文_ 張?jiān)?福建龍凈環(huán)保股份有限公司 福建龍凈脫硫脫硝工程有限公司

近幾年，我國(guó)霧霾肆虐、空氣質(zhì)量低下，人民的健康遭遇前所未有的影響。霾（氣象學(xué)用語）是指原因不明的因大量煙、塵等微粒懸浮而形成的渾濁現(xiàn)象。霾的核心物質(zhì)是空氣中懸浮的灰塵顆粒，氣象學(xué)上稱為氣溶膠顆粒。霾，也稱灰霾（煙霞），空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機(jī)碳?xì)浠衔锏攘Ｗ右材苁勾髿饣鞚?，視野模糊并?dǎo)致能見度惡化，如果水平能見度小于10000m時(shí)，將這種非水成物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成的視程障礙稱為霾或灰霾。據(jù)環(huán)?？茖W(xué)家研究，PM2.5是“霾”天氣的主要成因，由此引發(fā)公眾對(duì)PM2.5的關(guān)注。

我國(guó)火電機(jī)組大約有九成安裝了脫硫裝置，這些脫硫裝置大約95%以上是濕法脫硫裝置，由于濕法脫硫工藝的高脫硫率僅僅是針對(duì)SO2，濕法脫硫因其自身的局限性無法有效脫除SO3，導(dǎo)致大量的SO3逃出濕法脫硫裝置，生成大量的二次PM2.5，這些二次PM2.5匯在一起成為空氣中PM2.5的重要組成部分。

不重視SO3的減排，由此形成的二次PM2.5使脫硫治理對(duì)解決陰霾的成效大打折扣。這也是我國(guó)投資了數(shù)千億進(jìn)行脫硫改造，但陰霾問題卻越來越嚴(yán)重的一個(gè)重要因素。

以下以環(huán)保部2012年環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)中的火電廠污染物統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，分析計(jì)算2012年重點(diǎn)納入調(diào)查統(tǒng)計(jì)范圍的火電廠的SO3產(chǎn)生量、排放量以及由此產(chǎn)生的二次PM2.5量。

1 火電廠與一次PM2.5

火電廠排放到大氣中的污染物，主要是煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的SO2和煙塵細(xì)顆粒物，SO2是酸雨最主要的前體物。近年來的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在煤的燃燒過程中，所排放出的As、Cr等微量元素，對(duì)人體的健康危害很大。煤中所含有的微量元素進(jìn)一步在燃燒產(chǎn)物上遷移和富集，主要遷移和富集于這些細(xì)粒子上。先進(jìn)的脫硫裝置可以有效地降低SO2的排放濃度；現(xiàn)代的排煙除塵設(shè)備幾乎能全部除去煙塵顆粒物中的粗粒子，但對(duì)細(xì)粒子的脫除能力則很弱?？梢姡痣姀S是酸雨前體物及細(xì)顆粒物的主要排放源。

對(duì)于電廠顆粒物排放的控制技術(shù)，目前仍是以靜電除塵器為主，并在其下游安裝濕法煙氣脫硫裝置。目前火電廠中普遍采用的靜電除塵器對(duì)較大直徑顆粒有很高的收集效率，但對(duì)大量細(xì)微顆粒物的收集效率不高。因此造成相當(dāng)數(shù)量的細(xì)微顆粒物排放到大氣環(huán)境中，污染大氣環(huán)境。

2 火電廠的SO3產(chǎn)生量

由表1可知，火電廠的SO2排放總量為706.3+152.6=858.9萬t、SO2去除總量為2396.3+126.5=2522.8萬t。則火電廠的SO2產(chǎn)生總量為858.9+2522.8=3381.7萬t。

由此推算火電廠的SO3產(chǎn)生總量約為3381.7/99%×1%×1.25=42.70萬t（火電鍋爐中SO2向SO3的轉(zhuǎn)換率約為1%，SO3與SO2的摩爾質(zhì)量比為80/64=1.25）。

表1 2012年納入調(diào)查統(tǒng)計(jì)范圍的火電廠污染物數(shù)據(jù)

3 火電廠安裝脫硫裝置后的SO3排放量

根據(jù)中電聯(lián)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2012年底，累計(jì)已投運(yùn)火電廠煙氣脫硫機(jī)組總?cè)萘考s6.8億kW，占全國(guó)現(xiàn)役燃煤機(jī)組容量的90%。其中，脫硫裝置中約95%采用濕法、約5%采用干法脫硫工藝。濕法脫硫?qū)O3脫除效率僅為20%，則濕法脫硫減排的SO3量為42.70×90%×95%×20%=7.30萬t。

干法脫硫可幾乎100%脫除SO3，則干法脫硫減排的SO3量為42.70×90%×5%×100%=1.92萬t。

由此推算，火電廠安裝脫硫裝置后的SO3排放量為42.70-7.30-1.92=33.48萬t。

4 火電廠SO3排放產(chǎn)生的二次PM2.5量

SO3排出煙囪后100%都變成二次PM2.5。原因如下：

（1）SO3露點(diǎn)溫度高，很容易結(jié)露。

（2）SO3結(jié)露吸收水以后就形成了H2SO4的氣溶膠，這種酸氣溶膠本身就是PM2.5。

（3）硫酸氣溶膠進(jìn)入大氣之后，最終會(huì)和環(huán)境空氣中的正離子，如NH4+，生成硫酸鹽氣溶膠，這些氣溶膠都是二次PM2.5。

SO3排放到大氣中形成二次硫酸鹽PM2.5的反應(yīng)過程如下（大氣中正離子成分較復(fù)雜，這里假設(shè)全部與銨根離子(NH4+)反應(yīng)）：

SO3+H2O?H2SO4

SO42-+2NH4+?(NH4)2SO4

由上述反應(yīng)可知，1mol從濕法脫硫系統(tǒng)中逃逸的SO3最終生成1mol(NH4)2SO4，(NH4)2SO與SO3的摩爾質(zhì)量比為132/80=1.65，則火電廠SO3排放產(chǎn)生的二次PM2.5為33.48×1.65=55.24萬t。

5 結(jié)語

綜上所述，PM2.5是“霾”天氣的主要成因?；痣姀S對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)較大，除了因靜電除塵器對(duì)PM2.5的脫除效率較低造成PM2.5排放增加外，SO3排放對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)也不容忽視。但因SO3難以監(jiān)測(cè)，它的排放往往被忽視。與可監(jiān)控的火電廠煙（粉）塵排放量144.2+34.1=178.3萬t（表1）相比，火電煙氣SO3排出煙囪后產(chǎn)生的二次硫酸鹽達(dá)到PM2.555.24萬t，是一個(gè)無法忽視的數(shù)據(jù)。

同時(shí)，目前全國(guó)正在進(jìn)行大規(guī)模的脫硝治理，大部分采用的是具有高脫硝率的SCR工藝，由于SCR脫硝裝置的催化劑可使SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步提高（研究表明大約從原先的1%提高到3%），而且我國(guó)現(xiàn)有的脫硫裝置絕大部分采用濕法脫硫工藝，因此將導(dǎo)致硫酸鹽二次PM2.5在上述數(shù)值的基礎(chǔ)上劇增，大大抵消脫硝和脫硫的成效。

所以僅僅重視脫除SO2，而不重視SO3的減排，脫硫?qū)χ卫黻庼驳呢暙I(xiàn)將大打折扣。