河北治霾隨記(4)治霾,要走多少彎路?

最常見到的煤改氣就是將燃煤鍋爐改為天然氣鍋爐。在京津冀,按單位熱值的價格計算,天然氣的市場價格為煤炭市場價格的3倍左右。
yabo2019vip 2017-1-16 12:25:22

陶光遠80年代初在清華大學自動化係獲係統工程專業碩士學位,1988年赴德國留學,並在德國工作多年,見證並參與了德國治理霧霾、能源轉型等能源界的重大變遷。

yabo2019vip 訊:現在一說到工業汙染排放,排放汙染物的工業企業就成為千夫所指,無地自容。但很少有人知道這些工業企業為了治理大氣汙染,費了多少艱辛,花了多少錢,走了多少冤枉的彎路。下麵,我們就舉幾個例子。

一、燃煤煙氣的濕法脫硫

煤炭中有千分之幾至百分之幾的硫,煤炭在燃燒時,硫也參與燃燒,生成二氧化硫。如果大氣中有堿性物質,如氨,則排放到大氣中的二氧化硫與堿性物質結合生成硫酸鹽和亞硫酸鹽,形成微小的顆粒物——PM2.5,而其合成的速率與大氣的濕度關係密切。若堿性物質缺乏,降雨量大,則與雨水結合,形成酸雨——這在中國南方經常發生。


因此,燃煤煙氣的淨化處理,一是去除顆粒物,二就是脫硫。在過去的幾年中,國內燃煤煙氣脫硫普遍采用濕法脫硫技術,包括鈣法脫硫、雙堿法脫硫、氨法脫硫、鎂法脫硫等等。其基本原理就是,煙氣除塵後,進入濕法脫硫塔中,讓煙氣中的二氧化硫氣體溶入到水中,再與堿性物質發生中和反應,將煙氣中的二氧化硫去除。


但是,煙氣卻把一部分含有硫酸鹽或微小顆粒物的水霧帶出了煙囪。在晴朗的天氣,如果你看到燃煤鍋爐的煙囪冒出的水霧消散後,還留有長長的淡淡的藍色煙霧——俗稱拖尾或拉煙,那就是煙氣中的水霧蒸發後留下的顆粒物。這就意味著,大量的二氧化硫直接在脫硫過程中生成了顆粒物。各種濕法脫硫後的煙氣中二次顆粒物的量有多少,目前還是個謎。


在濕法脫硫的基礎上,要把這部分顆粒物去除,有兩種辦法,一是采用價格昂貴的耐腐蝕的濕式靜電除塵器進行二次除塵,並且會增加風阻,因而增加風機的電耗;目前,中國隻有部分大型燃煤發電廠對濕法脫硫後的煙氣用濕式靜電除塵器進行了二次除塵。二是用換熱器把煙氣加熱將水霧蒸發,再用靜電除塵器或袋式除塵器將從水霧中析出的顆粒物去除,這道工藝的投資雖然比濕式靜電除塵器少一些,但要耗費大量的熱能,同時也要增加風機的電耗。且不說,濕法脫硫有廢水和廢渣的處理問題,還有嚴重的設備腐蝕問題。



被嚴重腐蝕的濕法脫硫塔


而西方發達國家,十幾年前就開始采用半幹法綜合脫硫(甚至包括脫硝和脫重金屬及其它有害物質)和除塵工藝了,建設成本和運行成本都比較低,而且沒有二次顆粒物產生。其工藝路線是,先用價格低廉的旋風分離器粗略的除塵, 而後在反應罐裏采用半幹法綜合脫硫、脫硝、脫重金屬、脫二噁英(如果煙氣中有二噁英的話)。


京津冀地區在最近幾年已經花了幾百億元安裝了成千上萬套會產生二次顆粒物的濕法脫硫裝置。為了改善京津冀地區的大氣環境,未來勢必要進行大規模的二次改造。進行大規模二次改造又需要投入好幾百億元,這個巨大的經濟損失該由誰來承擔?這個責任該由誰來負?如果讓那些已經安裝了濕法脫硫裝置的企業來承擔這個經濟損失,冤不冤?

