濕式靜電除塵:還神州一片藍天
霧霾遮天蔽日,怎一個揮斥難去了得!
往事越千年。拋開其他因素不談,生活在中世紀自然環(huán)境下的國人是幸福的——面對青山綠水、晨暉夕照,他們之中的詞人秦觀可以閑雅吟出“霧失樓臺,月迷津渡,桃源望斷無歸路??蓱z孤館閉春寒,杜鵑聲里斜陽暮”這般清詞麗句。
而今,一個有些面目猙獰的詞“霧霾”,替代了一向給國人以飄逸浪漫的“霧靄”。
2013年1月9日以來,我國中東部地區(qū)陷入嚴重的霧霾和污染天中,中央氣象臺將大霧藍色預警升級至黃色預警。13日,北京市發(fā)布北京氣象史上 霧霾橙色預警,空氣污染指數(shù)接近了1000微克。
近2個月來,京津冀地區(qū)霧霾天氣嚴重。這樣的霧霾天氣并不是 次出現(xiàn),僅以北京為例,近兩年北京冬天至少有30天空氣質(zhì)量是中重度污染,但出現(xiàn)PM2.5接近1000微克的情況,卻實屬罕見。
非但如此,從華北到中部導致黃淮、江南地區(qū),都出現(xiàn)了大范圍的重度和嚴重污染。143萬平方公里上空霧霾籠罩,8億以上人口受到影響。
在霧霾嚴重的1月29日上午,北京、新鄭、青島、杭州等機場受到嚴重影響。交通運輸部路網(wǎng)中心的信息顯示,我國中東部地區(qū)霧霾天氣持續(xù),致使北京、天津、河北、山東、湖南、湖北6省市約有30余條高速公路局部路段通行受阻。監(jiān)測顯示,京滬、京臺、京港澳、榮烏、青銀、連霍、滬渝高速公路等主要運輸通道多個路段短時封閉,受影響路段基本在當日中午前后陸續(xù)恢復通行。如果把交通、企業(yè)等損失加入損失數(shù)據(jù),遠遠超過GDP3%的數(shù)值,每年損失萬億元以上將成為常態(tài)。
1月14日,亞洲開發(fā)銀行與清華大學公布《邁向環(huán)境可持續(xù)的未來——中華人民共和國 環(huán)境分析》報告稱,中國空氣污染每年造成的經(jīng)濟損失,基于疾病成本估算相當于國內(nèi)生產(chǎn)總值的1.2%,基于支付意愿估算則高達3.8%。2012年,中國GDP總量為519322億元,以1.2%計達6232億元,以3.8%計高達19734億元。
所以,鐘南山院士發(fā)出驚世之警告:“霧霾”比“非典”更可拍!
如此嚴重的生態(tài)災難,引發(fā)中央政府高度關注。
1月15日,在一次基層調(diào)研座談會上,國務院副總理李克強指出:大氣污染“積累的問題是一個長期過程,解決問題也需要一個長期過程,但我們必須有所作為!”
與此同時,環(huán)保部副部長吳曉青在答記者問時強調(diào):“國內(nèi)外大氣污染防治歷程表明,解決嚴重的大氣污染問題,是一項長期而艱巨的工作,歐美等發(fā)達 耗費了30-50年時間才基本解決大氣污染問題。我們要正確對待當前的大氣污染形勢,充分認識改善大氣環(huán)境質(zhì)量的艱巨性、復雜性與長期性,做好打持久戰(zhàn)的思想準備?!?/p>
難道當代國人 將這樣長期、持久生活在霧霾籠罩的陰影之下?
