过去的2015年国庆长假，华北遭遇入秋以来最严重的雾霾天气，10月6日北京市35个监测站的空气质量全部为5级重度或6级严重污染，PM2.5的小时浓度多超过200μg/m3，最高达到314μg/m3。{中国环境空气质量标准(GB3095-2012)中的二级标准为[1]：24小时平均浓度75μg/m3，年平均浓度35μg/m3}
据悉，北京整个国庆假期先后有5天是雾霾天气。遭遇雾霾困扰的不仅是北京，京津冀及更大范围的中原地带，也无法幸免。雾霾给这些地区的黄金周蒙上了一层厚重的阴影。 我国向雾霾宣战已有多年，“脱硫治理、脱硝治理，提高烟尘排放标准、限行机动车、禁止烧烤摊”等诸多手段轮番上阵，但雾霾还是时不时铺天盖地而来。
据报道[2]，北京市PM2.5的40%来自外地输送。北京四环边一热电厂四台燃煤机组已彻底停运，加上十一长假期间，北京城区内行驶的机动车数量大幅减少，甚至部分企业减产的情况下，导致北京严重雾霾、飙升的PM2.5必定主要来自周边的河北省。
众所周知，燃煤烟气污染是雾霾的主要来源之一。为了促进雾霾问题的加快解决，河北省主动要求[3]：“2015年底前完成全省燃煤发电机组除尘器、脱硫、脱硝设施建设或改造，达到严于国家标准的‘50355’超低排放要求”。近两年来，河北各电厂“超净”治理捷报频传：占燃煤总量一半以上的大型燃煤电厂大多宣称完成了超净治理或正在停机进行超净改造;许多中小供热锅炉也基本完成了或正在紧锣密鼓地开展除尘提效和超净脱硫脱硝改造;再者，作为钢铁大省的河北，由于钢铁行业不景气，许多钢厂减产，甚至多条生产线停产，连临近河北的山西最大的民营企业——海鑫钢铁也陷入破产保护的全面停产状态;即使是继续生产的钢铁生产线，也基本完成了包括脱硫、除尘提效改造等治理。照理，今年的北京长假不应该发生比去年还要严重的雾霾。
产生雾霾，必定有污染源。北京国庆长假仍出现严重雾霾的原因何在?虽然存在气象条件不利污染物扩散的原因，但导致雾霾产生的污染源究竟来自何方?从以下河北省超净治理的乱象，应可以看出端倪。
“50355”超净排放指标是目前世界最严的排放指标，远高于西方发达国家现行的排放标准。为实现这一排放指标，我国最先按这一指标进行提效改造的电力企业高度重视，针对原有湿法脱硫项目的升级改造，采取了在理论和实践上均站得住脚的技术路线，即：SCR脱硝+高效低低温电除尘器(或电袋除尘器、布袋除尘器)+单塔双区或双塔双循环石灰石石膏湿法脱硫+湿式电除尘器(简称湿电)。
这一“湿法”超净治理技术路线，增设了对细颗粒具有高效净化作用的湿电作为湿法脱硫后烟气的最后一道关卡，除了可以降低烟尘排放，解决湿法脱硫常见的石膏雨问题外，更重要的是还可以脱除燃煤烟气中尚未被重视的，比SO2更容易产生硫酸盐气溶胶的SO3，以及Hg等重金属污染物，比单纯“50355”对改善空气质量更加有效。据国外报道[4,5]，只要设计正确，电场风速选取低一些，湿电对SO3的脱除效率可以达到90%，联合脱汞率达到70%以上，至于石膏雨，其脱除效率至少在99%以上。
超净治理是世界上最严的环保要求，其实施的技术难度和投资运行成本必定较高。但就在正规企业认真执行国家发改委、环保部及能源局三部委和各级地方政府提出的“超低排放”要求，投入巨资争取打赢燃煤烟气净化终极之战的时候，突然有一家脱硫公司声称，只要简单地将湿法脱硫顶部的除雾器改成其发明的“管束式除尘器”，就可以实现所谓的“30进5出”，即湿法脱硫入口烟尘浓度只要不高于30mg/Nm3，保证湿法脱硫装置出口排向烟囱的烟尘浓度小于5mg/Nm3，满足“50355”中关于烟尘小于5mg/Nm3的超净指标。
由于“50355”超净治理投资高，一些省份为了鼓励电力企业加快超净治理，提出了相应的超净电价补贴。为此，该脱硫公司首先将这种管束式除尘器在自己BOT特许承包运行的脱硫装置上安装，然后利用我国脱硫技术规范允许湿法脱硫出口的烟尘连续排放监测仪安装在湿法脱硫前的漏洞，“通过”了环保监测，并经过一系列包装后，通过各种媒体造势和大范围推广。
