以鋼鐵燒結(jié)脫硫脫硝超低排放打假為抓手,既促進(jìn)公平去產(chǎn)量,又依法精準(zhǔn)治污。有些假到了不得不打的時候了。生態(tài)環(huán)境部長突襲唐山,或許只是撕開了一個口子而已。
1、前言
2024年兩會期間,京津冀及周邊區(qū)域再次遭受霧霾,局部區(qū)域PM2.5濃度高達(dá)200μg/Nm3以上。見下圖1所示。
環(huán)境監(jiān)測總站的數(shù)據(jù)顯示,今年兩會期間北京發(fā)生霧霾時大氣中升高的PM2.5仍主要是硝酸鹽。3月9日北京市PM2.5組分以硝酸鹽為主,占全部PM2.5的50%以上,見下圖2所示。
發(fā)生重污染天氣,與不利氣象條件和我國高污染、高排放、高能耗的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)尚未根本改變,必定有關(guān)。
眾所周知,決定空氣質(zhì)量的PM2.5細(xì)顆粒中,硫酸鹽和硝酸鹽之和所占的比重最大,其中約60%來自于工業(yè)排放,主要為燃煤發(fā)電和鋼鐵行業(yè),分別排第一、二。按照《大氣污染防治行動計劃》和《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》要求,我國自2013年開始全面實施以燃?xì)馀欧艦闃?biāo)準(zhǔn)的燃煤發(fā)電超低排放、燒結(jié)脫硫以及進(jìn)一步的超低排放。截止2023年底,全國超低排放煤電機(jī)組累計達(dá)9.5億千瓦,占比近90%;鋼鐵行業(yè)已經(jīng)完成或正在進(jìn)行的超低排放產(chǎn)能已達(dá)6.2億噸,占比約60%。其中京津冀等中東部重點地區(qū)的煤電機(jī)組和鋼鐵燒結(jié)機(jī)均基本完成了脫硫脫硝超低排放改造。河北是我國鋼鐵生產(chǎn)密度最大的區(qū)域。位于北京秋冬季上風(fēng)向的河北鋼鐵產(chǎn)量占全國的比重超過30%,其中距離北京不到200公里的唐山鋼鐵產(chǎn)量占河北省高達(dá)2/3,全球鋼生產(chǎn)密度最大。另外,北京周邊的天津、山東等地的鋼產(chǎn)能也不小。因此,京津冀秋冬季的重污染、霧霾天氣,每次都只能通過停限產(chǎn)來緩解的被動局面,更應(yīng)從電廠、鋼廠脫硫脫硝的真實質(zhì)量,或者說是否真實“超低排放”上找原因和破解。與去年相似,今年2、3月我國鋼鐵行業(yè)同樣高負(fù)荷運轉(zhuǎn)。針對247家鋼廠的調(diào)研顯示,3月上旬高爐煉鐵產(chǎn)能利用率為92.3%,同比增加12.2個百分點。因此,2023年春節(jié)假期和今年兩會期間北京霧霾,大氣中硝酸鹽濃度均大幅提高的原因,直指鋼鐵行業(yè)。氮氧化物(NOx)是大氣硝酸鹽PM2.5和臭氧(O3)的前體物。NOx由NO和NO2組成。NOx中真正促進(jìn)O3生成的是NO2而非NO。NO只有在大氣中氧化轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2,才會迅速促進(jìn)O3,以及硝酸鹽PM2.5的生成。鋼鐵燒結(jié)排放的NOx占鋼廠總量的80%,其中95%左右為NO。由于在大氣環(huán)境中,NO轉(zhuǎn)化為NO2需要一定的時間。因此,鋼廠排放的以NO為主的原始NOx,影響更多的是上百公里甚至數(shù)百公里外大氣中的臭氧濃度和硝酸鹽濃度,而對當(dāng)?shù)爻粞鹾拖跛猁}PM2.5濃度升高的貢獻(xiàn)較小。但若鋼廠直接排放了NO2,則將導(dǎo)致當(dāng)?shù)匾约芭R近地區(qū)大氣中的硝酸鹽PM2.5濃度和臭氧迅速提高。下面以鋼鐵燒結(jié)氧化法“假脫硝”直接產(chǎn)生大量NO2,對京津冀空氣質(zhì)量產(chǎn)生極大危害為例,說明我國鋼鐵燒結(jié)脫硝超低排放存在的一些造假問題,極大影響了大氣改善成效,應(yīng)迅速加以解決。
