3%,甚至更高)。在被排往大气后,形成的超细颗粒物数量巨大,重量之和也超过所有SO2、NOx和烟粉尘的总和。这与海水晒盐完全不同,就像加湿器与几盆水放在房间蒸发的作用完全不同一样。在静稳或逆温天气时,城市上方和周围就像一个空间有限的大房间,湿法脱硫设备就像遍布各城市的巨大加湿器,每天24小时向大气中排放超细颗粒物(PM0.38),加上原来在空中已经脱水的超细颗粒物吸水、凝结、粘附、变大,就迅速产生较重的雾霾。
据有关资料,一个拆除GGH的脱硫设备的燃煤电厂,烟囱高210米时,排放污染物的最大落地浓度点到烟囱的距离大概在6.7公里左右[1],这可能是对常规污染物和较大颗粒物(如PM10)而言的。根据环保部监测数据测算,分布在济南市东、西、南、北、中和长清的6个国控监测点的PM2.5浓度数据,在不同年份、不同采暖季节的PM2.5浓度最低点,居然几乎全是靠近济南各自唯一的电厂、钢铁厂和炼油厂(7公里左右)的高新区监测点。这说明电厂湿法脱硫排出的水汽析出后的超细颗粒物,不再具有原来那种因为重力在附近沉降的特点,而是隐藏在空气中,有风自由飘荡,无风就近聚集、吸水、黏附、变大。
在冬季,有的城市几公里、十几公里内就有非常多的燃煤设施采用湿法脱硫设备。再加上散煤燃烧、汽车排放以及京津冀及周边地区每年12月份和次年1月份本来就是多雾季节,湿度较大,在有了湿法脱硫不断排出水汽增加湿度,并且提供充沛而常备的超细颗粒物作为凝结核后,频繁形成重雾霾可想而知。即使采用燃气替代的城市,如北京,燃气设施排放的水汽有同样问题,加上其他排放物较多以及在静稳天气前,借助风力从周边飘移来的隐藏在流动空气中的超细颗粒物等,在12月和1月份同样难逃雾霾的影响。
4.对策措施
多种湿法脱硫政策和技术措施作用的叠加,是2013年初雾霾暴发的主因,并不是说PM2.5源解析中的其他因素不重要。现在已经对其他来源的PM2.5采取了铁腕治霾行动。这些工作难度非常大,远比针对湿法脱硫的技术措施复杂,还需要继续加强。
针对现有湿法脱硫装置的大中型燃煤设施,或具有低温湿烟汽排放的燃气设施等,可采取以下措施:
1.采用冷凝装置等减少水汽(低温湿烟汽)排放污染。
2.降低水汽中的各类溶解盐和非溶解物。
3.制定标准限制烟气排放湿度和次生颗粒物。
4.加快相关技术研发,尽快进行国内湿法脱硫技术局部改造,或研发并国产化干法脱硫技术,实现合理替代。
参考文献:
[1]百度百科:烟气-烟气再热器(GGH)
https://baike.baidu.com/item/GGH/11018942?fr=aladdin
[2]马丽梅,张晓,等.中国雾霾污染的空间效应及经济、能源结构影响[J].中国工业经济,2014(4):19-31.
[3]中国硫酸工业协会.硫酸雾问题工作简报(第一期).http://www.liusuan.org/plus/view.php?aid=3972
[4]李壮,王海涛,董鹤鸣,等.湿法脱硫对660MW煤粉炉PM2.5排放影响的实验研究[J].节能技术,2015(5):398-402.
[5]刘晨.我国大气雾霾的元凶及对策与机遇探讨[J].冶金动力,2017(4):1-4.
作者简介:
周勇(1964-),山东淄博人,二级研究员,山东省科技发展战略研究所副所长,山东省生态文明研究中心主任,美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBL)客座资深科学家,研究领域:经济社会发展与能源、环境和碳排放协同研究,科技、创新的战略与政策研究等。邮箱:bft@qq.com
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