【中國環保在線 廢氣處理】自1998年國務院關于“酸雨控制區和二氧化硫污染控制區有關問題的批復通知”(國函(1998)5號)頒布后至今已近20年了,北京的“煤改氣”的實施也有17年了,燃煤煙氣“超低排放”改造治理工作也開展近四年了,但奇怪的是霧霾天氣并沒有得到根本性的改善,原因何在?
為使“北京藍”的品牌持續保持,環保部門采取了關閉工廠、停止生產、巡視監督等大量措施,卻換來了人們對大氣治理的關注轉變為對天氣預報的關注,因為,只要出現靜風的氣象條件或逆溫層現象,很快就會在眼前展現渾沌的天空這種立竿見影的因果關系難道不值得有關部門去深思嗎?
1、 我們忽略了氣溶膠的致“霾”作用
氣溶膠的定義是:由固體或液體小質點分散并懸浮在氣體介質中形成的膠體分散體系;氣溶膠的分散相是固體或液體小質點,其大小為0.001~100微米,連續相介質是氣體。
由于大氣中漂浮著上千種微生物,氣溶膠在大氣中作為凝結核可以不斷地集聚水汽和微生物,具“中國霧霾特殊形成機理研究“(作者顧衛東)的文章介紹:附著氣溶膠顆粒上微生物在適宜條件下迅速繁殖,氣溶膠體積迅速增大突破臨界點,終形成重度霧霾。如常溫常壓下,氣溶膠顆粒只有0.1微米,但隨微生物迅速繁殖,體積可迅速增加到 2.5微米、5 微米甚至10微米
盡管人們對“霧霾”的成分、機理和來源眾說紛紜,但是,“氣溶膠”是霧霾形成的主要原因無可爭辯。因為,氣溶膠在大氣中的懸浮狀態就可以理解為:氣溶膠的固體粒子就是“霾“的凝結核,氣溶膠的液體粒子就是“霾“的溫床。
2、 我們忽略了煙氣治理過程中也會產生新的大氣污染物
首先列舉一個人們在日常生活中經常遇到的現象:當把鐵鍋燒熱后,往鐵鍋里倒入一些鹽水,“撲哧”一聲會產生一股蒸汽,去聞這股蒸汽就會有一種咸味的感覺,也就是說:當鹽水遇到高溫的鐵鍋后,因潛熱而產生的蒸汽中含有鹽霧等氣溶膠粒子,本文把這種現象稱為“鐵鍋效應”。
上世紀九十年代中后期,我國開始從歐美國家引進濕法煙氣脫硫工藝(占我國現有煙氣脫硫市場的90%以上),以解決燃煤鍋爐和工業窯爐煙氣中SO2對大氣的污染問題,該工藝的核心技術就是“噴淋塔”(或稱“空塔噴淋”)。噴淋塔技術是二十世紀六十年代初由美國瑪蘇萊公司發明的,其基本原理就是通過堿性吸收液(鈣基、氨基、鎂基、鈉基)對煙氣進行洗滌,在洗滌的過程中使煙氣中的SO2等酸性氣體與堿性吸收液發生氧化還原反應,終變成鹽和水,以達到對煙氣脫硫的目的。
濕法煙氣脫硫工藝在引入我國的初期,在噴淋塔的進出口處連有GGH(即:煙氣-煙氣再熱器)。GGH可將噴淋塔入口的煙氣溫度從120~160℃降到90℃左右(相當于把鐵鍋只燒到90℃左右),以減少噴淋塔在洗滌過程中因“鐵鍋效應“而產生過多的氣溶膠;同時,GGH還可將噴淋塔出口的煙氣從50℃左右提升到75℃左右,以提高煙氣排入大氣后的擴散范圍和高度。由于GGH在對噴淋塔進出口煙氣進行降溫和升溫的過程中,存在著漏風、堵塞及能耗等問題,因此,GGH裝置逐步降低了在濕法煙氣脫硫工藝的應用比例。
對于是否應該在濕法煙氣脫硫工藝中安裝GGH裝置?在網上有許多爭論的文章,但爭論的焦點都聚集在噴淋塔出口煙氣的含水量多少和煙氣溫度的高低等問題上,而GGH還具有對噴淋塔入口煙氣的降溫功能卻忽略了。爭論文章中忽略了高溫煙氣因“鐵鍋效應“而產生的氣溶膠問題。因為,當GGH對噴淋塔入口煙氣的降溫功能取消后,燃煤鍋爐或工業窯爐排放的120~160℃(也可能溫度會更高)的煙氣會直接進入噴淋塔(相當于使鐵鍋溫度一直保持在120~160℃的范圍內),在噴淋塔的吸收液(鹽類)對煙氣進行洗滌時,必然會因“鐵鍋效應“而產生大量的氣溶膠。
現有的濕法煙氣脫硫工藝對氣溶膠的生成主要有二點:a.因取消了GGH對噴淋塔入口煙氣的降溫功能后,使噴淋塔的“鐵鍋效應”增強了,從而增加了“溶水性固體的氣溶膠”排入大氣;b.因噴淋塔對煙氣洗滌時采用的是逆流(煙氣向上,吸收液向下)方式,因此很容易形成煙氣對吸收液的夾帶現象,造成了“非溶水性固體的氣溶膠”(包括液滴中溶水性固體的氣溶膠)排入大氣。
3、 我們忽略了濕法煙氣脫硫工藝生成氣溶膠的能量
近日,很慶幸地能夠在網上看到山東大學朱維群教授的一個試驗數據,他說:“我們對脫硫漿液進行了分析,過濾去固體得到上清液,測其含有1.4%可溶性物質”。在此試驗數據的基礎上,根據國家“超低排放“標準中煙塵含量應小于10mg/Nm3的規定,并針對國內主流發電機的燃煤鍋爐采用濕法煙氣脫硫工藝,將該工藝所形成的氣溶膠進行計算得到表3-1。
注:因缺少參數,表中未列出濕法煙氣脫硫工藝形成的“液體小質點中溶水性固體的氣溶膠”排放量。
由表3-1中所列數據可知:“煙氣中溶水性固體氣溶膠的排放量”是“煙氣中非溶水性固體氣溶膠的排放量(PM)”的75倍以上,此表的計算數據可以說明:解決濕法煙氣脫硫工藝形成的氣溶膠問題遠比將燃煤煙氣中的含塵排放標準從50mg/Nm3降到10mg/Nm3更為重要。由于氣溶膠是“霧霾”的凝結核,因此,濕法煙氣脫硫產生的氣溶膠對“霧霾”的貢獻率不可低估。