二、大規模地推廣煤改氣

最常見到的煤改氣就是將燃煤鍋爐改為天然氣鍋爐。在京津冀,按單位熱值的價格計算,天然氣的市場價格為煤炭市場價格的3倍左右。以現在的煤價和氣價,普通燃煤鍋爐生產1噸蒸汽,成本為180元左右;采用燃氣鍋爐生產蒸汽,成本就上升到了300元/噸左右。對於蒸汽成本在生產總成本中占有百分之幾的企業,如果企業的利潤不高,蒸汽大幅成本翻番日子就很難過了。但是如果采用煙氣排放水平比現在的大多數(排出大量氮氧化物的)燃氣鍋爐還幹淨的超淨燃煤鍋爐技術生產蒸汽,成本僅為200元/噸左右。今天的德國,仍然有相當多的(例如食用油加工、造紙)企業和小型熱電聯供站(如凱澤斯勞滕市)使用燃煤鍋爐——一般都是熱電聯供,以提高經濟效益。


遇到的最冤的一個煤改氣的例子是在玻璃企業。京津冀的很多玻璃企業是用煤炭製煤氣,而後在玻璃窯中燃燒煤氣熔化玻璃液。煤氣中有顆粒物,燃煤中有硫,玻璃的原料中也有硫(芒硝),玻璃窯內煤氣又是高溫燃燒,於是燃燒煙氣中有大量的顆粒物、二氧化硫和氮氧化物。

在煤改氣治理大氣汙染的政策驅動之下,一些玻璃企業在玻璃窯裏就不再燒煤氣而改成燒天然氣。

問題是改成燒天然氣以後,汙染問題基本上沒有解決。煙氣中的顆粒物排放是很少,達標了;天然氣裏沒有硫,可玻璃的原料裏有硫,於是還得脫硫;氮氧化物一點兒沒減少,於是脫硝的量一點兒沒少。就玻璃窯的燃燒煙氣淨化成本而言,脫顆粒物(除塵)成本最低,脫硫成本較高,脫硝成本最高。於是,煤改氣後,煙氣處理成本沒有下降多少。

但是,天然氣的價格比煤製氣貴多了。一平方米4mm的玻璃,市場售價是12元/平方米左右,原來燒煤製氣,能源成本是2元多/平方米;改燒天然氣之後,就變成了約5元/平方米,這玻璃窯還怎麼開?關門得了。

三、通過能源結構調整和產業結構調整來治理大氣汙染

有的專家提出,要通過能源結構調整和產業結構調整來治理大氣汙染。

能源結構轉型需要多長時間?德國實現能源轉型的日程表是2000年開始至2050年的半個世紀,將化石能源燃燒排出的二氧化碳量減少80%。

中國版的能源轉型——在中國稱之為能源革命的長征才剛剛開始。中國政府提出的目標是到2030年之前,中國二氧化碳的排放達到頂峰——幾乎與化石能源的使用量達到頂峰同步。也就是說,最壞的情況,在未來15年,化石能源的消耗不是減少而是還要增加,那還怎麼調整能源結構?就算京津冀地區特殊,煤炭能源的使用現在已經達到頂峰了,那麼把煤炭的使用量減少一半,得需要多少年?估計得20年吧?京津冀地區把煤炭的使用量減少80%,得多少年?估計得35年吧?這麼長的時間,恐怕政府和老百姓都等不起。

產業結構調整比能源結構調整需要的時間還長。德國魯爾工業區就是個典型的例子。從上世紀七十年代起,魯爾工業區就進行產業結構調整,調整了40年才算基本到位,不過所謂的到位並不是把重化工產業完全砍掉,而是減少了一半左右,鋼產量就是減少了一半左右。但要治理大氣汙染,相關產業減排一半哪夠?一般是要減一個數量級。事實上,德國魯爾工業區進行產業結構調整,不是為了治理大氣汙染,而是因為一些產業缺乏國際競爭力所致。例如,井下采煤,因為成本太高,現在絕大部分礦井都關了,隻有兩對礦井還在開采。

中國的去產能,應該與產能過剩掛鉤,而不是與環境保護掛鉤。靠去產能治理大氣汙染,10%至50%這樣的比例去產能哪夠啊?產能怎麼也得來個80%左右?可這樣的去產能比例,就不是去產能,而是消滅一個產業了。

靠能源結構調整和產業結構調整來治理大氣汙染?謝天謝地還沒有開始實施。我衷心地希望別走這條大彎路。

治理大氣汙染,第一缺的不是政府的鐵腕,而是正確的治理方法。方法不對,走了彎路,腕兒再鐵,也是南轅北轍。如果政府和專業部門的專家不能給企業提供正確的治霾方法,企業怎麼能治好汙染。

當然,對這些專家,也不能過責。畢竟中國大規模治理大氣汙染,是大姑娘上轎——第一回。很多專家對於大氣汙染治理,也是有知識沒經驗。上述走的彎路就算是學費吧!盡管這學費高了點兒。



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