燃煤烟气治理设施异化为雾霾大暴发根源的主要路径分析—以燃煤电厂为例

摘 要: 通过分析燃煤电厂对大气排放的各类物质可以发现，这些排放都和雾霾发生有关。其中，除了三项常规污染物物外，可凝结颗粒物(CPM)、溶解固形物、氨气(铵盐)、溶解水蒸气、热量排放等均没有在监测范围内，对雾霾的形成作用不可低估。其中，可凝结颗粒物、溶解固形物主要形成一次排放超细颗粒物;氨气和二氧化硫、氮氧化合物等在大气中二次复合，形成超细颗粒物;水蒸气、热排放对宜霾气象条件形成作用显著。对常规污染物之外的其它排放，需要进行必要的雾霾形成之间的关系分析，对雾霾关系显著的排放进行有效监管。这些微观主体污染物排放的遗漏，在电厂密布的华北平原地区，新的排放标准和脱硝加价经济政策刺激，同一时间集中发力情况下，造成这一地区的雾霾大暴发和邻近领域的臭氧快速升高，也是很好理解的。而突变是寻找雾霾大暴发原因的最好切入点。

关键词：煤炭 烟气 雾霾 路径 电厂

在常规污染物连续多年持续下降情况下，雾霾天数大暴发，肯定与某种不被监测的污染物暴升相关。在穷尽其他所有可能的变化，不可能引起雾霾天数的突变之后，只有发生突变的燃煤烟气治理设施成为我们排查的重点。

华北平原密布的煤电厂及其燃煤烟气治理设施技术和管理缺陷，在新的排放标准和经济刺激政策下，短时间内集中发力，使得山东省雾霾天数连续两年翻番式增长。

剖析一个典型电厂的污染物排放情况，就可以清楚的理解上述暴升的原因，可能是发达国家监控但我们没有监控的可凝结颗粒物，过低的氮氧化物排放标准导致的脱硝过量喷氨，过量的水汽排放到充满超细颗粒物粒子的大气中。PM2.5质量浓度没有多大变化，但有产生数浓度暴升的多个技术环节，预示着PM2.5数浓度的暴升，更可能是雾霾大暴发(山东)或臭氧暴升(上海)的根源。

一、常规污染物大幅度下降情况下，雾霾大暴发且持续至今，肯定有被大规模遗漏的非常规污染物存在

不可否认，中国北方雾霾的本质根源是化石能源燃烧或烟气治理环节产生的污染物排放超过了环境承载能力。而在三项(二氧化硫、氮氧化物和烟尘)被监控的主要污染物排放量在历史峰值期间没有暴发雾霾;达到历史低点的情况下，雾霾没能止住，只能说明在常规污染物排放之外，有更重要的影响雾霾的因素，这些因素伴随着化石能源使用过程的排放。或者说，病根是化石能源燃烧或烟气治理环节产生的非常规污染物排放超过了环境容量，但下的药是常规污染物治理，不对症。

必须抽丝剥茧，厘清这些排放，进行一一筛查确认、或排除，找到致霾因素，对症下药。不能想当然认为某些排放(不一定是污染物，如可以是水蒸气，热量)就一定不会对雾霾产生较大影响。在常规污染物排放上做足了文章，雾霾治理效果仍不好的情况下，治霾手段指向挥发性有机物的大量减排(非常困难)，甚至往碳减排(更是困难，技术发展需要若干年时间)上去靠，就如同隔山打牛了。对症下药，可能很快就有低成本的好效果。

二、以燃煤电厂为例，分析能够上天的所有污染物和水汽及热排放

燃煤电厂消耗的煤量占中国全部用煤量的约50%，且燃煤电厂主要分布在经济活跃区域。以燃煤电厂进行解剖，更具有代表性。

百万煤电机组额定工况下为例，标准煤耗280克/立方米(能源转换效率44%)，湿排烟温度50℃，烟气量350万标方/小时，循环水流量10万吨/小时。

表1  燃煤电厂的主要排放源
 

三、燃煤电厂各种污染物或水汽和热量的排放归纳

进一步对燃煤电厂的污染物排放或水汽和热量的排放进行归纳，以及对它们实施的管控情况，就能够排查出哪些是我们忽略掉的污染物及其变化趋势。

表2 燃煤电厂主要排放的受控状态

四、燃煤电厂排放对雾霾的影响因素

燃煤电厂污染物排放或水汽和热量排放中，对雾霾形成有影响的因素，归纳如下。

表3 燃煤电厂排放对雾霾形成的影响点

五、燃煤电厂排放对雾霾形成的影响和贡献分析

CPM、溶解固形物，形成大气中的一次颗粒物排放。溶解固形物也是大气中氯离子的主要来源。CPM是一次超细颗粒物的主要排放源。

低温季节的氨气排放，畜牧业、农业产生的氨排放早就稳定，且低温季节排放量低，工业脱硝氨排放是低温季节主要增量。氨气和二氧化硫、氮氧化合物(包括已经形成的硫酸雾滴、硝酸雾滴)反应，形成硫酸铵、硝酸铵等铵盐超细颗粒物。如果氨气浓度不充裕的话，二氧化硫、氮氧化合物主要形成酸雨湿沉降。

水蒸气排放，低温季节显著提高大气相对湿度，促进静稳气象条件的生成，促进细颗粒物吸湿长大，二次复合细颗粒物快速形成。更为关键的是，如果大气中没有时时刻刻因为技术缺陷集中发力造成的足量的超细颗粒物的存在，再多的水汽排放在大气中也没有关系。

高相对湿度条件下，大气中业已形成的颗粒物具有极强的吸湿性能，相当于空中立体储水，水的蒸发释放、吸湿存储过程显著延长，不利于形成湿沉降，地表不能有效获得太阳光照，逆温层形成并加剧，静稳气象更难打破。光照下降的情况下，低温、静稳、高湿，清洁能源基本失去作用，取暖、照明等能源需求量显著上升，需要更多的化石能源消耗，恶性循环。

低温静稳气象条件下，通过冷却塔、烟囱等的高位排放热量在能够提高低空的空气温度，地表温度低，更容易促进逆温层的形成;同时，导致相对湿度难以继续提高，不能形成有效降水、凝露，湿沉降清除污染物效果不好;较高的地表温度，促进二次复合反应过程。

二氧化碳是典型的温室气体，燃煤电厂的二氧化碳排放量惊人。二氧化碳形成温室气体效应，会提高地表积温，且本身也是酸性气体，可以形成不稳定的碳酸氢铵等超细颗粒物。

一氧化碳本身就是大气污染物，AQI之一。

六、结论：燃煤电厂几乎所有的大气污染物以及水蒸气和热量排放对雾霾都有影响

竹管窥豹，可见一般。石油、天然气、煤炭等在作为燃料使用过程中，或在作为化工原料使用过程中，或多或少都存在燃煤电厂存在的排放问题。

当逐项清理了大气排放后，通过量化分析，能够找到影响雾霾的各种排放影响因素，正本清源，区别影响程度，分轻重缓急进行有效治理。不宜死盯着三项常规污染物不放，在超低排放后还要再过分挖潜。否则，就会象过度脱硝导致氨排放一样，按下葫芦浮起瓢。