如何治理雾霾
下面,我们举几个例子。
第一个例子是燃煤烟气湿法脱硫。
煤中有千分之几到百分之几的硫。煤燃烧时,硫也参与燃烧生成二氧化硫。如果大气中有碱性物质,如氨,排入大气的二氧化硫会与碱性物质结合生成硫酸盐和亚硫酸盐,形成微小颗粒——pm 2.5,其合成速度与大气湿度密切相关。
如果缺乏碱性物质,又有强降雨,就会和雨水结合形成酸雨,这种情况在中国南方经常发生。
因此,燃煤烟气的净化处理就是去除颗粒物和脱硫。过去几年,湿法脱硫技术在国内燃煤烟气脱硫中得到了广泛应用,包括钙法脱硫、双碱法脱硫、氨法脱硫、镁法脱硫等。
其基本原理是烟气经过除尘后进入湿式脱硫塔,使烟气中的二氧化硫气体溶于水,然后与碱性物质反应,脱除烟气中的二氧化硫。
然而,烟雾将一些含有硫酸盐或微小颗粒的水雾带出烟囱。在晴朗的日子里,如果你看到燃煤锅炉烟囱冒出的水雾消散后,还有长长的淡蓝色烟雾——俗称拖尾或冒烟,这是烟雾中的水雾蒸发后留下的颗粒物。
这意味着大量的二氧化硫在脱硫过程中直接生成颗粒物。目前,各种湿法脱硫后烟气中二次粒子的含量仍然是个谜。
在湿法脱硫的基础上,有两种方式去除这部分颗粒物。
一是采用价格昂贵的耐腐蚀湿式静电除尘器进行二次除尘,会增加风阻,从而增加风机的耗电量;目前国内只有部分大型燃煤电厂采用湿式静电除尘器对湿法脱硫后的烟气进行二次除尘。
第二种是用换热器加热烟气使水雾蒸发,然后用静电除尘器或布袋除尘器去除水雾中分离出来的颗粒。该工艺虽然投资比湿式静电除尘器少,但会消耗大量热能,增加风机的电耗。更不用说,湿法脱硫还有废水和废渣处理的问题,以及设备腐蚀严重的问题。
湿法脱硫塔严重腐蚀
而西方发达国家十几年前就采用了半干法综合脱硫(甚至脱硝和去除重金属等有害物质)和除尘工艺,建设和运行成本相对较低,且不产生二次颗粒物。
工艺路线是:先用价格低廉的旋风分离器粗除尘,再用半干法在反应池中综合去除硫、脱硝、重金属和二恶英(如果烟气中有二恶英)。
近年来,京津冀地区已花费数百亿元安装了数千个将产生二次粒子的湿法脱硫装置。为了改善京津冀地区的大气环境,未来有必要进行大规模的二次改造。
进行大规模的二次改造需要数百亿元。这个巨大的经济损失应该由谁来承担?谁应该承担责任?如果让那些安装了湿法脱硫装置的企业来承担这个经济损失,会不会不公平?
第二个例子是大规模推广煤改气。
煤改气最常见的方式是将燃煤锅炉改为天然气锅炉。在京津冀,按单位热值价格计算,天然气的市场价格是煤炭的3倍左右。
以目前的煤价和气价,普通燃煤锅炉生产1吨蒸汽,成本约为180元;用燃气锅炉生产蒸汽,成本上升到300元/吨左右。对于一个蒸汽成本占生产总成本百分之几的企业来说,如果企业利润不高,蒸汽成本要大幅度翻倍是非常困难的。
而如果采用超净燃煤锅炉技术生产蒸汽,成本只有200元/吨左右。
在今天的德国,仍有相当多的企业(如食用油加工和造纸)和小型热电联产站(如凯泽斯劳滕)使用燃煤锅炉——一般是热电联产,以提高经济效益。
煤改气最不公正的例子是在一家玻璃企业。京津冀很多玻璃企业都是用煤造气,然后在玻璃窑里把气烧起来,把玻璃液熔化。气体中有颗粒,煤中有硫,玻璃原料中有硫(芒硝),玻璃窑中的气体是高温燃烧的,所以燃烧烟气中有大量的颗粒,二氧化硫,氮氧化物。
在控制大气污染的煤改气政策的推动下,一些玻璃企业不再在玻璃窑中燃烧气体,而是燃烧天然气。
问题是烧了天然气之后,污染问题基本没有解决。烟气中颗粒物排放很少,达标;天然气中没有硫,但玻璃原料中有硫,所以要脱硫;氮氧化物一点都没减少,所以脱硝量没少。
就玻璃窑燃烧烟气净化成本而言,去除颗粒(粉尘)成本最低,脱硫成本较高,脱硝成本最高。所以煤改气后,烟气治理的成本并没有下降多少。
然而,天然气的价格比煤制气贵得多。一平方米4mm玻璃,市场价约12元/平方米,原燃煤气,能源成本2元/平方米以上;烧天然气后,变成5元/平方米左右。这玻璃窑怎么开?把门关上
第三个例子是,有专家提出,要通过能源结构调整和产业结构调整来控制大气污染。
转变能源结构需要多长时间?德国的能源转型时间表是从2000年到2050年半个世纪,化石能源燃烧排放的二氧化碳量将减少80%。
中国版的能源转型——中国被称为能源革命的长征才刚刚开始。中国政府提出的目标是,中国的二氧化碳排放量将在2030年达到峰值——几乎与化石能源消耗的峰值同步。
换句话说,在最坏的情况下,未来15年,化石能源的消耗不减反增,那么如何调整能源结构呢?
就算京津冀地区比较特殊,现在煤炭能源的使用已经达到顶峰,要用多少年才能把煤炭的使用量减少一半?估计要20年吧?京津冀减少80%的煤炭使用需要多少年?我猜是35年吧?恐怕政府和人民都等不起这么长时间。
产业结构的调整比能源结构的调整需要更长的时间。鲁尔工业区就是一个典型的例子。
自20世纪70年代以来,鲁尔工业区一直在调整产业结构,用了40年时间才基本到位。但所谓“到位”,并不是彻底砍掉重化工业,而是把钢产量减少一半左右。但是,为了治理大气污染,相关行业如何减排一半?一般需要降低一个数量级。
事实上,鲁尔工业区调整产业结构不是为了治理大气污染,而是因为一些产业缺乏国际竞争力。比如地下采煤,因为成本太高,现在大部分矿都关闭了,只有两对矿还在开采。
中国的去产能应该和产能过剩挂钩,而不是和环保挂钩。通过去产能来治理大气污染,10%比50%哪个比例足够去产能?产能怎么可能在80%左右?但这样的去产能比例不是去产能,而是淘汰一个行业。
通过调整能源结构和产业结构来控制大气污染?谢天谢地还没实现。真心希望不要走这条弯路。
治理大气污染,首先缺的不是政府的铁腕,而是正确的治理方法。方法不对,走弯路,手腕是铁的,也是相反的。如果政府和专业部门的专家都不能给企业提供治雾霾的正确方法,企业怎么治污染?
当然,我们也不能对这些专家过于负责。毕竟大姑娘上中国轿子大规模治理空气污染还是第一次。许多专家在空气污染控制方面知识渊博,但缺乏经验。以上弯路都是学费!虽然学费有点高。