燃煤電廠有色煙羽治理要點(diǎn)分析與環(huán)境管理

呂正俊

摘要：本文通過對(duì)燃煤電廠煙氣排放多種形態(tài)顆粒物及相關(guān)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的研究，提出了有色煙羽治理的關(guān)鍵是SO3等可凝結(jié)顆粒物控制，分析了目前有關(guān)環(huán)境管理政策存在的問題，對(duì)完善燃煤電廠有色煙羽環(huán)境管理提出了政策建議。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;有色煙羽;可凝結(jié)顆粒物;SO3;環(huán)境管理

1、燃煤電廠有色煙羽及環(huán)境管理現(xiàn)狀

1.1有色煙羽相關(guān)概念。鍋爐燃燒會(huì)使燃料中的硫生成SO2和少量SO3，中國燃煤電廠普遍采用SCR煙氣脫硝工藝和石灰石–石膏法等濕法煙氣脫硫工藝，SCR脫硝中的釩鈦系催化劑又會(huì)使煙氣中一小部分的SO2氧化成為SO3，后者在濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中因漿液噴淋急劇降溫會(huì)冷凝形成SO3/H2SO4氣溶膠，它們因粒徑微?。ㄖ饕?.1μm以下）不易被漿液洗滌脫除。這些脫硫后的飽和濕煙氣（約50℃）中還含有大量的氣態(tài)水及微小霧滴，在煙囪口排入大氣環(huán)境的過程中由于溫度降低會(huì)繼續(xù)發(fā)生凝結(jié)，在煙囪口形成含有更多霧狀水蒸汽和SO3氣溶膠的煙羽，其會(huì)因天空背景色和天空光照、觀察角度等原因發(fā)生顏色的細(xì)微變化，即為“有色煙羽”。

此外，煙氣攜帶的霧滴中的溶解性固形物也會(huì)在大氣中失水變成細(xì)顆粒物，這也就是“濕法煙氣脫硫?qū)е蚂F霾”一說的原因。這些最終進(jìn)入大氣中的溶解性固形物的量與霧滴濃度、脫硫副產(chǎn)物溶解度高度相關(guān)，采用石灰石–石膏法煙氣脫硫的燃煤電廠溶解性固形物排放濃度明顯低于采用鈉法和鎂法的燃煤供熱鍋爐。石灰石–石膏法脫硫工藝排放煙氣攜帶的霧滴中還會(huì)有部分未溶硫酸鈣（石膏）、亞硫酸鈣、碳酸鈣（吸收劑）等可過濾顆粒物，在流速過快、大氣溫度或氣壓較低等不利條件時(shí)會(huì)發(fā)生“石膏雨”現(xiàn)象，近年來環(huán)保公司通過采用煙氣協(xié)同治理技術(shù)，以降低脫硫后煙氣中霧滴含量、減少石膏等的攜帶，來實(shí)現(xiàn)顆粒物的超低排放，這也從源頭上降低了“石膏雨”現(xiàn)象的發(fā)生。

由于中國濕法脫硫燃煤機(jī)組中95%以上是石灰石–石膏法脫硫工藝，且隨著實(shí)現(xiàn)超低排放后霧滴排放濃度的明顯降低，可以認(rèn)為溶解性固形物不是中國燃煤電廠排放顆粒物的關(guān)鍵問題，也可以參考Method5解決溶解性固形物測(cè)試結(jié)果部分缺失的問題;“石膏雨”隨著超低排放實(shí)施已在排放源頭上得到了有效抑制，大幅降低了發(fā)生的可能性。

1.2有色煙羽環(huán)境管理現(xiàn)狀。目前，世界上沒有一個(gè)國家對(duì)有色煙羽提出環(huán)?？刂埔?，但美國已經(jīng)有22個(gè)州對(duì)燃煤電廠煙氣中的SO3提出了排放限值，其中有14個(gè)州的排放限值低于6mg/m3;德國沒有單獨(dú)針對(duì)燃煤電站SO3排放限值的標(biāo)準(zhǔn)，但是有SO3和SO3的綜合排放限值為50mg/m3;日本將SO3/H3SO4納入顆粒物限值進(jìn)行控制。近年來在中國電力行業(yè)廣泛應(yīng)用的低低溫電除塵、復(fù)合塔脫硫、濕式電除塵等超低排放技術(shù)對(duì)SO3具有良好的協(xié)同脫除效果，已為全面控制以SO3為主的CPM打下良好基礎(chǔ)。

