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北極星大氣網訊:對這次霧霾成因，有些“鍋”電力行業、電力環保人不應該背。
在全國人民抗擊新型冠狀病毒感染肺炎的特殊時期，有關春節期間霧霾天氣形成原因的分析文章在新媒體平臺大量傳播。仔細一看，一些具有顯著誤導性的文章（論點）只是換了個標題老調重談。這些文章發佈是否合乎時宜，讀者自有評判，但如果不正本清源，必然會對社會產生不良影響。
從這些文章的內容不難看出有以下共性：一是以偏概全、移花接木，把複雜的霧霾形成原因簡單化為火電廠或其他固定汙染源採用溼法脫硫後排放的溼煙氣（簡稱“白煙”或者“有色煙羽”）所為。二是懷疑甚至否認中國火電廠大氣汙染物控制成就，認為花費了巨大經濟代價沒有得到相應效果，指責政府治霾不力；三是對中國引進先進溼法脫硫技術後的優化措施汙名化，如認為是“為了省事”取消了煙氣換熱設備（GGH）或給電力行業戴上行業保護的帽子貼上了只講經濟效益不重視環保實效的標籤；四是推薦認為有很好效果的特定企業的脫硫或煙氣“脫白”技術、設備。
孟哲在2月11日人民網環保頻道上發佈了“京津冀及周邊地區再現重汙染五位專家集中解答汙染成因”的報道，對這次霧霾成因起到了一定的正本清源的作用。但是從發電行業來看，作為一個長期從事電力環保專業者，筆者以為還有一些問題必須進一步澄清，有些“鍋”電力行業、電力環保人不應該背。
電力結構調整顯著，大氣汙染物排放控制成效巨大
據中國電力企業聯合會快報，截至2019年底，全國發電裝機容量20.1億千瓦。其中，水電3.6億千瓦，火電11.9億千瓦（其中煤電10.4億千瓦），核電4874萬千瓦，併網風電2.1億千瓦，併網太陽能發電2.0億千瓦。2019年，全國全口徑發電量73253億千瓦時。其中，水電13019億千瓦時，火電50450億千瓦時（其中煤電45607億千瓦時），核電3487億千瓦時，併網風電4057億千瓦時，併網太陽能發電2238億千瓦時。
2019年，全國非化石能源發電量同比增長10.4%，佔全口徑發電量比重為32.6%。同時，火電裝機容量佔全國發電總裝機容量的59.2%，發電量佔全口徑發電量的68.9%（其中，煤電裝機佔比52%，發電量佔比62.3%；燃氣發電裝機佔比4.5%，發電量佔比3.2%）。中國30萬千瓦及以上火電機組裝機容量佔全國火電裝機容量的比重由1978年的3.8%提升至2018年的80.1%，並且火電單機100萬千瓦及以上容量等級機組從無到佔比達10%。
2019年，全國6000千瓦及以上火電機組供電標準煤耗306.9克/千瓦時，比1978年的471克/千瓦時下降了164.1克/千瓦時。2018年，單位發電量耗水量1.23千克/千瓦時，相比2000年的4.1千克/千瓦時，降幅約70%；與世界主要煤電國家相比，我國煤電效率與日本基本持平，總體上優於德國、美國。
此外，電力行業大氣汙染物排放控制也取得了巨大成效。煤電煙塵排放量由1978年約600萬噸，降至2018年的21萬噸左右，降幅超過96%；二氧化硫排放量由2006年峰值約1350萬噸，降至2018年的99萬噸左右，相比峰值下降約93%；氮氧化物排放量由2011年峰值1000萬噸左右，降至2018年的96萬噸左右，相比峰值下降約90%。
與1978年相比，2018年汙染物排放強度即單位發電量煤電煙塵（顆粒物）、二氧化硫、氮氧化物排放量，分別由約26克/千瓦時、10克/千瓦時、3.6克/千瓦時，下降到0.04克/千瓦時、0.20克/千瓦時和0.19克/千瓦時，達到世界領先水平。由圖1可以看出，隨著火電發電量的增長，汙染物排放量呈現先升後降的態勢，並在近10多年來加快下降，這表明我國汙染控制技術不斷進步和力度不斷強化。