2、億噸鋼對應(yīng)的燒結(jié)氧化法脫硝,造假盛行,加劇京城硝酸鹽PM2.5濃度升高和臭氧污染
大氣中因工業(yè)煙氣NOx所生成的硝酸鹽,是由占比達(dá)95%的NO先轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2,然后再與大氣中的正離子反應(yīng)而生成的,其主要的化學(xué)反應(yīng)路徑如下:
同樣,NOx作為前體物促成臭氧生成,也是NO先轉(zhuǎn)成NO2,然后再經(jīng)由NO2促成。氧化法脫硝的原理是將煙氣NO先氧化為NO2,然后與脫硫塔內(nèi)濕態(tài)或半干態(tài)堿性脫硫劑進(jìn)行中和反應(yīng),生成硝酸鹽和亞硝酸鹽等,從而實現(xiàn)脫硝。因此,氧化法脫硝工藝必須依附于脫硫裝置。氧化法脫硝工藝將NO氧化為NO2很容易,一般轉(zhuǎn)化率輕易可高達(dá)90%以上,難點在于如何將氧化生成的NO2與堿性脫硫劑發(fā)生高效中和反應(yīng)并固定。這就是為什么脫除NO2比SO2所耗的堿性吸收劑要成倍增加,超低排放高脫硝率下的運行成本高于SCR脫硝的原因。氧化法脫硝的化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
因此,氧化法脫硝如果僅將NO轉(zhuǎn)化為NO2,而沒有將NO2加以脫除,則對大氣質(zhì)量的危害極大。河北、天津、江蘇、山東、廣東等地對應(yīng)產(chǎn)能超過1億噸鋼的約七十多套燒結(jié)機(jī)采用氧化法脫硝工藝,且不少為穩(wěn)定性差的簡易氧化法脫硝,造價甚至不到高效SCR脫硝的5%。通常的燒結(jié)氧化法脫硝CEMS在線排放監(jiān)測儀只能測量NO,測量NO2需額外安裝NO2/NO轉(zhuǎn)化爐,將NO2轉(zhuǎn)化成NO來測量。由于原始煙氣NOx中的NO占比95%以上,NO2只占極少部分。因此,對于主流的SCR脫硝工藝而言,NO2與NO同時,且先于NO與NH3發(fā)生還原反應(yīng)變成N2,這樣出口僅測量NO濃度,基本可反映真實的NOx排放濃度。因此,早期一些環(huán)保監(jiān)管要求不嚴(yán)的地方,往往沒有強(qiáng)制要求鋼企在上傳環(huán)保的CEMS上安裝額外的NO/NO2轉(zhuǎn)化爐。但對于氧化法脫硝工藝而言,如果CEMS不安裝NO/NO2轉(zhuǎn)化爐,僅僅測量NO,則NOx測量結(jié)果將出現(xiàn)嚴(yán)重失真。氧化法脫硝工藝的CEMS即使配套采用NO/NO2轉(zhuǎn)化爐,也會因為轉(zhuǎn)化爐易失效而使得測量失真。因目前的NO2/NO轉(zhuǎn)化爐均為鉬爐,壽命僅為5000ppm·h。當(dāng)氧化法脫硝出現(xiàn)“假脫硝”時,NO2濃度可達(dá)上百ppm,一般運行不了兩、三天,轉(zhuǎn)化爐即失效,這樣實際還是僅測量了NO。所以“假脫硝”上傳環(huán)保的NOx排放數(shù)據(jù)必定嚴(yán)重失真。因此,一些氧化法脫硝工藝裝置表面上看脫硝率很高,其實質(zhì)只是NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率很高,并不是脫除NOx的脫硝率很高。氧化法“假脫硝”現(xiàn)象,除了一些是常規(guī)CEMS測量NO2存在短板所致外,還有一種情況是人為的。對于半干法脫硫工藝配套的氧化法脫硝而言,NO2的中和吸收過程需要消耗比脫硫多一倍以上的堿性吸收劑。因此,一些企業(yè)為了省成本,就鉆一些CEMS無法直接測量NO2,需通過轉(zhuǎn)化爐導(dǎo)致測量易失真的空子,人為不增加滿足脫除NO2所需的堿性吸收劑。NO2氣體呈棕黃色。在天氣背景清晰的情況下,一些燒結(jié)氧化法“假脫硝”,可通過燒結(jié)脫硫脫硝煙囪冒“黃煙”來判定。下圖4～圖8是一些燒結(jié)氧化法 “假脫硝”煙囪冒“黃煙”的典型情況。這種肉眼清晰可見的“黃煙”,其對應(yīng)的NO2濃度一般可達(dá)100mg/Nm3以上。
