疫情期間經(jīng)歷了重污染天氣，一個(gè)老話題又引起了業(yè)內(nèi)人士的熱烈討論——電廠的“煙羽”有沒(méi)有必要“消白”？對(duì)霧霾的形成到底有沒(méi)有影響？
說(shuō)是老話題，是因?yàn)樵诖酥熬陀胁煌曇簟６?019年10月印發(fā)的《京津冀及周邊地區(qū)2019-2020年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅(jiān)行動(dòng)方案》中則規(guī)定：對(duì)穩(wěn)定達(dá)到超低排放要求的電廠，不得強(qiáng)制要求治理“白色煙羽”。
監(jiān)管部門已有明確要求，但依然有部分人認(rèn)為“白色煙羽”（這里泛指，后面會(huì)解釋可凝結(jié)顆粒物）是霧霾的成因之一，需要解決。
為了解其中緣由，記者采訪了相關(guān)專家。
電廠為什么會(huì)冒白煙？
討論“白色煙羽”之前，首先讓我們了解一下燃煤電廠的工作原理。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，燃煤電廠是先將燃料——也就是煤，燃燒產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。
煤被用作燃料燃燒會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化物和煙塵等大量污染物，為防治其污染周邊環(huán)境，在排放之前必須按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行去除。從工藝流程來(lái)說(shuō)，主要包括脫硫、脫硝和除塵三個(gè)步驟。
除了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，從感官上我們也可以對(duì)污染物的去除有一個(gè)大致判斷。沒(méi)有除塵的煙囪，排出的煙氣如下圖所示（示意圖，非電廠煙囪）：
下面的視頻，則通過(guò)對(duì)比說(shuō)明了有和沒(méi)有脫硫時(shí)的煙氣狀態(tài)（視頻中兩企業(yè)煙囪為燃煤鍋爐煙囪，并非燃煤電廠鍋爐煙囪）：經(jīng)過(guò)脫硫后，煙囪排出的水霧特別大，發(fā)白，其污染治理設(shè)施為正常運(yùn)行；而沒(méi)有加脫硫劑的相鄰企業(yè)，煙囪旁水霧則發(fā)暗。
視頻中還涉及到了另一個(gè)最主要的“知識(shí)點(diǎn)”：那就是脫硫工序和“白色煙羽”。
目前國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠煙氣脫硫技術(shù)主要以濕法脫硫?yàn)橹鳌Ｔ诿摿蜻^(guò)程中，煙氣溫度可達(dá)45℃—52℃，所含水汽處于飽和狀態(tài)。這些煙氣排放時(shí)與溫度相對(duì)較低的外環(huán)境空氣接觸而冷凝，所形成的大量霧狀水滴對(duì)光線產(chǎn)生了折射或散射。由于天空背景色和天空光照、觀察角度等因素發(fā)生了顏色的細(xì)微變化，通常呈現(xiàn)出白色、灰白色等。其中，“白色煙羽”較為常見。
“白色”與污染物是否有直接聯(lián)系？一個(gè)例子可以說(shuō)明：再干凈的水用水壺?zé)_，從壺嘴都會(huì)冒“白煙”。所以，“白色”并不是衡量污染物多少的標(biāo)準(zhǔn)。
“對(duì)于環(huán)保治理設(shè)施合格的超低排放機(jī)組來(lái)說(shuō)，煙羽的成分以水霧為主，污染物濃度很低，對(duì)環(huán)境質(zhì)量沒(méi)有直接影響，屬于視覺(jué)污染。” 中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)副理事長(zhǎng)王志軒說(shuō)。
為什么不用擔(dān)心實(shí)現(xiàn)了超低排放的電廠？這要從大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)起。
2011年，我國(guó)出臺(tái)了史上最嚴(yán)的火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2011）。
2014年，《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020）》與《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》等重磅文件接連印發(fā)，要求燃煤電廠實(shí)施超低排放。
也就是說(shuō)，目前燃煤電廠煙氣中的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放限值比全世界最低的標(biāo)準(zhǔn)限值都要低，已經(jīng)接近了燃?xì)怆姀S污染物排放水平。
