不重視SO3脫除和排煙溫度的「超低排放」對解決霧霾收效低甚至起反作用

07-22

來源：北極星節能環保網

導語：全國兩會3日拉開大幕,來自全國各地的數千名代表委員將匯聚北京，商討未來一年國家的政經大策，而他們帶來的議案、提案也將成為這一年度「政治季」中的重要話題。環保議題在近年來兩會內容中所佔的比例越來越大已是不爭的事實。談到大氣環保，相信沒有比超低排放更火的詞了，超低排放被認為是緩解霧霾天氣的一大力措，但有人提出，不重視SO3脫除和排煙溫度的「超低排放」對解決霧霾收效低甚至起反作用。

摘要：隨著火力發電領域「超低排放」的提出，電力SO2的減排量進一步被提高，而SO3的減排和排煙溫度卻被忽視。與SO2的遠程污染相比，SO3貢獻的二次硫酸鹽細顆粒物量約為SO2的5.9倍，甚至更高，極大地加劇了霧霾的發生。而低溫排煙造成環保監測數據失真，監管失效，一些白煙嚴重拖尾、藏污納垢、煙囪雨嚴重的環保裝置卻可以輕鬆被驗收為超低排放項目。不重視SO3脫除和排煙溫度的「超低排放」也導致了眾多「毒瘤」——「脫硫尾跡」及偽劣技術的產生。

關鍵字：超低排放 SO3 霧霾

1. 「超低排放」提出的背景及現狀

2013年，我國平均霧霾天數創52年之最;2014年，區域性乃至全國性的霧霾依舊頻頻造訪。中國大面積霧霾的主要原因是巨大的能源消耗(如：煤炭消耗)和長期積累的集中爆發。減少煤炭燃燒產生的大氣污染物顯然是治理霧霾的關鍵，然而，由於我國資源稟賦的特點和能源成本的制約，以煤為主的能源結構在相當長時間內不會改變。因此，清潔高效利用煤炭資源就成為中國經濟可持續發展的戰略選擇和落腳點。再者說，對於電力企業而言，為火力發電爭取空間也是為自己的發展爭取空間，因而煤炭企業神華集團率先提出了燃煤「超低排放」的概念。

所謂的「超低排放」，也被表述為「超潔凈排放」、「近零排放」、「趨零排放」……一般要求燃煤電廠排放的污染物濃度達到現行《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中燃氣輪機組排放限值，即在基準氧含量為6%的前提下，煙塵、SO2、NOx排放濃度分別不高於5(10)mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。

「超低排放」的提出有著其特殊的社會環境背景，能在一定程度上緩解企業和政府實施「煤改氣」的高額費用壓力。在一些地方政府的積極推動下，火電領域「超低排放」改造已在浙江、廣東、江蘇、山東等多個省市形成文件並實施。火力發電領域已掀起了一股「超低排放」的浪潮，並向全國蔓延。

2. 「超低排放」誤區之一 ——不重視SO3

自《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)實施以來，我國燃煤煙氣中的煙塵、SO2及NOx已得到了有效的控制。然而，我國污染地區天藍雲白的效果並不明顯。有不少官員曾戲謔地感嘆道：「埋頭苦幹一個冬，不如老天一陣風」。

據中電聯專職副理事長王志軒估算[1]，與現行的特別排放限值相比，燃煤電廠即使實現「超低排放」，其煙塵、SO2及NOx合計僅可多脫除0.47個百分點，進一步減排的比例還不到1%。由此不難看出，治理霧霾單純靠提高煙塵、SO2及NOx的脫除效率以達「超低排放」的減排效果並不理想，甚至意義不大。

事實上，我國的煤煙氣污染是複合型的，真正意義上的「超低排放」除我國所要求的煙塵、SO2、NOx超低排放外，還應對SO3、細顆粒物、酸性氣體及汞等重金屬污染物的排放進行限制。長期以來，公眾的注意力主要集中在SO2和NOx上，鮮有關於其它污染物的報道，尤其是SO3的報道。研究表明[2]，SO3比SO2的毒性高十多倍，且具有強腐蝕性。不同於SO2，SO3氣體暴露在空氣當中，會迅速吸收空氣中的水分，而產生白色的硫酸(H2SO4)煙霧，繼而與大氣中的鹼性物質反應，生成大量的二次硫酸鹽細顆粒(直徑一般低於1μm)。這些硫酸鹽細顆粒物在大氣中具有很強的消光效應，是造成能見度降低和霧霾加劇的重要組成部分。因此，目前我國的「超低排放」只追求SO2的減排，卻忽視了SO3的污染問題，這或許是我國在治霾路線上走偏的一個重要表現形式。

