河北治霾随记(4)治霾,要走多少弯路?

最常见到的煤改气就是将燃煤锅炉改为天然气锅炉。在京津冀,按单位热值的价格计算,天然气的市场价格为煤炭市场价格的3倍左右。
摩尔光伏     2017-1-16 12:25:22

陶光远80年代初在清华大学自动化系获系统工程专业硕士学位,1988年赴德国留学,并在德国工作多年,见证并参与了德国治理雾霾、能源转型等能源界的重大变迁。

摩尔光伏讯:现在一说到工业污染排放,排放污染物的工业企业就成为千夫所指,无地自容。但很少有人知道这些工业企业为了治理大气污染,费了多少艰辛,花了多少钱,走了多少冤枉的弯路。下面,我们就举几个例子。

一、燃煤烟气的湿法脱硫

煤炭中有千分之几至百分之几的硫,煤炭在燃烧时,硫也参与燃烧,生成二氧化硫。如果大气中有碱性物质,如氨,则排放到大气中的二氧化硫与碱性物质结合生成硫酸盐和亚硫酸盐,形成微小的颗粒物——PM2.5,而其合成的速率与大气的湿度关系密切。若碱性物质缺乏,降雨量大,则与雨水结合,形成酸雨——这在中国南方经常发生。


因此,燃煤烟气的净化处理,一是去除颗粒物,二就是脱硫。在过去的几年中,国内燃煤烟气脱硫普遍采用湿法脱硫技术,包括钙法脱硫、双碱法脱硫、氨法脱硫、镁法脱硫等等。其基本原理就是,烟气除尘后,进入湿法脱硫塔中,让烟气中的二氧化硫气体溶入到水中,再与碱性物质发生中和反应,将烟气中的二氧化硫去除。


但是,烟气却把一部分含有硫酸盐或微小颗粒物的水雾带出了烟囱。在晴朗的天气,如果你看到燃煤锅炉的烟囱冒出的水雾消散后,还留有长长的淡淡的蓝色烟雾——俗称拖尾或拉烟,那就是烟气中的水雾蒸发后留下的颗粒物。这就意味着,大量的二氧化硫直接在脱硫过程中生成了颗粒物。各种湿法脱硫后的烟气中二次颗粒物的量有多少,目前还是个谜。


在湿法脱硫的基础上,要把这部分颗粒物去除,有两种办法,一是采用价格昂贵的耐腐蚀的湿式静电除尘器进行二次除尘,并且会增加风阻,因而增加风机的电耗;目前,中国只有部分大型燃煤发电厂对湿法脱硫后的烟气用湿式静电除尘器进行了二次除尘。二是用换热器把烟气加热将水雾蒸发,再用静电除尘器或袋式除尘器将从水雾中析出的颗粒物去除,这道工艺的投资虽然比湿式静电除尘器少一些,但要耗费大量的热能,同时也要增加风机的电耗。且不说,湿法脱硫有废水和废渣的处理问题,还有严重的设备腐蚀问题。



被严重腐蚀的湿法脱硫塔


而西方发达国家,十几年前就开始采用半干法综合脱硫(甚至包括脱硝和脱重金属及其它有害物质)和除尘工艺了,建设成本和运行成本都比较低,而且没有二次颗粒物产生。其工艺路线是,先用价格低廉的旋风分离器粗略的除尘, 而后在反应罐里采用半干法综合脱硫、脱硝、脱重金属、脱二噁英(如果烟气中有二噁英的话)。


京津冀地区在最近几年已经花了几百亿元安装了成千上万套会产生二次颗粒物的湿法脱硫装置。为了改善京津冀地区的大气环境,未来势必要进行大规模的二次改造。进行大规模二次改造又需要投入好几百亿元,这个巨大的经济损失该由谁来承担?这个责任该由谁来负?如果让那些已经安装了湿法脱硫装置的企业来承担这个经济损失,冤不冤?