❖ 燃煤鍋爐改造要求為在基準(zhǔn)氧含量6%的條件下達(dá)標(biāo)
制圖：于天昊
說(shuō)清楚了超低排放的污染物控制水平，消除了疑慮，我們?cè)僬f(shuō)回“消白”。
不談具體的工藝，“消白”的物理原理就是通過(guò)加熱方式提高煙氣溫度，讓水汽處于高度不飽和狀態(tài)，使氣態(tài)水進(jìn)入大氣后不會(huì)因?yàn)闇囟冉档投纬尚∷巍＿@個(gè)過(guò)程，必然有能量的消耗。
所以，如果僅從“消除視覺(jué)污染”的角度來(lái)看，單純通過(guò)加熱消除“白色煙羽”中的霧狀小水滴是勞民傷財(cái)，對(duì)此業(yè)內(nèi)人士的觀點(diǎn)碰撞得并不激烈。
可凝結(jié)顆粒物要控制嗎？
爭(zhēng)議的一個(gè)焦點(diǎn)，是有業(yè)內(nèi)人士指出“白色煙羽”中的可凝結(jié)顆粒物（CPM）是造成霧霾的“元兇”。消除“白色煙羽”的概念與“消除CPM”并不相同，治霾的主要目的是消除CPM。
美國(guó)環(huán)境署（EPA）對(duì)CPM的定義為：該物質(zhì)在煙道溫度狀況下在采樣位置為氣態(tài)，離開煙道后在環(huán)境狀況下降溫?cái)?shù)秒內(nèi)凝結(jié)成為液態(tài)或固態(tài)，該類物質(zhì)通常以冷凝核的形式存在，空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于1μm，屬于微細(xì)顆粒物。
簡(jiǎn)單說(shuō)，就是CPM排入大氣后就是PM2.5，而PM2.5是產(chǎn)生霧霾的主要原因。
“從霧霾的成因角度來(lái)說(shuō)，控制CPM無(wú)可厚非，比如CPM為50毫克每立方米時(shí)，按照80%的去除率，每立方米就可以減少40毫克的CPM。但對(duì)于已經(jīng)穩(wěn)定達(dá)到超低排放的電廠來(lái)說(shuō)，由于排放煙氣中的CPM濃度很低，這個(gè)措施就得不償失了。” 國(guó)電環(huán)境保護(hù)研究院院長(zhǎng)朱法華表示。
清華大學(xué)、國(guó)電科學(xué)技術(shù)研究院有限公司等單位對(duì)京津冀地區(qū)的14座燃煤電廠煙氣中的CPM按照美國(guó)EPA規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法（Method 202）進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明14座燃煤電廠石灰石-石膏濕法脫硫入口的CPM平均值為13.38毫克每立方米，脫硫出口為6.68毫克每立方米，對(duì)外排放的平均值為5.62毫克每立方米。
除此之外，朱法華還分享了另一組數(shù)據(jù)：整理上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心和中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院等單位對(duì)上海、陜西、山西、新疆、浙江等省（區(qū)、市）的13臺(tái)超低排放燃煤機(jī)組CPM的監(jiān)測(cè)結(jié)果，得出其平均值為10.20毫克每立方米，最大值為19.86毫克每立方米。清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院鄧建國(guó)等人對(duì)國(guó)內(nèi)5座超低排放電廠可凝結(jié)顆粒物的測(cè)試，結(jié)果均小于2毫克每立方米。
“按照全國(guó)燃煤電廠煙氣中CPM的平均排放水平按10毫克每立方米考慮，每年排放的CPM總量大約只有12萬(wàn)噸，占全國(guó)PM2.5的總量不及1%，影響微乎其微。”朱法華說(shuō)。
除了朱法華，也有業(yè)內(nèi)人士對(duì)鋼鐵以及其他行業(yè)的可凝結(jié)顆粒物進(jìn)行了研究和測(cè)試，其結(jié)果確實(shí)遠(yuǎn)高于實(shí)現(xiàn)了超低排放的燃煤電廠。
“每個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)工藝和煙氣治理技術(shù)裝備水平不同，用其他行業(yè)的研究成果類比燃煤電廠的CPM，是沒(méi)有科學(xué)依據(jù)的。”朱法華說(shuō)。
要綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益