圖1 1978年至2018年火電發電量增長與大氣汙染物排放變化
電力行業汙染控制水平達世界先進
衡量汙染控制水平首先是排放標準的對比。中國對火電廠大氣汙染物排放控制的汙染因子主要為煙塵（顆粒物）、二氧化硫、氮氧化物3項，與全世界對燃煤電廠的控制要求是相同的。法定控制要求主要通過大氣汙染物排放標準來約束。從1974年有國家排放標準以來，國家火電廠大氣汙染物排放標準又經歷了四次制定和修訂，現行的標準是2011年修訂的。標準變化的過程就是不斷嚴格汙染物控制的過程，標準的修訂頻次在世界上是最高的，標準要求的限值及考核要求（以小時濃度均值考核）在世界上也是最嚴的。在實際執行過程中，國家有關部門通過制定超低排放文件，部分地方政府制定了更加嚴格的管控要求，對大部分電廠提出的要求比國家排放標準的要求更嚴。
火電廠排放的汙染物對大氣環境質量的影響主要有直接影響和間接影響。直接影響是指由生產工藝過程中產生的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等汙染物（一次汙染物），經過環保設備排放到環境後，經大氣擴散、稀釋對受影響的地區在一定時間段內，增加了空氣中汙染物濃度的現象。間接影響是指排放的一次汙染物或者在治理過程中產生的新汙染物（二次汙染物）在大氣中發生大氣化學反應又生成了新的汙染物或者一次汙染物、二次汙染物通過物理凝聚形成新的汙染現象。
顯然，要做到有效控制汙染必須從減少一次汙染物和二次汙染兩方面著手。不論從大氣汙染控制理論還是實踐來看，燃煤電廠核心和首要問題是減少一次汙染物排放，同時在選擇汙染控制工藝時必須考慮減少二次汙染物的產生。可以說，幾十年來，我國火電廠大氣汙染物控制的歷史和實踐就是一部不斷減少一次汙染物排放和限制二次汙染物產生和排放的歷史。
近年來，火電廠大規模提高除塵、脫硫、脫硝裝置的效率，使電力行業一次汙染物煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放總量和單位發電量排放量（排放強度）不斷下降，極大地降低了一次汙染物的直接影響並減少形成二次汙染物的機會，這一點從我國酸雨改善的程度就可以得到證明。同時，通過汙染治理工藝的選擇和技術措施以及技術規範性的限制等，儘量減少新形成的二次汙染物。
生態環境部公佈稱，截至2019年底，全國實現超低排放的煤電機組約8.9億千瓦。中國火電廠大氣汙染物控制技術與管理水平已處於世界先進行列，大幅削減了常規大氣汙染物排放，對改善大氣環境質量發揮了重要作用。
需要強調的是，中國火電廠大氣汙染物控制的排放標準要求、技術措施等，是充分吸收了全世界大氣汙染控制經驗而形成的，其關鍵技術、核心設備也是先從發達國家引進然後逐步形成自有知識產權技術的，工藝路線具有高度的同源性和可比性。例如，選擇石灰石—石膏溼法脫硫技術、取消煙氣換熱器（GGH）等，也是在汲取了美國等發達國家的經驗，再結合中國的教訓和經驗，為了提高脫硫系統的脫硫效率和可靠性，降低能耗，在滿足環境質量要求的前提下，經過充分論證來推進的，並非電力行業為了“省事”或者少花錢而取消的。而且沒有安裝GGH也是美國燃煤電廠脫硫的普遍做法。
全面開展火電廠溼煙羽控制是捨本求末
2017年以來，全國多地相繼出臺了一些地方標準和行政文件，對主要工業源排放溼煙羽顏色、溫度和措施進行控制。例如，不同地方環保部門規定“燃煤發電鍋爐應採取煙溫控制及其他有效措施消除石膏雨、有色煙羽等現象”，又如“燃煤鍋爐應採取相應技術降低煙氣排放溫度，通過收集煙氣中液滴和飽和水蒸氣中水分的方式，減少溶解性鹽類和可凝結顆粒物的排放”，再如“位於環境空氣敏感區的燃煤電廠應採取煙溫控制或其他有效措施消除石膏雨、有色煙羽等現象”等。系統分析這些要求，結合一些發表的言論，對消除煙羽問題提出幾點看法。
