治理「霧霾」我們忽略了什麼？

文章導讀

對於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。目前，環保部門對燃煤煙氣排放的檢測只包括SO2、NOx、煙塵這三項指標，而沒有針對濕法煙氣脫硫工藝形成的氣溶膠進行檢測的要求。（本文僅代表作者京都一浪客個人觀點）

自1998年國務院關於"酸雨控制區和二氧化硫污染控制區有關問題的批複通知"(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並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，環保部門採取了關閉工廠、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係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並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。

由於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"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，最終形成重度霧霾。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。

儘管人們對"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鹹味的感覺，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"。

上世紀九十年代中後期，開始從歐美國家引進濕法煙氣脫硫工藝(占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鹼性吸收液(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等酸性氣體與鹼性吸收液發生氧化還原反應，最終變成鹽和水，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(相當於把鐵鍋只燒到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範圍和高度。由於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。

對於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(相當於使鐵鍋溫度一直保持在120～160℃的範圍內)，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採用的是逆流(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於10mg/Nm3的規定，並針對國內主流發電機組的燃煤鍋爐採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。

註：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。由於氣溶膠是"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。

頒布的燃煤煙氣排放標準中，應屬發電行業在整體上要求是最嚴格的，也是執行標準最好的行業。若燃煤發電行業都在持續、大量地在向大氣中排放氣溶膠等"霧霾"的凝結核，其他行業和地區(如：西南和西北地區)的燃煤鍋爐和工業窯爐煙氣污染物(氣溶膠、PM、SO2、NOx)的排放數量就一定是更加驚人的了。關心"霧霾"天氣的人們只要到採用濕法煙氣脫硫工藝的現場，實地觀察比較一下煙氣脫硫后的煙囪出口(含有氣溶膠的煙氣)和雙曲線冷卻塔出口(純蒸汽)的尾煙擴散和拉煙情況(邊界越模糊、擴散速度越慢氣溶膠越多, 煙氣中含有氣溶膠越多拉煙越長)，就明白了為何"霧霾"天氣總是頻繁地襲擾我們的生活了。

4、 我們忽略了對氣溶膠的檢測

濕法煙氣脫硫在運行時會形成氣溶膠，這是行業內人士早已公認的事實。但是，自濕法煙氣脫硫工藝引進以後，對濕法煙氣脫硫工藝所形成的氣溶膠問題並沒有得到重視，更沒有開展相關方面的研究工作，甚至連對氣溶膠檢測的方法和手段都沒有依據可循。多年來在燃煤煙氣凈化領域只是鸚鵡學舌，只是把眼光緊緊地盯著歐美髮達國家在煙氣治理上的成果，對其煙氣治理的成果從未持有過懷疑的態度，形成了"人家鼓掌我鼓掌"的被動燃煤煙氣治理路線。

目前，環保部門對燃煤煙氣排放的檢測只包括SO2、NOx、煙塵這三項指標，而沒有針對濕法煙氣脫硫工藝形成的氣溶膠進行檢測的要求。環保部門也許是把燃煤煙氣中氣溶膠的檢測與煙塵的檢測都歸併為總量考核指標了。但是，就氣溶膠的檢測而言，用煙塵的檢測方法替代是有很大問題的。因為，煙塵的檢測方法國內一般採用"重量法"，其通過濾紙或濾膜對煙氣中的煙塵進行取樣，濾紙或濾膜的過濾孔徑為0.3～0.6微米，也就是說0.3微米以下的氣溶膠(其粒徑範圍為100～0.001微米)是取不到樣的，用"重量法"對燃煤煙氣中的氣溶膠進行檢測是不能得到真實數據的。對濕法煙氣脫硫工藝形成的氣溶膠的檢測方法還需要有關部門進行研究，並提出國家標準。

有人問：濕法煙氣脫硫工藝是從歐美髮達國家引入國內的，他們在治理燃煤煙氣時並沒有對煙氣排放中的氣溶膠進行檢測呀?他們在使用濕法煙氣脫硫工藝時，為什麼可以忽略氣溶膠的影響呀?由於筆者的閱歷有限，在此問題上只能進行猜測：也許是歐美髮達國家在使用濕法煙氣脫硫工藝中仍在採用GGH對噴淋塔入口煙氣的降溫功能，使得"鐵鍋效應"產生的氣溶膠不明顯;或許是歐美髮達國家採用的是燃煤煙氣污染物的區域總量控制措施，減輕了氣溶膠對區域內大氣中的影響;更許是歐美髮達國家的煤炭消耗佔一次能源的比例沒有像這樣高達到70%左右總之，有的國情，對濕法煙氣脫硫工藝產生的氣溶膠必須加以控制，對濕法煙氣脫硫工藝產生的氣溶膠必須進行檢測。

5、 對濕法煙氣脫硫工藝生成氣溶膠的脫除方法探討

應該肯定：濕法煙氣脫硫工藝對降低大氣污染，減少酸雨的形成是功不可沒!儘管其在對燃煤煙氣進行脫硫時會產生氣溶膠，會增加大氣中"霧霾"的凝結核。但是，濕法煙氣脫硫工藝形成的氣溶膠不是不可解決的，如："超低排放"工程中已被使用的"低低溫省煤器"工藝就可以起到GGH對噴淋塔入口煙氣的降溫作用，就可以降低"鐵鍋效應"的影響，就可以減少濕法煙氣脫硫工藝產生的氣溶膠的排放數量。

對於濕法煙氣脫硫工藝產生的氣溶膠問題，僅靠現有的除霧器(慣性碰撞除霧)和布袋除塵器(濾料網孔一般為20微米以上，濾料表面起絨或形成顆粒層后可捕集0.5微米左右的粒子)是很難去除0.3～0.001微米範圍內氣溶膠的。若採用濕式靜電除塵器(顆粒荷電后，在電場力的作用下由陽極的水膜進行捕集)脫除濕法煙氣脫硫工藝產生的氣溶膠，是可通過採取增加電場強度(有可能會增加新的大氣污染物"臭氧"和"三氧化硫")去脫除"非溶水性固體的氣溶膠"的，但對大量的"溶水性固體的氣溶膠"而言，其脫除作用是有限的。

筆者認為：解決濕法煙氣脫硫工藝產生的氣溶膠問題，要從"降低濕法煙氣脫硫工藝排煙煙氣中的含水量"或"提高濕法煙氣脫硫工藝的排煙煙氣與液態水的傳質效率"這二個研究方向著手解決。

最近看到了某發電廠的二台機組運行濕法煙氣脫硫工藝的排煙照片(見下)，照片中左側的煙囪是一台1000MW機組採用噴淋塔進行濕法煙氣脫硫的排煙情況，照片中右側的煙囪是一台660MW機組採用鼓泡塔進行濕法煙氣脫硫的排煙情況，從照片中看左側煙囪的拉煙長度遠大於右側煙囪的拉煙長度。各位仁人志士是否能從這張照片中聯想到一些什麼?

主要觀點：

1、 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、 濕法煙氣脫硫工藝形成的氣溶膠可分為"溶水性固體的氣溶膠"和"非溶水性固體的氣溶膠"二種;

3、 濕法煙氣脫硫產生的氣溶膠對霧霾的貢獻率不可低估;

4、 對濕法煙氣脫硫工藝產生的氣溶膠必須進行檢測;

5、 解決濕法煙氣脫硫工藝產生的氣溶膠問題，要從"降低排煙煙氣中的含水量"或"提高排煙煙氣與液態水的傳質效率"這二個研究方向著手解決。