由于一套中等規(guī)格260m2燒結(jié)機(jī)氧化法“假脫硝”偷省的年運行成本可達(dá)3000萬元以上,利益巨大,而有關(guān)部門對一些燒結(jié)氧化法脫硝利用NO2測量短板來造假的問題尚未引起足夠重視,為此我國約一億噸鋼產(chǎn)能對應(yīng)的燒結(jié)氧化法“假脫硝”現(xiàn)象愈演愈烈。鋼鐵燒結(jié)機(jī)煙氣量大,一臺260m2燒結(jié)機(jī)的煙氣量就接近于250MW燃煤機(jī)組。因此,燒結(jié)氧化法“假脫硝”排放的NO2總量極大。因氧化法脫硝依附于脫硫裝置,而脫硫后的煙氣溫度低、濕度大,加上鋼廠燒結(jié)煙囪高度一般只有80~100m。因此,鋼鐵燒結(jié)氧化法“假脫硝”立竿見影提高了當(dāng)?shù)丶班徑貐^(qū)大氣中的硝酸鹽PM2.5濃度和臭氧濃度,危害極大。
3、結(jié)束語
2013年以來,我國先后實施了《大氣污染防治行動計劃》和《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》,我國空氣質(zhì)量逐步改善,但京津冀及周邊地區(qū)、汾渭平原、長三角地區(qū)PM2.5濃度仍分別超標(biāo)62.6%、57.1%、17.1%。另外,我國秋冬季重污染依然多發(fā)頻發(fā),重點區(qū)域秋冬季PM2.5濃度是春夏季的1.6至2.1倍,重污染天數(shù)占全年90%以上。因此,我國大氣污染治理任重道遠(yuǎn)。愈演愈烈的鋼鐵燒結(jié)氧化法“假脫硝”對大氣質(zhì)量的極大不利影響,在很大程度上說明,我國秋冬季重污染天氣的主因,更多是我國電力、鋼鐵煙氣超低排放治理存在一些短板和弱項,而不是氣象條件和高污染、高排放、高能耗的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)沒有根本改變。
2023年春節(jié)期間霧霾所反映出的硝酸鹽濃度反常增加、以及2024年北京兩會期間霧霾再次反映硝酸鹽濃度增加,與鋼鐵氧化法“假脫硝”極大提高本地型硝酸鹽PM2.5濃度和臭氧濃度直接對應(yīng),充分說明我國大氣污染治理深入攻堅應(yīng)首先抓住“弄虛作假”這一關(guān)鍵少數(shù)。
2016年~2021年,我國鐵腕將1.4億噸低劣、高污染的“地條鋼”產(chǎn)能全部出清,“劣幣驅(qū)逐良幣” 現(xiàn)象得到遏制,極大促進(jìn)了鋼鐵行業(yè)的健康發(fā)展。目前,雖受需求支撐,鋼價高企,但鋼鐵行業(yè)已隱現(xiàn)“高鋼價、高庫存、高產(chǎn)量”的“三高”風(fēng)險。根據(jù)工信部數(shù)據(jù),我國2023年粗鋼產(chǎn)量高達(dá)10.53億噸,同比增長5.3%。但2030年的“碳達(dá)峰”和2060年的“碳中和”,對能源消耗高密集型鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)量增加,提出了更嚴(yán)的限制。“鋼鐵去產(chǎn)量”,已成為當(dāng)前的熱詞。我國目前的鋼鐵產(chǎn)能,基本是通過環(huán)保、置換、質(zhì)量等強(qiáng)硬管理手段留下來的,大多數(shù)是“合規(guī)、達(dá)標(biāo)”的產(chǎn)能。鋼鐵去產(chǎn)量,讓誰減?怎么減?硬性攤派任務(wù),副作用很大。