这种管束式除尘器，从其结构和除尘原理可以轻易判断，其实是一种错误“山寨”德国Munter公司主要应用于化工行业的DS8200旋流板气液分离器的简单气水分离装置[6]。再就是“管束式除尘器”宣称的液膜“湮灭”烟尘的原理，与早年低廉的麻石水膜除尘如出一辙，而后者随着环保标准的提高，早已被淘汰。但却有一些企业“深信”管束式除尘器有超净功效。(把管束式除尘器当“超净神器”，似乎是当年许多专家和媒体捧场的“北京悟本堂绿豆汤可以治癌”荒唐闹剧的翻版。)更奇葩的是，采用管束式除尘器改造后，烟囱出现了更严重的脱硫烟囱雨、烟囱排气拖着长长的蓝烟，这意味着必定排放了大量细颗粒，见下图1、2所示，但无论是电力企业自身还是环保监管人员都熟视无睹。这种现象必定产生“破窗效应”，引来效仿。
图1 “管束式除尘器”改造后的湿法脱硫“烟囱雨”现象
图2 “管束式除尘器”改造后的超净湿法脱硫的“蓝烟”尾迹
今年国庆长假北京再现严重雾霾，是“天”在给莫衷一是、众说纷纭的中国人清晰地指出下大力气治理后仍“雾霾”的主因：我国一次能源的70%左右依赖于煤炭，因此煤烟型烟气污染是我国最大的空气污染源，但我国主流燃煤发电烟气净化技术对控制细颗粒排放的成效低，加上环保片面重视单一SO2减排的错位监管，更进一步放大了细颗粒的排放。
河北省100%的火电机组、大多数规格大一点的燃煤工业锅炉、绝大部分的钢铁烧结机，都安装了“高效除尘+高效湿法脱硫装置”，而且许多大型燃煤火电机组还安装了SCR脱硝装置。但由于先天的不足，电除尘器/电袋除尘器/布袋除尘器，对微米级以下细颗粒的除尘效率都不高。而常规的湿法脱硫机械惯性分离除雾器，对细颗粒的净化更是存在先天的不足，同时还因为除雾效率有限，导致排出的烟气中携带有一定量的浆液而增加了细颗粒物的排放。
火电机组增设的SCR，虽然脱除了一定的NOx，减少了二次硝酸盐细微颗粒物，但却因为催化剂的存在，成倍增加了湿法脱硫后烟气中的SO3浓度，既抵消了减排SO2的成效，又因为SO3可立即生成硫酸盐，反而加剧了河北的近地硫酸盐PM2.5的浓度。
烟气中的SO2排到大气后，在大气中的停留时间约为2-8天[7]。据估计[7]，只有约10%的SO2通过均相气相反应生成硫酸，进而转化成硫酸盐被去除，其余90%的SO2主要通过冲洗(湿沉降)和吸收过程被去除。因此，对于“超净”升级，虽然将SO2浓度从100mg/Nm3，降低到35mg/Nm3，但真正对减少大气中的二次硫酸盐气溶胶的作用，只有6.5mg/Nm3。SCR的催化剂将使烟气中的SO2转化为SO3的转化率大幅提高。按照超净指标，NOx排放从100mg/Nm3降低50mg/Nm3，SCR的催化剂至少需要增加1层，则SO2向SO3的转化率也势必相应增大。据国外有关试验数据[8]，安装SCR脱硝装置前后，SO2转化为SO3的转化率从1%提高到2.5%以上。因此保守按锅炉原烟气SO2平均浓度在1500mg/Nm3计算，则脱硝率提高将相应增加了22.5mg/Nm3的SO3排放，如果不设湿电，湿法脱硫对SO3的脱除效率仅20%左右[9]，即最终大气中反而增加了18mg/Nm3的SO3。
SO3气溶胶的粒径大约只有0.4μm。所谓的“30进5出”的高效机械除雾器，其除尘、除雾的原理无一例外都是惯性分离，对这样亚微米级粒径的细颗粒物的除尘效率基本为零。
因此，不设湿电而采用所谓的“管束式除尘器”或者换汤不换药的高效除雾器，其脱硫脱硝“超净”升级最终结果是，大气中的微米级甚至亚微米级的二次硫酸盐气溶胶浓度不减反增。细颗粒物的粒径越小，消光作用越强。单PM2.5细颗粒物的消光效应是2.5~10µm粒子的16倍之多。再者，在同等质量下，大气中的亚微米级细颗粒物的数量将是10µm级颗粒物的指数倍数。因此，大气中增加的亚微米级细颗粒将造成极强的消光效应，降低空气能见度，对雾霾的产生贡献值极大[10]。亚微米级细颗粒具有很强的长距离迁移能力，不仅可以从河北扩散到北京，还可以扩散到数千甚至上万公里以外，造成更大范围的雾霾。