值得慶幸的是,在江蘇百斯特環(huán)境工程有限公司實現(xiàn)了工業(yè)除塵從量變到質(zhì)變的突破。
一場“濕式靜電除塵器”方案論證會的啟示
霧霾鎖神州,罪魁禍首是粉塵
霧霾、灰霾天氣的成因是復雜的。細微顆粒物懸浮在大氣中,造成空氣混濁、能見度降低,從而導致霧霾天氣的出現(xiàn),其中,直徑小于或等于2.5微米,不足人的頭發(fā)絲粗細1/20的細顆粒物被稱為PM2.5,也稱為可入肺顆粒物。
PM,英文全稱為particulate matter(顆粒物)。科學家用PM2.5表示每立方米空氣中這種顆粒的含量,這個值越高, 代表空氣污染越嚴重。
PM2.5的標準,是由美國在1997年提出的,主要是為了更有效地監(jiān)測隨著工業(yè)化日益發(fā)達而出現(xiàn)的、在舊標準中被忽略的對人體有害的細小顆粒物。PM2.5指數(shù)已經(jīng)成為一個重要的測控空氣污染程度的指數(shù)。
PM2.5產(chǎn)生的主要來源,是日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物,大多含有重金屬等有毒物質(zhì)。一般而言,粒徑2.5微米至10微米的粗顆粒物主要來自道路揚塵等;2.5微米以下的細顆粒物(PM2.5)則主要來自化石燃料的燃燒(如燃煤、機動車尾氣)、揮發(fā)性有機物等。
我國一次能源以煤炭為主,近十年我國煤炭產(chǎn)量從2001年的14.7億噸增長到2011年的35.2億噸,年均復合增長率達9%,其中,工業(yè)生產(chǎn)中的煤炭消費一直在我國的總煤炭消費中占據(jù)重要地位,常年保持在94%以上。發(fā)電和煉焦是工業(yè)用煤的 主要用途,分別占工業(yè)用煤的50%和15%。燃煤電廠是排放二氧化硫、氮氧化物、煙塵的重要部門,隨著煤炭轉(zhuǎn)換為電力比重的不斷提高,大部分燃煤排放將更多轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏ε欧?。電力二氧化硫排放占全國二氧化硫排放總量的比例?2.4%,氮氧化物排放約占三分之一強,煙塵排量占36.7%??刂迫济弘姀S煙氣排放,對減少PM2.5,緩解城市空氣質(zhì)量有很大促進作用。
現(xiàn)階段,我國90%的電能來自于火力發(fā)電,而火力發(fā)電需要燃燒大量煤炭。2012年,我國工業(yè)用煤炭總消耗量為37億噸左右,火力發(fā)電消耗電煤18.5億噸。在燃燒中,1噸煤燃燒產(chǎn)生30千克煙塵(0.03噸),那么,18.5億噸煤炭燃燒完,大概產(chǎn)生555萬噸煤灰,產(chǎn)生的煤灰中將有千分之五為PM2.5,也 是將產(chǎn)生2.775萬噸的PM2.5。
今年1、2月份,我國PM2.5 嚴重的地方已經(jīng)超過了1000微克每立方米,而美國平均小于15微克每立方米,沙化 嚴重的撒哈拉沙漠也只有50~70微克每立方米。全球PM2.5 的地區(qū)在北非和中國的華北、華東、華中全部。
那么,是不是汽車尾氣的排放造成PM2.5污染如此嚴重呢?
目前,我國汽車保有量在增加,但總量不是 多,美國仍是汽車保有量 多的 。2011年底,中國機動車總量為2.19億輛,其中小汽車總量為8000萬輛,美國小汽車總量為2.85億輛,是中國的3.5倍。而中國的PM2.5含量是美國的5倍左右。
還是在2004年,我國城市空氣中的PM2.5含量已經(jīng)名列 前茅。那時,中國汽車保有量遠低于美國,但PM2.5遠高于美國,這說明PM2.5并不主要來源于汽車尾氣排放。
綜上所述,造成中國PM2.5嚴重超標的主要原因為日常發(fā)電等方方面面的因素(中國是 燃煤大國)。
在城市空氣污染如此嚴重的 ,為提高空氣質(zhì)量,降低霧霾天氣的幾率,應該會有很多燃煤電廠會新建在或搬遷到較偏遠的區(qū)域,以便減少城市污染,方便在煙塵空氣擴散。但是,此種方式只能起到搬離污染源的作用,并不能解決煙塵中的PM2.5問題,以及因空氣污染而與電廠周邊居民的不和諧的問題,更不能解決空氣污染問題。
由此看來,如果燃煤發(fā)電廠的粉塵排放量降低, 會極大地解決上述問題。
濕式靜電除塵技術為什么能高效除去PM2.5粉塵?
