陳燕輝：鋼鐵行業(yè)超低排放存在的問(wèn)題及擔(dān)憂--顆粒物&氨逃逸
摘要：鋼鐵行業(yè)大氣污染物排放主要集中在鐵前，指出鋼鐵行業(yè)超低排放面臨氨逃逸污染、堵塞、毒化和結(jié)垢等問(wèn)題。介紹遙感技術(shù)在霧霾追蹤分析方面的應(yīng)用，并提出利用遙感技術(shù)加強(qiáng)顆粒物和氨逃逸監(jiān)測(cè)檢測(cè)的應(yīng)對(duì)措施。
關(guān)鍵詞：鋼鐵行業(yè) 超低排放 氨逃逸 遙感
一、超低排放面臨的問(wèn)題
首先鋼鐵行業(yè)超低排放主要集中在燒結(jié)球團(tuán)，重點(diǎn)是在鐵前，鐵后的污染更少一些。鐵前燒結(jié)球團(tuán)超低排放系統(tǒng)包括除塵、脫硫（二次除塵）、脫硝等，有些鋼鐵企業(yè)的脫硝布置在脫硫前，有些布置在脫硫后。鋼鐵行業(yè)超低排放面臨的問(wèn)題主要有三個(gè)：
第一個(gè)問(wèn)題就是系統(tǒng)堵塞，主要集中在脫硝（或脫白），普遍存在換熱器和催化劑的堵塞問(wèn)題。它目前存在的問(wèn)題，由于堵塞造成風(fēng)機(jī)的劇烈震動(dòng)，只能抽動(dòng)設(shè)計(jì)風(fēng)量的50%，因此很多鋼鐵廠的燒結(jié)機(jī)要減產(chǎn)30%，只能達(dá)到70%的設(shè)計(jì)產(chǎn)能。就算政府不要求減產(chǎn)，上了超低排放以后也得減產(chǎn)。
系統(tǒng)堵塞主要集中在SCR催化劑和換熱器。這是脫硝催化劑堵塞和中毒的一個(gè)情況，脫硝催化劑堵塞中毒，整個(gè)系統(tǒng)阻力會(huì)上升；這是里面換熱器堵灰的情況。原因我們大概分析了一下，這是燒結(jié)機(jī)的特殊情況，粉塵是絮狀。這個(gè)元素分析表可以給大家很好的一些指引，比如說(shuō)里面的鉀鈉鹽比較多甚至非常多，通過(guò)燃燒之后是吸水，通過(guò)電鏡放大2500倍或者達(dá)到3000倍，依然是絮狀物的狀態(tài)。另外大家關(guān)注一下，三氧化硫占13%。
我們鋼鐵行業(yè)靜電除塵器大部分平常不檢修，最長(zhǎng)的8年、10年都不檢修，跟電力行業(yè)完全不一樣，這種狀況非常糟糕，除塵效果非常不好。濕式靜電除塵器大部分沒(méi)有用，原因不贅述。
除塵之后，后面的顆粒物就進(jìn)入脫硝系統(tǒng)SCR，是晶狀，大家比較關(guān)心是ABS的問(wèn)題，有很大一部分是三氧化硫，鉀鹽占30%，這個(gè)跟鐵礦有密切的關(guān)系。還有一個(gè)鈉鹽，鉀鈉鈣再加上三氧化硫就90%以上了。西安交通大學(xué)譚厚章老師在電力行業(yè)研究發(fā)現(xiàn)，上了SCR風(fēng)機(jī)出現(xiàn)大量的白垢，分析后發(fā)現(xiàn)里面大部分是硫酸氫氨。我們?cè)阡撹F行業(yè)目前也大量發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象。
第二個(gè)問(wèn)題是有色煙羽。消白是鋼鐵行業(yè)很特殊的一個(gè)治理動(dòng)作——消白后還存在有色煙羽問(wèn)題。大家剛開(kāi)始以為進(jìn)行加熱就可以消除煙羽，跟電力行業(yè)一樣就可以了，這是對(duì)有色煙羽的誤讀。很多鋼鐵企業(yè)消白系統(tǒng)基本上不能正常運(yùn)行，目前消白的聲音是越來(lái)越小了。消白消除了水汽，但是暴露了里面顆粒物的問(wèn)題，同時(shí)大量消耗了能量。消白失敗的根本原因是沒(méi)有理解有色煙羽是細(xì)微顆粒物瑞利散射造成的，病急亂投醫(yī)，結(jié)果一病未愈又添新病。
在鋼鐵行業(yè)，有色煙羽脫尾的這種現(xiàn)象比電力行業(yè)要惡劣得多，既有前面顆粒物導(dǎo)致的，也有脫硫系統(tǒng)本身帶出顆粒物的問(wèn)題。有一段時(shí)間大家都記得，國(guó)家提倡采用活性焦干法脫硫，但是到地方之后就變成強(qiáng)制性的，這個(gè)就是當(dāng)時(shí)的一個(gè)結(jié)果，當(dāng)時(shí)河北某市政府下文要求上活性焦干法脫硫。這是河北某鋼鐵廠活性焦干法脫硫有色煙羽的情況，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)他們當(dāng)時(shí)承諾的排煙透明目標(biāo)，其他采用活性焦干法脫硫的鋼鐵企業(yè)情況也差不多。
第三個(gè)問(wèn)題是氨逃逸。氨逃逸，在電力行業(yè)暴露出來(lái)的問(wèn)題就很?chē)?yán)重。電力行業(yè)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷波動(dòng)幅度不會(huì)太大，但是鋼鐵行業(yè)煙氣負(fù)荷波動(dòng)幅度非常大，工況波動(dòng)非常大，所以更沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)分氨。氨逃逸，監(jiān)測(cè)困難，而且目前幾乎沒(méi)有監(jiān)測(cè)，片面追求脫硝，不管氨噴多少，只在乎氮氧化物是否下來(lái)了。
