解答防疫期的霾源之谜
发布日期:2020-2-20
一、防疫期免费完成排它性的霾源试验
新型冠状肺炎大爆发,全国启动Ι级应急响应,2020年的正月里,国人闭门不出,日常生产生活按下停止键,大气污染重点城市仍连续爆发雾霾,意外展示了所谓“污染行业”三次大范围免费试验结果。
(1)工厂停了证明污染与工业生产无关。
(2)汽车停了证明与尾气排放无关。
(3)建筑停了证明与工地扬尘无关。
(4)砸了煤炉改用燃气及饭店停业证明与生活排放无关。
(5)禁放鞭炮和停止娱乐活动证明与节日庆祝无关。
(6)工农业生产社会活动按下停止键,唯有实现超净排放的电厂和供热燃气锅炉在运行,庞大雾霾云团依旧频繁笼罩大地,清洁生产条件下的雾霾,难道是从天上掉下来的吗?
排它试验结果:是。
二、国内外熟视无睹的研霾四大怪
第一怪:雾霾半天突发却赖连续微排
雾霾爆发七年来,主管专家不研究天空雾霾怎样生成,却只盯着地面上污染物的直接排放。多年事实证明,半天内由蓝天演变成雾霾,污染物直排没有形成必备的时间。治霾如同破案,如果没有作案时间也要定为凶手,执法者就是冤案凶手。无数次雾霾突发,极为重要的短时间拐点,却从未引起国内外专家的重视,短时内雾霾爆发却无人研究这是为什么?治霾不研霾,导致不对症的治理,往往是劳而无功适得其反。
雾霾天气的特点是无风,无风就不是外地刮来的,如有长距离的定向风,雾霾就没有了。因此静稳天气雾霾短时间爆发的事实证明,“雾霾是外地刮来的”和“城市雾霾通道”理上不通。
第二怪:明明实现超净排放却年年喊排放量太大
2012年以前我国烟气颗粒物排放标准200mg/m3没发生雾霾,2013年排放标准为100mg/m3,连续五年修改提高国家烟气排放标准,每次以平均50%速度递减到现在的10mg/m3以下,实现超净排放,颗粒物大幅减排为什么雾霾反而爆发了?说明在大幅减排的同时,减排工艺带来了不为人知的潜在副作用。PM2.5、颗粒物、可凝结颗粒物等微量污染物直排量,在庞大雾霾云团中所占比值极小,在雾霾形成的时段内,锅炉烟气在线检测的尘排量和雾霾云团的霾量,大数据时代很容易算出来,据计算地面污染物直排一次颗粒物总量≤5%霾量,空中化合演变的二次颗粒物≥95%霾量。
由此可见雾霾不是污染物直排形成的,所以“污染排放强度太大”、“工业结构偏重”、“环保污染积重难返”和“减少重污染天气,关键是把基础排放量减下来”的说法与事实不符,污染物减排20倍,可降潜力已经极少了,数据显示工民用烟气减尘效果显著功不可没,为什么主管专家仍年年喊排放量太大而自我否定呢?
第三怪:百亿研霾费却不研究雾霾本身
国内外认为“雾是雾,霾是霾,雾和霾合在一起形成雾霾”的说法,是经不起理论推敲和试验验证的,因为雾和霾合在一起形成的“雾霾”,一是高温条件下雾和霾分离,雾升云层霾落地。二是雾霾多发生在冬季,因为冬季常出现大气逆温现象,空中低于零度,单纯的雾和霾结成冰落了地。所以雾和霾合在一起形不成雾霾云团!由此可见,雾霾单体成分不仅仅是酸性盐的霾和水分,必有另外化学成分混在其中,七年来国家下拨几百亿治霾科研经费,为什么没有一笔用于研究雾霾自身的单体化学成分?连雾霾单体由几种化学成分组成的都没查清,强制实施铁腕治霾多批次“壮士断腕”自残行动,轻重工业大规模停产限产联防联控,竟没有一次扼住雾霾或降低雾霾一个等级,这样怎能打赢蓝天保卫战?
第四怪:明知刮风雾霾消失却不研究原理用于治霾
治霾七年怪现象,人们反复看见刮风雾霾快速消失的事实,这一原理反过来可用于根治雾霾,为什么全国成千上万科研院所,竟没有一个官方拨款的科研单位去研究?
