以鋼鐵燒結脫硫脫硝超低排放打假為抓手,既促進公平去產量,又依法精準治污。有些假到了不得不打的時候了。生態環境部長突襲唐山,或許只是撕開了一個口子而已。
1、前言
2024年兩會期間,京津冀及周邊區域再次遭受霧霾,局部區域PM2.5濃度高達200μg/Nm3以上。見下圖1所示。
環境監測總站的數據顯示,今年兩會期間北京發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、高能耗的產業結構尚未根本改變,必定有關。
眾所周知,決定空氣質量的PM2.5細顆粒中,硫酸鹽和硝酸鹽之和所占的比重最大,其中約60%來自于工業排放,主要為燃煤發電和鋼鐵行業,分別排第一、二。按照《大氣污染防治行動計劃》和《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》要求,我國自2013年開始全面實施以燃氣排放為標準的燃煤發電超低排放、燒結脫硫以及進一步的超低排放。截止2023年底,全國超低排放煤電機組累計達9.5億千瓦,占比近90%;鋼鐵行業已經完成或正在進行的超低排放產能已達6.2億噸,占比約60%。其中京津冀等中東部重點地區的煤電機組和鋼鐵燒結機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密度最大的區域。位于北京秋冬季上風向的河北鋼鐵產量占全國的比重超過30%,其中距離北京不到200公里的唐山鋼鐵產量占河北省高達2/3,全球鋼生產密度最大。另外,北京周邊的天津、山東等地的鋼產能也不小。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來緩解的被動局面,更應從電廠、鋼廠脫硫脫硝的真實質量,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月我國鋼鐵行業同樣高負荷運轉。針對247家鋼廠的調研顯示,3月上旬高爐煉鐵產能利用率為92.3%,同比增加12.2個百分點。因此,2023年春節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。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O3生成的是NO2而非NO。NO只有在大氣中氧化轉變為NO2,才會迅速促進O3,以及硝酸鹽PM2.5的生成。鋼鐵燒結排放的NOx占鋼廠總量的80%,其中95%左右為NO。由于在大氣環境中,NO轉化為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百公里外大氣中的臭氧濃度和硝酸鹽濃度,而對當地臭氧和硝酸鹽PM2.5濃度升高的貢獻較小。但若鋼廠直接排放了NO2,則將導致當地以及臨近地區大氣中的硝酸鹽PM2.5濃度和臭氧迅速提高。下面以鋼鐵燒結氧化法“假脫硝”直接產生大量NO2,對京津冀空氣質量產生極大危害為例,說明我國鋼鐵燒結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,應迅速加以解決。
2、億噸鋼對應的燒結氧化法脫硝,造假盛行,加劇京城硝酸鹽PM2.5濃度升高和臭氧污染
大氣中因工業煙氣NOx所生成的硝酸鹽,是由占比達95%的NO先轉變為NO2,然后再與大氣中的正離子反應而生成的,其主要的化學反應路徑如下:
同樣,NOx作為前體物促成臭氧生成,也是NO先轉成NO2,然后再經由NO2促成。氧化法脫硝的原理是將煙氣NO先氧化為NO2,然后與脫硫塔內濕態或半干態堿性脫硫劑進行中和反應,生成硝酸鹽和亞硝酸鹽等,從而實現脫硝。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,一般轉化率輕易可高達90%以上,難點在于如何將氧化生成的NO2與堿性脫硫劑發生高效中和反應并固定。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。
因此,氧化法脫硝如果僅將NO轉化為NO2,而沒有將NO2加以脫除,則對大氣質量的危害極大。河北、天津、江蘇、山東、廣東等地對應產能超過1億噸鋼的約七十多套燒結機采用氧化法脫硝工藝,且不少為穩定性差的簡易氧化法脫硝,造價甚至不到高效SCR脫硝的5%。通常的燒結氧化法脫硝CEMS在線排放監測儀只能測量NO,測量NO2需額外安裝NO2/NO轉化爐,將NO2轉化成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發生還原反應變成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,早期一些環保監管要求不嚴的地方,往往沒有強制要求鋼企在上傳環保的CEMS上安裝額外的NO/NO2轉化爐。但對于氧化法脫硝工藝而言,如果CEMS不安裝NO/NO2轉化爐,僅僅測量NO,則NOx測量結果將出現嚴重失真。氧化法脫硝工藝的CEMS即使配套采用NO/NO2轉化爐,也會因為轉化爐易失效而使得測量失真。因目前的NO2/NO轉化爐均為鉬爐,壽命僅為5000ppm·h。當氧化法脫硝出現“假脫硝”時,NO2濃度可達上百ppm,一般運行不了兩、三天,轉化爐即失效,這樣實際還是僅測量了NO。所以“假脫硝”上傳環保的NOx排放數據必定嚴重失真。因此,一些氧化法脫硝工藝裝置表面上看脫硝率很高,其實質只是NO轉化為NO2的轉化率很高,并不是脫除NOx的脫硝率很高。氧化法“假脫硝”現象,除了一些是常規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,一些企業為了省成本,就鉆一些CEMS無法直接測量NO2,需通過轉化爐導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,一些燒結氧化法“假脫硝”,可通過燒結脫硫脫硝煙囪冒“黃煙”來判定。下圖4～圖8是一些燒結氧化法 “假脫硝”煙囪冒“黃煙”的典型情況。這種肉眼清晰可見的“黃煙”,其對應的NO2濃度一般可達100mg/Nm3以上。