2、有色煙羽環(huán)境管理的不足及建議

2.1目前政策的不足。國內(nèi)部分省市出臺(tái)有色煙羽治理相關(guān)政策，說明煙氣中CPM的環(huán)境危害已經(jīng)引起了地方管理部門的高度重視并采取了措施，對(duì)于引導(dǎo)有色煙羽及CPM的治理有正面意義。但由于對(duì)有色煙羽的形成機(jī)理、關(guān)鍵影響研究不夠深入，這些文件均沒有抓住治理有色煙羽的關(guān)鍵是對(duì)SO3等提出管控要求，存在以下不足之處。（1）治理目標(biāo)和方向并不明確。如部分省市提出的有色煙羽治理主要目標(biāo)僅是消除燃煤電廠煙羽的視覺影響，如若采用其所要求的煙氣直接加熱消白技術(shù)，并不能減輕燃煤電廠CPM等的排放，反而造成了設(shè)備投資和運(yùn)行成本增加，考慮加熱煙氣帶來的能源消耗甚至?xí)纬森h(huán)境負(fù)效益。（2）沒有結(jié)合燃煤電廠的實(shí)際情況開展工作。如海水脫硫燃煤電廠，排煙溫度通常在30℃左右，按美國EPA要求不必考慮煙氣中CPM，除非環(huán)境溫度足夠低，一般難見有色煙羽，開展有色煙羽治理和觀測(cè)有待商榷;對(duì)于燃煤硫分較低、采用濕式電除塵等措施已有效控制SO3排放的燃煤電廠，繼續(xù)要求其煙氣降溫對(duì)于污染減排意義不大;對(duì)于采用煙塔合一排放煙氣的燃煤電廠，燃煤煙氣與冷卻塔水汽混合排放，如何有效開展有色煙羽治理和觀測(cè)也無法解決。（3）在基本概念并不清晰的情況下，短時(shí)間內(nèi)大規(guī)模要求各行業(yè)均進(jìn)行有色煙羽治理。如前述燃煤電廠普遍采用石灰石–石膏法脫硫，其霧滴中溶解性鹽較少，大規(guī)模對(duì)其實(shí)施治理有待商榷。目前市場(chǎng)上各類技術(shù)紛繁蕪雜，治理效果未經(jīng)科學(xué)測(cè)試評(píng)估，如情況不明就大規(guī)模導(dǎo)入，容易造成無效治理和資源浪費(fèi)。

2.2完善環(huán)境管理政策的相關(guān)建議。根據(jù)前述國內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及目前地方有關(guān)環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)和政策的分析，對(duì)中國完善燃煤電廠有色煙羽環(huán)境管理提出以下政策建議。

（1）完善顆粒物定義，建立CPM檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。美國EPA明確規(guī)定固定污染源向環(huán)境空氣中排放的顆粒物總量應(yīng)為FPM與CPM之和（溶解性固形物分別包含于兩者之中），其發(fā)布的Method5等和Method202也分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩者的準(zhǔn)確測(cè)試。

HJ2053—2018雖然根據(jù)中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)體系明確了燃煤電廠排放顆粒物的組分為FPM、CPM和溶解性固形物，但國內(nèi)現(xiàn)階段缺失CPM的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)盡快研究編制發(fā)布適合中國國情的固定污染源CPM測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，完善固定污染源環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系。

（2）明確燃煤電廠有色煙羽重點(diǎn)，開展相關(guān)政策、技術(shù)研究。

參考?xì)W美發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)明確現(xiàn)階段中國燃煤電廠治理有色煙羽的關(guān)鍵就是控制SO3為代表的CPM。現(xiàn)有超低排放工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，部分項(xiàng)目的SO3排放濃度仍可達(dá)到10mg/m3以上，高于美國大部分州和德國的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，若參考國外標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制仍需進(jìn)一步采取治理措施。

應(yīng)結(jié)合燃煤電廠實(shí)際情況如煤質(zhì)、煙氣治理技術(shù)、所在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量等情況，分門別類、因地制宜、有的放矢地研究制定SO3管理政策，提高政策的科學(xué)性實(shí)效性，避免一刀切現(xiàn)象。

（3）開展SO3對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量影響研究，適時(shí)修訂國家排放標(biāo)準(zhǔn)。以示范工程測(cè)試為基礎(chǔ)，在京津冀、長(zhǎng)三角和“2+26”城市群開展SO3排放排查研究，建立較準(zhǔn)確的排放源清單，并結(jié)合氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量影響模擬，明確燃煤電廠以及如鋼鐵、焦化、化工等其他行業(yè)所排放SO3的影響范圍和影響程度，以此為國家層面出臺(tái)相關(guān)政策并考慮實(shí)施路線圖和時(shí)間表提供科學(xué)技術(shù)支撐。

根據(jù)技術(shù)可行性和管控必要性研究結(jié)果，在《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223—2011）修訂時(shí)適時(shí)考慮加入SO3的排放限值，根據(jù)中國環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀，有區(qū)域、有條件、有層次地開展燃煤電廠SO3治理工作，并進(jìn)一步向鋼鐵、焦化、化工等行業(yè)共享和延伸。

3、結(jié)語

結(jié)合超低排放煙氣治理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，明確指出以SO3為代表的CPM管控是中國燃煤電廠有色煙羽環(huán)境管理的關(guān)鍵問題。系統(tǒng)梳理了國內(nèi)部分省市有色煙羽治理環(huán)境管理政策。

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（作者單位：大連貝斯特環(huán)境工程設(shè)備有限公司）