一是對溼煙羽形成和影響認識不清，缺乏嚴謹性。
火電廠產生溼煙羽，是因為普遍採用溼法脫硫工藝（脫硫出口煙氣一般為處於飽和或接近飽和狀態，煙氣溫度一般在45℃～52℃）後，煙氣經煙囪排放到大氣中，與溫度相對較低的環境空氣接觸而冷凝及凝結，形成的大量霧狀水汽對光線產生折射、散射，因天空背景色和天空光照、觀察角度等原因發生顏色的細微變化，通常呈現出白色、灰（白）色或藍色等。
其中，“白色煙羽”較為常見，飽和溼煙氣直接經煙囪進入大氣環境，遇冷凝結成微小液滴，對於治理設施質量合格的超低排放機組來說，其成分以水霧為主，汙染物濃度很低，對環境質量無直接影響，屬視覺汙染。“灰（白）色煙羽”是在較暗光線下，光線經大量霧狀水汽或反射或折射，視覺上感覺“發暗、發黑”，當然也不排除是由於除塵、除霧器效果不好所致。當煙氣中含有以三氧化硫/硫酸氣溶膠為代表的可凝結顆粒物濃度較高時也可能產生“藍色煙羽”，但這種情況較少。同時，溼煙羽也會發生在燃用含水量較高的褐煤電廠，還會出現在機械式溼式除塵器上，如在上世紀八九十年代火電廠普遍採用的文丘裡溼式除塵器。
不同地方環保機構對溼煙羽的看法和治理要求不同，有的將“白色煙羽”“灰色煙羽”“藍色煙羽”統稱為“有色煙羽”，有的則認為治理溼煙羽只是針對“消白”。因為認識上的不一致，所以目前提出的關於“觀測法”和“排煙溫度法”判定依據也缺乏嚴謹性。例如，“觀測法”要求觀察者在觀測條件下未見明顯有色煙羽即可視為有色煙羽消除，但在執法中存在一定干擾因素，如光線、觀察角度、觀察者主觀判斷等；而“排煙溫度法”針對不同控制措施、季節等提出排煙溫度限值，通過煙氣在線監測系統（CEMS）監管排煙溫度，但“顏色”“控溫”與“環境質量”不存在對應關係，因此也無法有效反映溼煙羽控制效果。圖2中的3張圖是筆者在2019年7月5日內蒙古自治區某一電廠所攝，該電廠環保設施穩定運行，全部滿足環保要求，但煙流在不同光線、不同時間、不同角度下呈現不同顏色。圖4是2018年9月13日在加拿大阿爾伯塔省的一座具有脫硝裝置的燃機聯合循環電廠所拍攝，濃濃的水霧籠罩周圍。
圖32019年7月5日內蒙古自治區某一電廠不同時間的煙流顏色及彩雲（王志軒攝）
圖42018年9月13日加拿大阿爾伯塔省的一座具有脫硝裝置的燃機聯合循環電廠（王志軒攝）
二是顯著甚至是無限放大了電廠排放的可凝結顆粒物對環境質量的影響，缺乏科學性。
清華大學及國家環境保護大氣複合汙染與控制重點實驗室蔣靖坤……郝吉明等人在《環境科學》2019年12月發表的《固定汙染源可凝結顆粒物測量方法》一文中提出：“固定源排放的顆粒物不僅包括直接以液體或固體顆粒存在於煙氣中的可過濾顆粒物( filterable particle matter，FPM) ，還包括煙氣溫度下為氣態、從煙道中排入大氣後短時間內凝結為固態或液態顆粒的可凝結顆粒（condensable particle matter，CPM)”。文章顯示，用“冷凝法”“稀釋間接法”“稀釋直接法”同時測量了6個燃煤電廠（其中4個600MW、2個300MW，煙氣溫度50℃）。結果表明：6 個電廠CPM 冷凝法測量的平均結果為(6. 5 ± 3. 5) 毫克每立方米、稀釋間接法測得的結果為( 2. 4 ± 1. 7) 毫克每立方米、稀釋直接法測得的結果為( 2. 8 ± 0. 9) 毫克每立方米。文章的結論中提出：“稀釋間接法能模擬汙染源煙氣排入大氣中PM 的形成過程，測得的結果更接近真實排放”。從這些結果可以看法，超低排放後的燃煤電廠排放大氣中的可凝結顆粒物小於5毫克每立方米。顯然，可凝結顆粒物並不是我國一些地方標準和行政文件中所指的水霧、水滴、“石膏雨”，甚至也不能與“可溶性鹽”劃等號。且可凝結顆粒物必須是在規範測試方法下才有可比較的意義。