SCR在脫硫之前、除塵之后布置容易堵塞，因此，很多人就想著是不是脫硫除塵之后把SCR放到后面會(huì)好一點(diǎn)。所以在鋼鐵行業(yè)推出超低排放兩年之后，大家開(kāi)始醒悟過(guò)來(lái)，把SCR放到脫硫后面，尤其半干法脫硫——目前來(lái)說(shuō)在行業(yè)里面是非常流行的一種工藝。半干法脫硫的基本工藝是靜電除塵器之后煙氣經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)增壓之后進(jìn)入到脫硫塔和布袋除塵器，再經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)、再熱爐加熱系統(tǒng)和SCR，這是西北某鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)機(jī)煙氣超低排放項(xiàng)目，煙囪排放視覺(jué)效果非常好，看不到煙。在沒(méi)有顆粒物的情況下，即使有氨大量的排放也依然看不到煙羽。但目前來(lái)說(shuō)沒(méi)有人研究標(biāo)準(zhǔn)鋼鐵行業(yè)到底氨排放是什么樣的水平。
根據(jù)蘇躍進(jìn)在較早實(shí)現(xiàn)超低排放的兩臺(tái)600MW等級(jí)火力發(fā)電機(jī)組上的數(shù)據(jù)研究，若要實(shí)現(xiàn)70%到80%脫硝的效率，氨氮摩爾比大概在0.8。氮氧化物在排放濃度標(biāo)準(zhǔn)為200mg/Nm3的時(shí)候氨氮摩爾比按照0.8計(jì)算，如果在100的時(shí)候就會(huì)到1；如果做到超低排放，氨氮比變成1.5、1.6，最好的時(shí)候是1.2和1.3，大量的氨水外逃，比例在50%以上，最低38%，逃逸的氨，未參與反應(yīng)的氨平均下來(lái)每立方在200mg/Nm3。
清華大學(xué)王書(shū)肖所長(zhǎng)說(shuō)的，2006年到2015年保持和以前一樣的增速，十二五期間控制二氧化硫帶來(lái)的顆粒物濃度的削減，會(huì)被氨排放增長(zhǎng)所抵消。所以，我認(rèn)為2011年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和后續(xù)出臺(tái)的超低排放定的氮氧化物排放濃度指標(biāo)是有問(wèn)題的，缺乏科學(xué)論證。
二、霧霾追蹤分析
介紹一下我這兩年關(guān)注比較多的遙感技術(shù)。我關(guān)注遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)是因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)目前CEMS系統(tǒng)是有問(wèn)題的，存在巨大的監(jiān)管漏洞。遙感技術(shù)包括衛(wèi)星遙感、走航遙感和基站遙感。
很多關(guān)于霧霾成分、污染源解析和點(diǎn)源在線數(shù)據(jù)分析的研究。但是有一個(gè)點(diǎn)是沒(méi)有做的，就是煙羽擴(kuò)散和近地污染的關(guān)系問(wèn)題，這就讓整個(gè)霧霾成因的研究缺乏責(zé)任追究關(guān)聯(lián)性，無(wú)法找出無(wú)法排放元兇。我在這里介紹一個(gè)案例。
這是芬蘭的一個(gè)研究，他采用的一個(gè)方法，用直升機(jī)跟著煙囪整個(gè)排放的煙羽進(jìn)行跟蹤采樣，采用了二氧化碳作為背景值，二氧化碳隨著煙羽擴(kuò)散過(guò)程不斷被大氣稀釋。二氧化碳做背景值在稀釋的同時(shí)，顆粒物并沒(méi)有伴隨稀釋，而且是增加。所以，我們看到很多顆粒物在煙氣離開(kāi)煙囪，在煙羽過(guò)程中已經(jīng)形成的，而并不是說(shuō)在大氣里面需要很長(zhǎng)一段時(shí)間通過(guò)大氣化學(xué)過(guò)程形成，這個(gè)彌補(bǔ)了研究上的很大空白。
三、應(yīng)對(duì)措施
最后還有兩個(gè)技術(shù)政策建議。
第一個(gè)建議是加強(qiáng)氨逃逸的監(jiān)管。強(qiáng)制SCR后增加氨逃逸處理措施，或者要求把SCR一定前置，要切斷SCR后置問(wèn)題。SCR后置，后面就沒(méi)有任何阻攔，氨就直接排到大氣里去了。
第二個(gè)建議是要發(fā)展更多的監(jiān)測(cè)手段，遙感是很好的手段，不僅可以排除人為干擾，而且規(guī)避了煙氣本身對(duì)儀表的干擾。這一點(diǎn)上，這個(gè)方向的技術(shù)應(yīng)該加大力度推廣。
我的報(bào)告就這些。謝謝大家！
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