雾霾分为城市燃气霾和工业燃煤霾两种,我国雾霾起源是2013年同时投入在线检测引发大规模增排,却从未引起国内外专家重视的低温湿烟气,具有很强吸附力,静稳天气快速吸附大气中酸碱气体,像水中滴墨那样迅速漫延,引发空中大规模的酸碱化合成雾霾。反过来,刮风雾霾消失的原理,是风将带微电荷的雾霾团粒之间快速摩擦,正负电荷抵消,失去微电吸附力的不凝气体(燃烧产生的二氧化碳和空气78%氮气)分离,水分蒸发,霾落地,雾霾消失了。雾霾起源和治霾新思路的科研成果:
(1)2014年5月26日国务院发展研究中心网站“拨开雾霾见蓝天”栏目发表。
(2)2017年国务院内参【国是】12期“专家视角”栏目发表。
(3)2014年9月全国政协公函要求主管部组织专家召开了研讨会。
(4)关于城市燃气霾和工业燃煤霾的成因及对症治理,详见《中国治霾100问》。
三、霾源解谜
1. 无脱硫的烟气试验结果
针对没上脱硫的烟气排放进行试验发现,标准设计130℃烟气直排时,高温下的化学成分之间保持距离,不存在酸化反应,排出烟囱呈分离状态,水汽上云层,粉尘落了地,测试结果解开2012年以前尘排量虽大却形不成雾霾之谜。
2. 霾源探索
针对多家大企业调查发现,我国电厂自2005年开建脱硫项目,虽然在2012年以前多数安装了脱硫设备,由于耗电量大、噪声大、运行成本高、管理麻烦等原因,导致环保检查和非检查时开停转换(开短停长)现象普遍存在。
全国在2012年底将脱硫烟气同时投入在线检测,烟囱二氧化硫、氮氧化物、尘排量大幅下降,脱硫防止酸雨实实在在保护了大气环境。
汇总分析排放检测得出结论,全国轻重工业生产排尘都是大幅减量无一增量,凡大幅减量就一定不是雾霾爆发的主因。唯一增量却从未引起国内外专家注意,是烟气脱硫大量喷水降温和增加碱性物质。
治霾“灯下黑”,国内外普遍认为脱硫完美无缺,反复试验和事实证明,任何药物都有副作用,脱硫也不例外,脱硫在消除大气酸雨的同时,意外带来了雾霾、气溶胶、PM2.5超标的次生灾害,只是人们至今尚未发现和认同,脱硫大量喷水降温和增加碱性物质与静稳天气雾霾爆发的因果关系。
3. 轻霾成因
人们经常发现脱硫后的烟气,晴朗天较小,雾霾天成了“大白龙”甚至“双白龙”,这是由脱硫喷水降温形成低温湿烟气,水融入酸碱化合成盐(PM2.5)的化合过程形成的。
锅炉高温干烟气,经脱硫大量喷水降为42~60℃低温湿烟气,脱硫用石灰水或氨水属于碱性物质,低温水将酸性烟气与脱硫碱性物质粘在一起,空中酸碱化合成盐。低温湿烟气的五种化学成分:酸性烟气、碱性物质、水雾、微尘和氮气。低温湿烟气被风机吹到空中扩散,水与酸碱化合成霾,五种化学成分变成雾、霾和氮气三种,脱硫引发的酸碱化合只能形成轻微污染。
4. 重霾起源
锅炉烟气经过电除尘和湿电,携带了吸附力很强的静电,由风机吹出烟囱扩散,酸碱化合成少量污染物。在无风和大气逆温时,烟气静电吸力,好似吸铁石吸铁,快速将原来高温清洁排放到大气中的酸性气体、碱性物质、水雾、尘霾和惰性气体吸附化合,化合后带静电的雾霾氮气组合体,再迅速向四面八方扩散,引发一轮又一轮的酸碱化合反应和置换反应,按量大小排序,生成VOC、硫酸盐、铵盐、硝酸盐、碳酸盐、氮氧化物等复杂酸性盐污染物,其中铵盐是脱硫用氨水碱性物质与酸性烟气在空中化合生成的。
事实证明,带静电烟气吸力和静稳天气是雾霾爆发的关键,空中化合量比烟气含尘量要大几十倍甚至上百倍,持续的静电吸附化合生成庞大二次污染物,快速形成雾霾云团。
5. 雾霾关联解谜
(1)雾霾为什么从2013年1月爆发?因为全国脱硫当时全部投入在线监测,造成低温湿烟气上百倍增排,加上静稳天气同时出现造成的。
(2)雾霾由雾、霾和惰性气体组成稳定的粘合体,所以光照雾上不了云层,无风霾落不了地。
(3)为什么冬季雾霾频发?虽然夏季高温有利于酸碱化合,但引发雾霾的关键是大气逆温,因为冬季断崖式降温,极易发生大气逆温。
