近年来,随着我国火电、钢铁烧结超低排放改造的推进,大气环境治理持续改善。然而,一些地区硝酸盐PM2.5不降反升,同时多地O3污染日趋凸显。
生态环境部于2021年2月召开的例行新闻发布会,强调要推动钢铁超低排放改造,以实现PM2.5和O3浓度共同下降。
然而,我国钢铁超低排放出现了一些乱象,在巨大利益的驱使下,一些钢铁烧结氧化法脱硝装置,通过放任数据失真或公然造假,表面上看实现了超低排放,但实际上是“假脱硝”。这种钢铁烧结氧化法“假脱硝”,不仅没有真正脱除NOx,还极大加剧了当地的硝酸盐PM2.5和O3污染。具体说明如下。
一、钢铁烧结氧化法脱硝如何变成不良商家危害大气环境质量的“摇钱树”?
氧化法脱硝原理是将烟气中的NO氧化为NO2等溶解度更高的氮氧化物,然后在脱硫塔内,氧化生成的NO2与湿态或半干态碱性吸收剂进行中和反应,生成硝酸盐和亚硝酸盐等,从而实现脱硝。因此,氧化法脱硝工艺必须依附于脱硫装置。
在氧化法脱硝工艺中,将NO氧化为NO2很容易,一般转化率轻易可高达90%以上,难点在于如何将氧化生成的NO2与碱性吸收剂发生高效中和反应并固定。这就是为什么脱除NO2比SO2所耗的碱性吸收剂要成倍增加的原因。
早期一些环保监管要求不严的地方,往往没有强制要求钢企在CEMS上安装额外的NO/NO2转化炉。但对于氧化法脱硝工艺而言,如果CEMS不安装NO/NO2转化炉,仅仅测量NO,没有监测NO2,则NOx测量结果将出现重大失真。即使装了NO/NO2转化炉,如果NO2没有得到有效吸收,NO2量大,转化炉在几天内就会失效,这就是传统CEMS在线监测的“技术漏洞”。
因此,一些氧化法脱硝就会利用CEMS的“技术漏洞”进行“假脱硝”。
对于借助于半干法脱硫的氧化法脱硝而言,NO2的中和吸收过程需要消耗比脱硫多一倍甚至更高的碱性吸收剂。因此,一些企业为了省运行成本,就钻CEMS测量仪无法直接测量NO2的空子,不足量添加满足脱除NO2的碱性吸收剂,甚至直接在CEMS上做假,实现完全“假脱硝”。
下面以一台265m2烧结机配套的氧化脱硝为例,说明三种钢铁烧结氧化法脱硝装置的脱硝成本差异:
第一种是按照氧化法脱硝的原理,加入足量氧化剂和相应增加用于脱硝的碱性吸收剂。这种方式的运行成本与SCR脱硝基本相当,年脱硝超低排放运行成本约3000万元。
第二种是加入足量氧化剂,但钻CEMS转化炉易失效的漏洞,没有相应增加加入用于脱硝的碱性吸收剂。这种方式年偷省成本约1800万元。但由于这种情况烟囱会因为排放高浓度的NO2而冒黄烟。
第三种是象征性加入极少量氧化剂,根本就没有相应增加加入碱性吸收剂。直接在CEMS上造假。这种方式年偷省成本近3000万元。
由于利益巨大,而一些地方的环保监管还跟不上,导致钢铁氧化法“假脱硝”的情况愈演愈烈。从目前掌握的情况看,我国约80%钢铁烧结氧化法脱硝工艺装置存在严重的“假脱硝”情况。
钢铁烧结氧化法脱硝如何变成不良商家危害大气质量的“摇钱树”的路径,如图2所示。
二、氧化法“假脱硝”产生的NO2,极大加剧了当地硝酸盐PM2.5和臭氧的浓度
氮氧化物(NOx)中真正促进O3生成的是NO2而非NO。NO只有在大气中氧化转变为NO2,才会迅速促进O3的生成。同样,大气中因工业烟气排放的氮氧化物(NOx)所形成的硝酸盐,也是NO先转变为NO2,然后再迅速与大气中的正离子发生反应而生成的,其主要的化学反应路径如下。
工业烟气排放的NOx由NO和NO2组成,其中95%左右为NO。由于在大气环境中,NO转化为NO2需要一定的时间,通过迁移与扩散,钢厂排放的原始NOx影响的是上百公里甚至上千公里外大气中的臭氧浓度和硝酸盐浓度,而对当地臭氧和硝酸盐PM2.5浓度提供的贡献较小。
而钢铁烧结烟气量大,NOx浓度高,烧结氧化法“假脱硝”,直接排放了大量NO2,将导致本地臭氧和硝酸盐PM2.5浓度立竿见影大幅提高。
三、结束语
国家提出“以PM2.5和O3浓度协同下降,推动钢铁超低排放改造”,然而,以烧结氧化法“假脱硝”为典型的一些低劣烟气脱硫脱硝治理,直接促进了当地臭氧和硝酸盐PM2.5浓度的提高,对空气质量改善适得其反,加剧了秋冬季不利气象条件下的空气污染问题。
因此,应迅速从钢铁烧结氧化法脱硝的深入普查入手,精准、严厉打假,促进PM2.5和臭氧浓度协同下降,助力大气质量的进一步改善。