二、大规模地推广煤改气

最常见到的煤改气就是将燃煤锅炉改为天然气锅炉。在京津冀,按单位热值的价格计算,天然气的市场价格为煤炭市场价格的3倍左右。以现在的煤价和气价,普通燃煤锅炉生产1吨蒸汽,成本为180元左右;采用燃气锅炉生产蒸汽,成本就上升到了300元/吨左右。对于蒸汽成本在生产总成本中占有百分之几的企业,如果企业的利润不高,蒸汽大幅成本翻番日子就很难过了。但是如果采用烟气排放水平比现在的大多数(排出大量氮氧化物的)燃气锅炉还干净的超净燃煤锅炉技术生产蒸汽,成本仅为200元/吨左右。今天的德国,仍然有相当多的(例如食用油加工、造纸)企业和小型热电联供站(如凯泽斯劳滕市)使用燃煤锅炉——一般都是热电联供,以提高经济效益。


遇到的最冤的一个煤改气的例子是在玻璃企业。京津冀的很多玻璃企业是用煤炭制煤气,而后在玻璃窑中燃烧煤气熔化玻璃液。煤气中有颗粒物,燃煤中有硫,玻璃的原料中也有硫(芒硝),玻璃窑内煤气又是高温燃烧,于是燃烧烟气中有大量的颗粒物、二氧化硫和氮氧化物。

在煤改气治理大气污染的政策驱动之下,一些玻璃企业在玻璃窑里就不再烧煤气而改成烧天然气。

问题是改成烧天然气以后,污染问题基本上没有解决。烟气中的颗粒物排放是很少,达标了;天然气里没有硫,可玻璃的原料里有硫,于是还得脱硫;氮氧化物一点儿没减少,于是脱硝的量一点儿没少。就玻璃窑的燃烧烟气净化成本而言,脱颗粒物(除尘)成本最低,脱硫成本较高,脱硝成本最高。于是,煤改气后,烟气处理成本没有下降多少。

但是,天然气的价格比煤制气贵多了。一平方米4mm的玻璃,市场售价是12元/平方米左右,原来烧煤制气,能源成本是2元多/平方米;改烧天然气之后,就变成了约5元/平方米,这玻璃窑还怎么开?关门得了。

三、通过能源结构调整和产业结构调整来治理大气污染

有的专家提出,要通过能源结构调整和产业结构调整来治理大气污染。

能源结构转型需要多长时间?德国实现能源转型的日程表是2000年开始至2050年的半个世纪,将化石能源燃烧排出的二氧化碳量减少80%。

中国版的能源转型——在中国称之为能源革命的长征才刚刚开始。中国政府提出的目标是到2030年之前,中国二氧化碳的排放达到顶峰——几乎与化石能源的使用量达到顶峰同步。也就是说,最坏的情况,在未来15年,化石能源的消耗不是减少而是还要增加,那还怎么调整能源结构?就算京津冀地区特殊,煤炭能源的使用现在已经达到顶峰了,那么把煤炭的使用量减少一半,得需要多少年?估计得20年吧?京津冀地区把煤炭的使用量减少80%,得多少年?估计得35年吧?这么长的时间,恐怕政府和老百姓都等不起。

产业结构调整比能源结构调整需要的时间还长。德国鲁尔工业区就是个典型的例子。从上世纪七十年代起,鲁尔工业区就进行产业结构调整,调整了40年才算基本到位,不过所谓的到位并不是把重化工产业完全砍掉,而是减少了一半左右,钢产量就是减少了一半左右。但要治理大气污染,相关产业减排一半哪够?一般是要减一个数量级。事实上,德国鲁尔工业区进行产业结构调整,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所致。例如,井下采煤,因为成本太高,现在绝大部分矿井都关了,只有两对矿井还在开采。

中国的去产能,应该与产能过剩挂钩,而不是与环境保护挂钩。靠去产能治理大气污染,10%至50%这样的比例去产能哪够啊?产能怎么也得来个80%左右?可这样的去产能比例,就不是去产能,而是消灭一个产业了。

靠能源结构调整和产业结构调整来治理大气污染?谢天谢地还没有开始实施。我衷心地希望别走这条大弯路。

治理大气污染,第一缺的不是政府的铁腕,而是正确的治理方法。方法不对,走了弯路,腕儿再铁,也是南辕北辙。如果政府和专业部门的专家不能给企业提供正确的治霾方法,企业怎么能治好污染。

当然,对这些专家,也不能过责。毕竟中国大规模治理大气污染,是大姑娘上轿——第一回。很多专家对于大气污染治理,也是有知识没经验。上述走的弯路就算是学费吧!尽管这学费高了点儿。



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