SO3作為近地污染物主要來源於化石燃料的燃燒，在爐膛的燃燒過程中，氣態SO2會進一步被氧化成氣態SO3，若裝有SCR脫硝裝置，部分SO2在催化作用下也被氧化生成氣態SO3[3]，研究表明[4]，SO3轉化率大約從原先的1%提高到2%。假設我國燃煤平均含硫量1%，則一台30萬千瓦燃煤機組排放的SO3的量至少為：5.78×107mg/h[6]。

至2014年底，全國火電總裝機容量9.2億千瓦，脫硫機組占煤電機組總容量的89%，其中95%以上安裝的是濕法脫硫裝置(氨法、石灰石-石膏法、鎂法、雙鹼法等)，濕法脫硫工藝對SO3的脫除效率僅約20%[5]。若按20%計算，則全國火電機組安裝濕法脫硫裝置後SO3排放量：71.94萬噸/年(按照年運行6000小時計算)[6]。

2014年，全國電力SO2排放量為98萬噸，略高於SO3的年排放量(71.94萬噸)，但由於排放到大氣中的SO2需經過4-7天的時間，且僅有約10%會被被氧化為SO3(12.25萬噸)[7]，因此，與SO2的遠程污染相比，SO3貢獻的二次硫酸鹽細顆粒物量約為SO2的5.9倍(71.94/12.25)。進一步提高SO2的脫除率後，SO3/SO2的比值也將提高，如此，大大抵消了高SO2脫除率對減少二次硫酸鹽細顆粒物排放的貢獻，所以，SO3造成的近地污染較SO2更為嚴重，治理也為更重要。

3. 「超低排放」誤區之二 ——不重視排煙溫度

關於脫硫後排煙溫度對環境的影響，業內一直存在爭議，但是近年來，這個爭議被擱置。但是隨著霧霾的頻繁大規模爆發，燃煤煙氣脫硫後排煙溫度問題爭議再次被部分專家提出來。

現行《固定污染源煙氣排放連續監測技術規範》(HJ∕T_75-2007)明確指出，火電廠濕法脫硫裝置後未安裝煙氣GGH(氣-氣換熱器)的煙道內，由於水份的干擾，顆粒物CEMS 無法準確測定其濃度。現行的檢測做法是將顆粒物CEMS安裝在脫硫之前，採用脫硫前數值與脫硫系統K係數的計算值作為環保監測的顆粒物排放濃度。而這一數值實際上等於忽略了濕法脫硫系統本身產生的顆粒物排放，造成眾多濕法脫硫裝置在前級除塵效果達到超低排放的情況下，脫硫後煙氣出現尾跡的奇怪現象。

眾所周知，「脫硫尾跡」是使用濕法脫硫工藝的特有產物。肉眼可見的「脫硫尾跡」主要為脫硫後煙氣所夾帶的一次細微顆粒物(包含煙塵和脫硫漿液)和濕法煙氣脫硫未能高效脫除的SO3所形成的二次硫酸鹽氣溶膠。當未脫除的SO3濃度達到5-10ppm(17.9-35.7mg/Nm3)時，就有可能出現藍色/黃色「脫硫尾跡」，且SO3濃度越高，煙羽的顏色越濃、長度也越長，嚴重時甚至可以落地，嚴重危害著周邊百姓的生活與健康。

自2007年，國內大部分濕法脫硫裝置大範圍取消GGH以來，煙囪雨、煙囪腐蝕加劇和污染物落地濃度升高等問題逐漸暴露。國內主要電力集團和環保部門已經注意到取消煙氣再熱之後帶來的嚴重腐蝕問題和環境污染問題。但是大部分電力企業為了追求經濟效益，對提高排煙溫度的重要性缺乏充分的認識和足夠的重視。

煙氣再熱裝置作為燃煤煙氣治理的末端設備，在抬升煙溫的同時，往往也起到了污染物排放物理監管的作用。當前環保要求取消了煙氣旁路系統，當環保系統故障或者人為停運時，生產系統必須同步停運;如果採取「停環保，不停產」的運行方式，煙氣再熱裝置勢必會嚴重堵塞，進而迫使生產系統停產。但是取消煙氣再熱系統之後，由於環保監測失效，往往在脫硫設備故障或者部分停運的情況下，企業繼續保持生產，偷排污染。也正因此，一些企業為了經濟效益，想盡辦法、找各種理由取消煙氣再熱系統。