有資料表明，美國EPA公佈的188臺鍋爐煙氣中CPM的排放數據平均值為18.61毫克每立方米，最大值為197.43毫克每立方米。由於鍋爐情況、機組運行維護水平、汙染治理系統不同，直接比較測試結果是不科學的。但是，作為宏觀分析還是可以得出中國燃煤電廠CPM排放水平均是世界領先的結論，這與中國燃煤電廠採用的汙染控制技術比美國的水平顯著要高的實際情況也是一致的。由於全世界對燃煤電廠顆粒物排放標準都是採用質量濃度（毫克每立方米）表示而不是用顆粒物的個數濃度表示，因此，當包含了CPM在內的中國燃煤電廠的顆粒物排放情況不會對達標排放或者是達到超低排放要求有顯著性和改變排放性質的影響。且由於各國及世界衛生組織（WHO）的環境空氣質量標準中PM2.5表示也是質量濃度，且PM2.5中已經包含了PM1.0，因此，中國燃煤電廠排放的可凝結顆粒物對環境質量中PM2.5濃度的影響甚微。
三是治理措施及效果與環境質量脫節，缺乏針對性。
現行火電企業實施的溼煙羽治理措施，本質上是通過調整煙氣溫度、溼度，改變煙氣排入環境後水汽凝結狀態，主要目的還是消除“白色煙羽”視覺影響。
其中，煙氣加熱消白的方式並不能削減煙氣中已有汙染物包括CPM的排放，相反煙氣加熱需要消耗能量，增加能源消耗，這意味著總體上增加了汙染物排放；煙氣冷凝消白的方式（包括煙氣冷凝再熱方式）是通過回收煙氣中凝結水，對減少煙氣中汙染物包括CPM排放有一定效果，但在普遍實現煙氣超低排放的情況下，對改善環境空氣質量收效甚微。可以看出，火電廠溼煙羽治理本質上與改善環境質量無關，從政策目標、監管要求和治理措施上看，僅能起到消除視覺影響的作用。
四是溼煙羽治理措施增加原有設備運維潛在風險。
據已完成技改的電廠反映，溼煙羽治理工藝和設備穩定性差，且對生產設備和系統造成多方面影響。例如，採用漿液冷凝技術存在影響脫硫系統水平衡問題、換熱器易沖刷磨損造成洩漏問題、洩漏後消除故障難度大工期長問題、影響脫硫系統設備正常運行進而影響脫硫效率問題等；採用管式煙氣換熱器時，存在管束磨損、積灰、腐蝕等問題。
五是溼煙羽治理措施投入增加大，運行成本高。
以目前普遍採用的煙氣冷凝法為例，實施兩臺30萬千瓦火電機組改造，需要投資4000萬元左右，增加運行成本超過1000萬元，同時增加煤耗約1克/千瓦時～1.5克/千瓦時。根據電力企業測算，影響溼煙羽改造工程成本經濟性最大因素為機組利用小時數，其次為工程靜態投資，電價和水價也有一定的影響。
根據中國電力企業聯合會統計，以2018年為估算年份，在天津、上海、河北等已實施溼煙羽治理政策的地區中，涉及燃煤機組約4.5億千瓦，按照典型溼煙羽技術改造工藝，估算改造投資費用約320～680億元，年增加運維費用約120億元。同時，增加標準煤消耗約230～600萬噸，相當於向大氣多排放煙塵、二氧化硫、氮氧化物累計約3200～8400噸，還增加二氧化碳排放量約600～1500萬噸。
隨著可再生能源發電比例的不斷提升，火電廠靈活性改造將持續推進，煤電利用小時數將難以提高，“消白”的成本將會進一步增大。從全社會來看，這些大量的投資最終必然要傳導到全社會層面成為全社會成本。在燃煤電廠普遍實現超低排放基礎上再進行消除溼煙羽，總體上是得不償失的。
六是在沒有足夠科學論證和執行嚴格的法律程序下，不應該大面積實施溼煙羽治理。