我国的湿法脱硫大多没有安装GGH，许多早期安装了GGH湿法脱硫，因为堵塞严重，也在不断的升级改造中被拆除了(拆除GGH后，原先堵塞GGH的细颗粒去哪儿了?)。这样湿法脱硫后的烟气温度低于饱和温度，烟气中大量的水滴对烟尘仪的测量产生了很大干扰，导致测量失真。为此，环保部门简单地同意将原本安装在湿法脱硫后的烟尘仪，挪前安装到了湿法脱硫前的除尘器出口，然后以某一时刻湿法脱硫出口的烟尘测量值，折算出湿法脱硫的除尘效率，然后就以这一折算除尘效率，结合除尘器后湿法脱硫前的连续烟尘仪测量值，计算湿法脱硫后排向大气的连续排放烟尘值[11]。
环保监管部门用某一时刻的人工监测值，折算替代连续测量值，好比刻舟求剑。一个典型的现象是，明明湿法脱硫装置下着严重的石膏雨，或烟囱冒着浓浓的蓝烟/黄烟(见图1、图2及下图3)，意味着这样的烟囱必定排放了大量的细颗粒，但环保监测显示值却是达标甚至“超净”。
图3 湿法高效脱硫后的烟囱“蓝烟”尾迹
综上所述，今年国庆长假，北京、河北仍出现大范围严重雾霾，说明河北近两年大规模“超净”治理，对雾霾问题解决作用不大。究其原因，主要是燃煤烟气超净治理在实施过程中出现了技术和管理的“走偏”，导致超净治理真实成效很低，甚至还起反作用。
超净排放是燃煤烟气治理的终极之战，其成效直接关系雾霾问题能否得到有效解决。若将燃煤烟气“超净治理”当儿戏，任由理论上稍加分析就可以轻易判断不可能实现超净指标，且还加剧细微颗粒物排放的所谓“30进5出”管束式除尘器或其余各种不当的“高效机械除雾器”，继续在市场中“劣币驱逐良币”;不重视对SO3的减排;对脱硫烟囱拖着长长的“蓝烟”尾迹熟视无睹，河北的雾霾问题必将无解，自然国庆长假仍雾霾的现象也将周而复始地发生。
参考文献：
[1] 中华人民共和国国家标准 G B. 环境空气质量标准[S], 2012.
[2] 李士祥. 极端污染天周边输送北京PM2.5达四成需联防联控. http://news.
xinhuanet.com/politics/2013-03/08/c_114941166.htm.
[3]河北省大气污染防治工作领导小组办公室. 河北省煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020), 2015.4.
[4] Rid C.Staehleet.al.使用湿式电除尘器(WESP)收集湿法烟气脱硫(WFGD)后的酸雾和细小颗
[C]. 中国国际脱硫脱硝技术与设备展览会暨技术讨论会, 2004.
[5]田贺忠(编译). 利用湿式静电除尘器(ESP)脱除汞[J].国际电力, 2006. 9(6):62-64.
[6] 管束式除尘器与德国Munter公司DS8200旋流板气液分离器的比较与分析
[7] Treissman D, Guigard S, et al. Sulphur Dioxide: Environmental Effects, Fate and Behaviour [R]. Alberta Enviroment, Mar. 2003.
[8] Forzatti P, Nova I, Beretta A. Catalytic properties in deNOx and SO2–SO3 reactions [J]. Catalysis today, 2000, 56(4): 431-441.
[9] 夏宏君, 张兰春. 湿法脱硫改造中原有烟囱防腐问题的探讨 [J]. 高耸建构筑物设计, 2006.
[10]宋明. 天津大气气溶胶影响能见度机制分析[D]. 兰州大学, 2012.
[11]HJ/T 75-2007, 固定污染源烟气排放连续监测技术规范[S][D], 2007.