“依法決策是各級(jí)政府必須遵守的準(zhǔn)繩。”朱法華表示，《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》第九條明確規(guī)定：“國(guó)務(wù)院生態(tài)環(huán)境主管部門或者省、自治區(qū)、直轄市人民政府制定大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)以大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件為依據(jù)”。
所以是否進(jìn)行煙氣“消白”，要弄清煙氣“消白”污染物的減排效果、對(duì)環(huán)境的改善效果、經(jīng)濟(jì)投入與運(yùn)行費(fèi)用、技術(shù)可行性及運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性等相關(guān)問(wèn)題。
朱法華介紹說(shuō)，煙氣加熱及煙氣“消白”過(guò)程中的阻力增加一般會(huì)提高供電煤耗1-3克每千瓦時(shí)。即使在超低排放條件下，也會(huì)使相應(yīng)排放的總PM2.5濃度提高0.6-1.8毫克每立方米。多個(gè)實(shí)施煙氣“消白”的燃煤電廠測(cè)試結(jié)果表明，超低排放后燃煤電廠的煙氣“消白”，邊際成本很高，得不償失。
朱法華還表示，煙氣“消白”單位千瓦的投資一般在70元左右，全國(guó)燃煤電廠進(jìn)行煙氣“消白”約需700億元，每年的運(yùn)行費(fèi)用大約在200億元左右，另外每年還會(huì)增加標(biāo)煤消耗400-1200萬(wàn)噸。
“需要強(qiáng)調(diào)的是，個(gè)別三氧化硫排放濃度較高、在晴天煙氣呈現(xiàn)藍(lán)色的電廠，煙氣是應(yīng)該深度治理的，如河北某電廠的‘藍(lán)色煙羽’治理，要求治理后三氧化硫排放濃度小于5毫克每立方米，其環(huán)境效果就較為明顯，但這也不是通過(guò)煙氣加熱去除的。”朱法華強(qiáng)調(diào)說(shuō)。
電力行業(yè)常規(guī)污染物大幅下降
“據(jù)生態(tài)環(huán)境部公布的數(shù)據(jù)，截至2019年底，全國(guó)實(shí)現(xiàn)超低排放的煤電機(jī)組約8.9億千瓦。隨著技術(shù)的提升和標(biāo)準(zhǔn)的提高，我國(guó)電力行業(yè)的常規(guī)污染物已經(jīng)大幅下降。”朱法華表示。
截至2017年底，全國(guó)已完成超低排放改造的燃煤發(fā)電機(jī)組容量達(dá)7億千瓦，占煤電總裝機(jī)容量比例約71%。2017年電力行業(yè)排放的二氧化硫、氮氧化物和煙塵分別下降至120萬(wàn)噸、114萬(wàn)噸和26萬(wàn)噸，占全國(guó)相應(yīng)排放總量的比例從高峰時(shí)的40%左右下降到10%左右，甚至更低。
根據(jù)“大氣十條”終期評(píng)估報(bào)告，燃煤電廠超低排放改造對(duì)長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀等重點(diǎn)區(qū)域細(xì)顆粒物（PM2.5）年均濃度下降的貢獻(xiàn)分別達(dá)到24%、23%和10%。
制圖：于天昊
截至2018年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量190012萬(wàn)千瓦，其中火電裝機(jī)容量114408萬(wàn)千瓦，火電發(fā)電量49249億千瓦時(shí)，比未實(shí)施超低排放的2013年增長(zhǎng)16%，但2018年全國(guó)火電煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量比2013年分別下降了86%、87%、88%，為常規(guī)大氣污染物的總量減排做出了重要貢獻(xiàn)。
數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)煤電發(fā)電量約占火電發(fā)電量的91%，美國(guó)煤電發(fā)電量約占火電發(fā)電量的50%（其余為燃?xì)獍l(fā)電），在這種情況下，2015年以后我國(guó)單位火電發(fā)電量的煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放量，即排放績(jī)效全面低于美國(guó)。
“這進(jìn)一步說(shuō)明我國(guó)燃煤電廠的低排放技術(shù)與管理水平已處于世界先進(jìn)行列，對(duì)改善大氣環(huán)境質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。”朱法華說(shuō)。
|