(4)超低排放为什么不能减霾?超低排放虽然再次减少了烟囱微乎其微的含尘,却大幅增加了雾霾爆发所需的水和碱性物质,因此超低排放不仅不能减霾,反而加重雾霾。
(5)济南、徐州等地雾霾天,为什么中心城区霾度常常高于工业污染区?这是因为工业区大量热能携带污染物对流到高空冷却后,在生活低温区下降沉积形成的。
(6)为什么刮风雾霾消失了?三级以上风或大气对流,因烟气静电吸力远小于气流动力,风将霾团之间快速摩擦,正负电荷抵消,水分被风干了,霾与惰性气体失去水的粘合,雾升霾降重见蓝天。
(7)雾霾爆发三要素:低温湿烟气排放、静稳气象条件、空中吸附酸碱化合,三者缺一不可。
(8)雾霾污染物来源:直排的粉尘≤1%,空中原始酸碱化合物≤4%,空中吸附酸碱化合污染物≥95%。
四、雾霾成因验证
山东省科学院科技发展战略所副所长周勇博士,2019年4月在《科学与管理》第39卷发表《雾霾大爆发的根本原因:湿法脱硫取消GGH引发PM2.5粒数暴增》文章,这一官方科研机构,用济南市多年环保统计数据刻画出雾霾突变年份,从雾霾爆发拐点,找出并验证雾霾是2013年初全面投入在线检测的湿法脱硫造成的。
我们调研发现,全国脱硫如果引用发达国家为烟气加热的GGH,总投资和每年运行成本在三千亿元以上,因为工程投资大、设备酸腐蚀易坏和每年运行成本太高,我国企业不愿用。
五、对症治霾
1. 污染源成分剖析
治霾首先要找准霾源,对症下药,才能药到霾除。从烟囱排放的五种化学成分来分析:
(1)燃烧就有酸性烟气排放,无法去掉。
(2)脱硫碱性物质是工艺需要,不能省去。
(3)超净排放污染物已微乎其微,可忽略。
(4)惰性气体不参与化学反应,不必考虑。
(5)只有烟气含水率,可多可少,眼睛看见的“大白龙”就是水雾。
烟气大白龙形成能源浪费、水资源浪费和环境污染,垃圾是放错位置的资源,根据能量守恒定律,热量既不能凭空产生,也不会凭空消失,排到大气中的水汽,虽然无压、温度低,却蕴含着大量宝贵热能,对症治霾是根据雾霾发生的机理,将高温烟气废热回收利用,再将脱硫后的“大白龙”除湿脱白,具有节能、节水、治霾等一举多得的成效,“工业废汽变宝”实现“城乡采暖微耗能”。
2. 低碳治霾新思路
烟汽排出烟囱之所以能迅速上升,是因为它含有大量的热能,若将热量回收,蒸汽冷却成液态水,轻松实现废水零排放,所以选择热能利用的低碳治霾模式,是打赢蓝天保卫战的最佳治霾方略。
低碳治霾技术早已成功应用,安装在除尘后的高温烟道上,用特殊结构解决酸性水腐蚀破坏烟道等热工技术难题,同时解决“无法用和无处用”的工企管理难题,将烟气中水蒸汽热量回收,水汽冷凝成液态水处理后,作为补充水送脱硫塔循环利用。项目中试结果,燃气锅炉烟气80~90%热量回收和同比例的酸性水排出烟道。脱硫因工艺特定的温度限制,只能将脱硫前高温烟气50~60%余热回收,进塔热量减少导致脱硫大幅减少了补水量,从而塔内产汽量大减,酸性冷凝水处理后循环利用。
低碳治霾从源头上实现烟气节能微排效果,用中国智慧开辟“锅炉减一条低温湿烟气排放,天空少一片霾源化合演变”的低碳治霾新路。
六、低碳治霾建议
1. 建议成立国务院治霾办
为迅速打赢蓝天保卫战,必须打破现有机构限制,将节能、治霾、城市生态文明建设和保障百姓心身健康紧密融为一体,治霾办公开招聘持有独立治霾专项科研成果的人才,组成不受现有职衔约束的优胜劣汰的治霾科研中心。
2. 节能潜力
低碳治霾消除轻重工业各种冒汽浪费的“大小白龙”,显著节能效益可完成国家下达的五年节能减排任务。
3. 治霾模式
项目实施可采用合同能源管理模式,用十年废热利用的节能经济效益当作工程投资。只要政府高度重视,引进低碳治霾技术,针对城区霾源,集中精力组织实施,将大气污染重点城市突出重围,彻底摆脱雾霾困扰,二至三年就能完成打赢蓝天保卫战的政治任务。
李树生
2020年2月20日