由于一套中等規格260m2燒結機氧化法“假脫硝”偷省的年運行成本可達3000萬元以上,利益巨大,而有關部門對一些燒結氧化法脫硝利用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能對應的燒結氧化法“假脫硝”現象愈演愈烈。鋼鐵燒結機煙氣量大,一臺260m2燒結機的煙氣量就接近于250MW燃煤機組。因此,燒結氧化法“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,加上鋼廠燒結煙囪高度一般只有80~100m。因此,鋼鐵燒結氧化法“假脫硝”立竿見影提高了當地及鄰近地區大氣中的硝酸鹽PM2.5濃度和臭氧濃度,危害極大。
3、結束語
2013年以來,我國先后實施了《大氣污染防治行動計劃》和《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》,我國空氣質量逐步改善,但京津冀及周邊地區、汾渭平原、長三角地區PM2.5濃度仍分別超標62.6%、57.1%、17.1%。另外,我國秋冬季重污染依然多發頻發,重點區域秋冬季PM2.5濃度是春夏季的1.6至2.1倍,重污染天數占全年90%以上。因此,我國大氣污染治理任重道遠。愈演愈烈的鋼鐵燒結氧化法“假脫硝”對大氣質量的極大不利影響,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、高能耗的產業結構沒有根本改變。
2023年春節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,充分說明我國大氣污染治理深入攻堅應首先抓住“弄虛作假”這一關鍵少數。
2016年~2021年,我國鐵腕將1.4億噸低劣、高污染的“地條鋼”產能全部出清,“劣幣驅逐良幣” 現象得到遏制,極大促進了鋼鐵行業的健康發展。目前,雖受需求支撐,鋼價高企,但鋼鐵行業已隱現“高鋼價、高庫存、高產量”的“三高”風險。根據工信部數據,我國2023年粗鋼產量高達10.53億噸,同比增長5.3%。但2030年的“碳達峰”和2060年的“碳中和”,對能源消耗高密集型鋼鐵行業的產量增加,提出了更嚴的限制。“鋼鐵去產量”,已成為當前的熱詞。我國目前的鋼鐵產能,基本是通過環保、置換、質量等強硬管理手段留下來的,大多數是“合規、達標”的產能。鋼鐵去產量,讓誰減?怎么減?硬性攤派任務,副作用很大。在燃煤電力行業全面實現了超低排放后,以鋼鐵超低排放為代表的非電煙氣污染治理是我國當前大氣污染治理的主戰場。鋼鐵超低排放的高質量,必定極大促進我國大氣質量的進一步改善,尤其是京津冀秋冬季重污染天氣的大幅減少。燒結機連著高爐,沒有旁路的燒結脫硫脫硝裝置相當于鋼廠的“咽喉”。鋼鐵燒結是鋼廠生產全流程中“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,以一億噸鋼產能燒結氧化法脫硝的打假為突破口,既公平、科學實現鋼鐵去產量,又依法、精準治污,立竿見影改善北京秋冬季的大氣質量,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急響應落實緊急部署會議,副市長李貴富出席并講話,強調要不折不扣落實重污染天氣應急響應,堅決提升執法執紀效能,全力推動我市大氣質量快速好轉、根本好轉。
市生態環境局在會上通報了近期生態環境部和省生態環境廳檢查發現我市企業不落實重污染天氣應急響應要求問題,市公安局通報了有關鋼鐵企業環境違法問題刑事案件查處情況。
李貴富指出,要堅持政治導向、提高思想認識,站在加快“三個努力建成”步伐、增進民生福祉、推進全市經濟高質量發展的大局高度,認真落實重污染天氣應急響應要求,持續改善空氣質量;各企業要切實履行治污減排主體責任,不折不扣執行停限產各項措施,各級各有關部門“一把手”親自掛帥,切實履行監管職責,全市共同努力,堅決打贏3月份大氣污染綜合治理攻堅戰。
李貴富強調,各企業要嚴格按照重污染天氣應急預案要求,該限的必須限到位、該停的必須停到位,必保50%減排目標。各級各有關部門要對企業進行全面檢查,查在線監測數據、查污染防治設施運行、查排放標準執行、查中控運行平臺、查排污許可、查重型運輸車輛出入,對未落實應急響應要求和違法排污的企業要堅決依法嚴懲,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;一律對企業法人實施拘留,情節嚴重的追究刑事責任;一律在新聞媒體公開曝光,并納入誠信體系黑名單。要堅決提升執法執紀效能,以對黨的事業高度負責、對人民高度負責的精神,堅決與污染行為作斗爭,對履職不到位、監管失職的責任人嚴肅進行追責問責。
來源:資訊壹點匯
(本平臺"常州精密鋼管博客網"的部分圖文來自網絡轉載，轉載目的在于傳遞更多技術信息。我們尊重原創，版權歸原作者所有，若未能找到作者和出處望請諒解，敬請聯系主編微信號：steel_tube，進行刪除或付稿費，多謝!)