根據(jù)國外公司提供的相關數(shù)據(jù),采用濕式靜電除塵技術處理電廠粉塵中的PM2.5,除去效果達99%??梢?,濕式靜電除塵器擁有其他常規(guī)靜電除塵器所不具有的高效率處理PM2.5的功能。
濕式靜電除塵器的主要工作原理:將水霧噴向放電極和電暈區(qū),水霧在芒刺電極形成的強大的電暈場內(nèi)荷電后分裂進一步霧化,電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并,共同對粉塵粒子起捕集作用, 終粉塵粒子在電場力的驅(qū)動下到達集塵極而被捕集。水在集塵極上形成連續(xù)的水膜,將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。濕式靜電除塵技術是去除PM2.5的 有效手段,是當前國際 水平的除塵環(huán)保技術,在歐美等 發(fā)達 有數(shù)百個項目應用濕式靜電除塵技術,有效地除去煙氣中的PM2.5粉塵。
因此,濕式靜電除塵能夠高效地去除亞微米粒子、霧滴、粒徑小至0.01μm的微塵,除塵效率根據(jù)運行的電場數(shù)不同一般都可達到99.9%以上。
而據(jù)國外相關文獻表明,主要產(chǎn)品濕式靜電除塵器對酸霧、有毒重金屬以及PM10,尤其是PM2.5的微細粉塵有良好的脫除效果,可以使用濕式靜電除塵器來控制電廠的SO3酸霧,具有聯(lián)合脫除的前景。國外濕式靜電除塵器的研究和應用證實,在濕法脫硫系統(tǒng)后布置濕式電除塵器可以有效地去除煙氣中的PM2.5粉塵、SO3和汞及氧化物等污染物。
濕式電除塵器作為控制燃煤煙氣PM2.5非常有效的設備,在發(fā)達 的電力等工程領域得到了廣泛應用。美國BruceMansfield電廠、Mirant’Dickerson電廠等多家電廠測試報告表明,濕式電除塵器對PM2.5的去除效率均高于95%,粉塵排放濃度低于5mg/Nm3。
現(xiàn)今,國內(nèi)大多數(shù)電廠都設在郊區(qū),如果電廠的粉塵排放量降低 會減少大批的搬遷資金。以全國來算,這筆資金將會以千億元為單位。而濕式靜電除塵器能大幅地降低粉塵的排放量,減少PM2.5的排放,降低霧霾天氣的幾率,從而極大地緩解空氣污染。
此外,濕式靜電除塵技術不僅在燃煤電廠,還可以應用在燃煤鍋爐、化工、冶金等領域,這些在歐美 的應用效果非常理想。如在我國大規(guī)模使用,也將產(chǎn)生巨大的社會和經(jīng)濟效益。
科技是解決污染之利器
中國煤儲量 。據(jù)我國第二次煤田預測資料,埋藏在地層1000米以上的煤炭總資源量為2.6萬億噸,僅山西一地的煤儲量 比 一些 總儲量還多。
另一方面,我國又是一個石油和天然氣相對匱乏的 ,這 決定了在相當長的一個時期我們的能源動力必須依賴于儲量極其豐富的煤炭資源。
既然不能繞開煤電產(chǎn)業(yè), 必須找到解決其污染之道。
基于濕式電除塵在脫除PM2.5方面具有的獨特優(yōu)勢,在引進技術的基礎上,結(jié)合我國燃煤及發(fā)電行業(yè)的技術特點,江蘇百斯特環(huán)境工程有限公司開展了燃煤鍋爐濕式電除塵器的技術研發(fā)工作,與浙江大學建立戰(zhàn)略合作關系,參與 “863”計劃中的燃燒煙氣污染物控制的課題,并自主設計制造了國內(nèi) 的濕式電除塵器綜合實驗臺、多功能熱態(tài)除塵試驗臺、大型氣流物模試驗平臺、理化分析試驗臺、CFD數(shù)值模擬仿真研究室等試驗研究平臺,實施濕式靜電除塵器關鍵部件的國產(chǎn)化生產(chǎn)。環(huán)保部 示范項目-浙能所屬六橫電廠2×1000MW燃煤機組濕式靜電除塵器項目正在實施。
江蘇百斯特環(huán)境工程有限公司開發(fā)的新型濕式電除塵器,在濕法脫硫之后控制PM2.5、控制SO3酸霧、脫除汞等重金屬,一方面取消了振打,避免了粉塵的二次飛揚,可將煙塵排放濃度控制在5mg/m3以下,也 是大大降低了PM2.5;另一方面還可以對SO3酸霧、汞等重金屬進行有效控制。在電除塵器內(nèi)部通過噴霧增濕,荷電后的SO3酸霧在靜電凝聚作用下粒徑增大,被捕集于極板并與水膜形成稀酸,去除效率可達95%以上。同時,基于電除塵器內(nèi)部過飽和環(huán)境和靜電脫除效應,對煙氣中顆粒汞、氧化汞的脫除效率高達60%以上。
此外,新型濕式電除塵器可與濕法煙氣脫硫設備組合,解決脫硫后的煙氣排放問題,并可應用于氨法脫硫后脫除酸霧氣溶膠、麻石水膜除塵器提效改造、鋼鐵行業(yè)微細顆粒物捕集,還可應用在陶瓷、玻璃、冶金等窯爐的消煙除塵、減排PM2.5上?! ?/p>