根據《環境保護法》，省、自治區、直轄市人民政府對國家汙染物排放標準中已作規定的項目，可以制定嚴於國家汙染物排放標準的地方汙染物排放標準。但法律同時明確規定汙染物排放標準要依據國家環境質量標準和經濟技術條件來制定。在標準制定的程序要求和實質要求方面，國家都有明確、嚴格要求，要經過充分科學論證和充分聽取有關方面的意見。因此，在沒有足夠科學論證和嚴格的法定程序下，不應該大面積實施溼煙羽治理。
2019年9月和11月，由生態環境部、發展改革委、工業和信息化部、公安部、財政部、住房城鄉建設部、交通運輸部、商務部、市場監管總局、能源局、北京市人民政府、天津市人民政府、河北省人民政府、山西省人民政府、山東省人民政府、河南省人民政府、陝西省人民政府，先後聯合發佈了先後聯合發佈了京津冀及周邊地區、汾渭平原2019-2020年秋冬季大氣汙染綜合治理攻堅行動方案（簡稱攻堅方案）。攻堅方案明確，對穩定達到超低排放的電廠不得強制要求治理“白色煙羽”。筆者認為，一方面地方已經出臺一些與攻堅方案相牴觸的規定和要求應當糾正，另一方面非攻堅方案覆蓋範圍的地區也應當參照執行。還需要強調的是，即便不是超低排放電廠，即便不是“白色煙羽”，也不能簡單認為治理“白色”或“有色”煙羽就是可行與合法的，應在充分科學論證的基礎上依照法定程序提出要求。
科學認識溼煙羽，加強科普宣傳
一是科學認識溼煙羽的基本問題。溼煙羽對環境影響的基本問題應當是可知、已知範圍的事情，現在主要的問題是要防止那些把小問題甚至是沒有的問題放大成大問題、把個別技術問題放大成社會問題、把不確定性問題放大到既成事實的問題的不當言論。
二是運行好現有環保設施，減少二次汙染物的產生。值得注意的是，為達到氮氧化物超低排放要求，一些電廠在脫硝裝置中增加催化劑用量，提高了三氧化硫轉化率及排放；運行中增加還原劑氨噴入量，造成過量氨逃逸；機組和煙氣治理系統運行協調不好，也會造成一部分氨鹽、三氧化硫以氣溶膠態排放到空氣中形成藍色或者黃色煙羽。
此外，個別電廠的脫硫塔中除霧器存在設計、製造、運行等問題，除霧效率達不到設計要求，經煙囪排入大氣時白色煙羽加濃，甚至煙囪周圍有“石膏雨”現象。但此類問題的產生屬於汙染治理系統設計、運行或管理不當造成的二次汙染問題，應加強對這些電廠的監管，不斷優化工藝系統。
但也要認識到，一些電廠由於技術、設備或者運行管理的原因所產生的二次汙染問題，不宜籠統劃歸為正常情況下的溼煙羽問題，更不宜盲目對某一電廠解決具體問題的措施變成普遍性、強制性的政策或標準要求。從現有的技術和設備的基本情況來看，只要按技術要求控制好氨逃逸，運行好除霧器，白色或者有色煙羽不會成為形成霧霾的原因，更不會對環境造成不可接受的影響。
三是進行評估和執法檢查。對已完成溼煙羽技改的典型電廠開展系統性評估，綜合考慮環境、技術和經濟等因素。執法檢查不僅檢查企業執行法律的情況，也應檢查地方政府出臺相關要求是否符合法定要求的情況。應進一步明確地方政府制定汙染物排放標準的基本條件，防止出現不科學、損害企業合法權益的情況。
四是建議對先行試點溼煙羽治理的發電企業給予適當政策補償。溼煙羽治理政策是對現有火電企業環保行政許可的變更，根據相關法律法規，應對按地方政府要求進行溼煙羽治理的發電企業給予經濟補償，堅持依法治理汙染的同時依法維護企業的合法權益。
五是加強宣傳，提高公眾對火電廠汙染物治理情況的知情度。火電行業在環保管理和汙染物控制方面開展了大量工作，但成效並不為公眾所瞭解，建議有條件的火電廠實行“開放日”，鼓勵附近居民走進電廠、瞭解電廠，減少不必要的誤解。行業組織及政府部門也應加強火電廠環保治理成效的科普宣傳，提高公眾對火電廠汙染物治理的認知。
（作者單位：中國電力企業聯合會）
原標題:超低排放後，對火電廠“消白”是捨本求末
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