在燃煤電力行業(yè)全面實現(xiàn)了超低排放后,以鋼鐵超低排放為代表的非電煙氣污染治理是我國當(dāng)前大氣污染治理的主戰(zhàn)場。鋼鐵超低排放的高質(zhì)量,必定極大促進(jìn)我國大氣質(zhì)量的進(jìn)一步改善,尤其是京津冀秋冬季重污染天氣的大幅減少。燒結(jié)機(jī)連著高爐,沒有旁路的燒結(jié)脫硫脫硝裝置相當(dāng)于鋼廠的“咽喉”。鋼鐵燒結(jié)是鋼廠生產(chǎn)全流程中“最臟”的工序,不僅排放的二氧化硫和氮氧化物分別占全廠總量的約60%和80%,還有較燃煤電廠排放濃度更高的SO3,以及HCl、HF,甚至二噁英等多組分污染物。因此,以一億噸鋼產(chǎn)能燒結(jié)氧化法脫硝的打假為突破口,既公平、科學(xué)實現(xiàn)鋼鐵去產(chǎn)量,又依法、精準(zhǔn)治污,立竿見影改善北京秋冬季的大氣質(zhì)量,一舉多得。
政府周末不休息 唐山又迎新消息
3月13日晚,唐山市召開重污染天氣應(yīng)急響應(yīng)落實緊急部署會議,副市長李貴富出席并講話,強(qiáng)調(diào)要不折不扣落實重污染天氣應(yīng)急響應(yīng),堅決提升執(zhí)法執(zhí)紀(jì)效能,全力推動我市大氣質(zhì)量快速好轉(zhuǎn)、根本好轉(zhuǎn)。
市生態(tài)環(huán)境局在會上通報了近期生態(tài)環(huán)境部和省生態(tài)環(huán)境廳檢查發(fā)現(xiàn)我市企業(yè)不落實重污染天氣應(yīng)急響應(yīng)要求問題,市公安局通報了有關(guān)鋼鐵企業(yè)環(huán)境違法問題刑事案件查處情況。
李貴富指出,要堅持政治導(dǎo)向、提高思想認(rèn)識,站在加快“三個努力建成”步伐、增進(jìn)民生福祉、推進(jìn)全市經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的大局高度,認(rèn)真落實重污染天氣應(yīng)急響應(yīng)要求,持續(xù)改善空氣質(zhì)量;各企業(yè)要切實履行治污減排主體責(zé)任,不折不扣執(zhí)行停限產(chǎn)各項措施,各級各有關(guān)部門“一把手”親自掛帥,切實履行監(jiān)管職責(zé),全市共同努力,堅決打贏3月份大氣污染綜合治理攻堅戰(zhàn)。
李貴富強(qiáng)調(diào),各企業(yè)要嚴(yán)格按照重污染天氣應(yīng)急預(yù)案要求,該限的必須限到位、該停的必須停到位,必保50%減排目標(biāo)。各級各有關(guān)部門要對企業(yè)進(jìn)行全面檢查,查在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、查污染防治設(shè)施運行、查排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行、查中控運行平臺、查排污許可、查重型運輸車輛出入,對未落實應(yīng)急響應(yīng)要求和違法排污的企業(yè)要堅決依法嚴(yán)懲,一律收回排污許可證,實施頂格處罰、按日計罰,污染排放績效評級降為D級;一律清算未落實停限產(chǎn)要求多排放的污染物排放量,今后實施3倍懲罰性減排措施;一律對企業(yè)法人實施拘留,情節(jié)嚴(yán)重的追究刑事責(zé)任;一律在新聞媒體公開曝光,并納入誠信體系黑名單。要堅決提升執(zhí)法執(zhí)紀(jì)效能,以對黨的事業(yè)高度負(fù)責(zé)、對人民高度負(fù)責(zé)的精神,堅決與污染行為作斗爭,對履職不到位、監(jiān)管失職的責(zé)任人嚴(yán)肅進(jìn)行追責(zé)問責(zé)。
來源:資訊壹點匯
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