4. 不重視SO3脫除和排煙溫度的「超低排放」的影響

4.1. 環保數據與民眾感官差距太大，加劇民眾對煤電的懷疑

「超低排放」政策的推出本意之一是要扭轉民眾對「煤電等於污染」的觀念和認識。

圖1 某燃煤電廠煙氣脫硫後煙氣拖尾

然而，由於脫硫後低溫煙氣造成監測數據失真，並採用折算值作為環保連續監測數據，從而造成顆粒物CEMS數據與真實感官效果的偏差較大，煙囪白汽後拖著長尾藍煙或者黃煙，但是顆粒物CEMS數據卻顯示超低排放數值。這種環保數據與感官效果的偏差，不僅僅無法讓燃煤超低排放升級改造轉變民眾對燃煤等於污染觀念，而且進一步加劇了民眾對燃煤污染以及超低排放真實效果的懷疑。

4.2. 「假超低，真超標」技術肆虐

目前，我國的政府和相關部門還未針對SO3污染制定法制性約束，這與發達國家尚有一定差距性——美國已對SOx(包括SO3)的排放限值進行了規定。所以，一些企業鋌而走險地認為只要能實現SO2排放達標的技術就為可行，絲毫不顧SO3所造成的危害。由於SO3主要以氣溶膠形式存在，而濕法脫硫對氣溶膠脫除效率低，而且無法檢測其真實排放數據。一些企業雖然宣稱正常運行工況下，吸收塔出口霧滴≤25mg/m3(標態、干態、6%O2)，煙塵排放≤5mg/m3(標態、干態、6%O2)。然而，其嚴重的脫硫「煙囪雨」和拖著長長的「脫硫尾跡」早已暴露其「假超低排放」的本質。

「假超低，真超標」的根源就在於錯誤地取消了煙氣再熱系統後，導致環保監測數據失真，監管失效。在超低排放技術及方案比選中，企業往往只關注環保監測報告數據，而不是實際投運效果。一些環保企業為了爭搶市場，跑馬圈地，靠的不是真正的超低排放技術和高標準的工程質量，而是靠低價競標，靠技術上「膽子大、敢吹牛」。市場技術良莠不齊，劣幣驅逐良幣，最終損害的不僅僅是煤電企業，而且讓超低排放升級改造帶來的真實環保效果大打折扣。

在環保監管越來越嚴格、法規日趨完善的今天，SO3的排放限值和排放溫度限制已經列入一些地方環保法規中，也終將納入國家環保法規中，企業若不從可持續發展的觀點來看待和解決問題，不僅會陷入環保改造沒完沒了的泥潭裡，而且遲早會被環保部門強制停產整改。

圖2 某燃煤電廠濕法脫硫後煙囪出現藍煙問題

5. 結論

在新形勢下環保指標越來越嚴格的今天，燃煤煙氣的多污染物協同治理已越來越深入人心，著眼全局的煙氣凈化已勢在必行。

SO3對霧霾的貢獻值遠高於「超低排放」SO2的減排值，重視SO3的減排、多污染物協同治理是我國空氣污染治理的大勢所趨。而提高煙氣排放溫度，優化環保監管系統工作環境，確保環保監測數據的真實性，既有利於環保監管部門和用戶有效識別市場上那些假冒、偽劣的超低排放技術，同時也讓民眾「看得見」燃煤超低排放升級改造的真實效果。

參考資料：

[1] 王志軒. 煤電近零排放是「大躍進」. 中國環境報. 2014.

[2] RYUNOSUKE KIKUCHI. Environmental Management of Sulfur Trioxide Emission: Impact of SO3 on Human Health. Environmental Management Vol. 27, No. 6, pp. 837–844. 2001

[3] Hardman R, Stacy R, Dismukes E. Estimating sulfuric acid aerosol emissions from coal-fired power plants[C]. DOE-FETC Conference on Formation, Distribution, Impact, and Fate of Sulfur Trioxide in Utility Flue Gas Streams, Pittsburgh: 1998.

[4].P. Forzatti (I-3) et al. Catalytic properties in deNOx and SO2–SO3 reactions. Catalysis Today 56 (2000) 431–441.

[5] 夏宏君, 張蘭春. 濕法脫硫改造中原有煙囪防腐問題的探討. 高聳建構築物設計, 2006.

[6]「脫硫尾霾」中隱藏的細顆粒物總量估算.

[7] L. Blair. Sulphur dioxide: environmental effects fate and behaviour[M]. WBK & Associates Inc. March, 2003.

[8] 王琿，宋薔，姚強，陳昌和，電廠濕法脫硫系統對煙氣中細顆粒物脫除作用的實驗研究第28 卷第5期中國電機工程學報 2008年2月15日