忽视SO3的减排脱硫对治理雾霾的贡献将打折

文_ 张原 福建龙净环保股份有限公司 福建龙净脱硫脱硝工程有限公司

近几年，我国雾霾肆虐、空气质量低下，人民的健康遭遇前所未有的影响。霾（气象学用语）是指原因不明的因大量烟、尘等微粒悬浮而形成的浑浊现象。霾的核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒，气象学上称为气溶胶颗粒。霾，也称灰霾（烟霞），空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子也能使大气混浊，视野模糊并导致能见度恶化，如果水平能见度小于10000m时，将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍称为霾或灰霾。据环保科学家研究，PM2.5是“霾”天气的主要成因，由此引发公众对PM2.5的关注。

我国火电机组大约有九成安装了脱硫装置，这些脱硫装置大约95%以上是湿法脱硫装置，由于湿法脱硫工艺的高脱硫率仅仅是针对SO2，湿法脱硫因其自身的局限性无法有效脱除SO3，导致大量的SO3逃出湿法脱硫装置，生成大量的二次PM2.5，这些二次PM2.5汇在一起成为空气中PM2.5的重要组成部分。

不重视SO3的减排，由此形成的二次PM2.5使脱硫治理对解决阴霾的成效大打折扣。这也是我国投资了数千亿进行脱硫改造，但阴霾问题却越来越严重的一个重要因素。

以下以环保部2012年环境统计年报中的火电厂污染物统计数据为例，分析计算2012年重点纳入调查统计范围的火电厂的SO3产生量、排放量以及由此产生的二次PM2.5量。

1 火电厂与一次PM2.5

火电厂排放到大气中的污染物，主要是煤燃烧时产生的SO2和烟尘细颗粒物，SO2是酸雨最主要的前体物。近年来的调查研究发现，在煤的燃烧过程中，所排放出的As、Cr等微量元素，对人体的健康危害很大。煤中所含有的微量元素进一步在燃烧产物上迁移和富集，主要迁移和富集于这些细粒子上。先进的脱硫装置可以有效地降低SO2的排放浓度；现代的排烟除尘设备几乎能全部除去烟尘颗粒物中的粗粒子，但对细粒子的脱除能力则很弱。可见，火电厂是酸雨前体物及细颗粒物的主要排放源。

对于电厂颗粒物排放的控制技术，目前仍是以静电除尘器为主，并在其下游安装湿法烟气脱硫装置。目前火电厂中普遍采用的静电除尘器对较大直径颗粒有很高的收集效率，但对大量细微颗粒物的收集效率不高。因此造成相当数量的细微颗粒物排放到大气环境中，污染大气环境。

2 火电厂的SO3产生量

由表1可知，火电厂的SO2排放总量为706.3+152.6=858.9万t、SO2去除总量为2396.3+126.5=2522.8万t。则火电厂的SO2产生总量为858.9+2522.8=3381.7万t。

由此推算火电厂的SO3产生总量约为3381.7/99%×1%×1.25=42.70万t（火电锅炉中SO2向SO3的转换率约为1%，SO3与SO2的摩尔质量比为80/64=1.25）。

表1 2012年纳入调查统计范围的火电厂污染物数据

3 火电厂安装脱硫装置后的SO3排放量

根据中电联的统计数据，截至2012年底，累计已投运火电厂烟气脱硫机组总容量约6.8亿kW，占全国现役燃煤机组容量的90%。其中，脱硫装置中约95%采用湿法、约5%采用干法脱硫工艺。湿法脱硫对SO3脱除效率仅为20%，则湿法脱硫减排的SO3量为42.70×90%×95%×20%=7.30万t。

干法脱硫可几乎100%脱除SO3，则干法脱硫减排的SO3量为42.70×90%×5%×100%=1.92万t。

由此推算，火电厂安装脱硫装置后的SO3排放量为42.70-7.30-1.92=33.48万t。

4 火电厂SO3排放产生的二次PM2.5量

SO3排出烟囱后100%都变成二次PM2.5。原因如下：

（1）SO3露点温度高，很容易结露。

（2）SO3结露吸收水以后就形成了H2SO4的气溶胶，这种酸气溶胶本身就是PM2.5。

（3）硫酸气溶胶进入大气之后，最终会和环境空气中的正离子，如NH4+，生成硫酸盐气溶胶，这些气溶胶都是二次PM2.5。

SO3排放到大气中形成二次硫酸盐PM2.5的反应过程如下（大气中正离子成分较复杂，这里假设全部与铵根离子(NH4+)反应）：

SO3+H2O⇔H2SO4

SO42-+2NH4+⇔(NH4)2SO4

由上述反应可知，1mol从湿法脱硫系统中逃逸的SO3最终生成1mol(NH4)2SO4，(NH4)2SO与SO3的摩尔质量比为132/80=1.65，则火电厂SO3排放产生的二次PM2.5为33.48×1.65=55.24万t。

5 结语

综上所述，PM2.5是“霾”天气的主要成因。火电厂对PM2.5的贡献较大，除了因静电除尘器对PM2.5的脱除效率较低造成PM2.5排放增加外，SO3排放对PM2.5的贡献也不容忽视。但因SO3难以监测，它的排放往往被忽视。与可监控的火电厂烟（粉）尘排放量144.2+34.1=178.3万t（表1）相比，火电烟气SO3排出烟囱后产生的二次硫酸盐达到PM2.555.24万t，是一个无法忽视的数据。

同时，目前全国正在进行大规模的脱硝治理，大部分采用的是具有高脱硝率的SCR工艺，由于SCR脱硝装置的催化剂可使SO2向SO3的转化率进一步提高（研究表明大约从原先的1%提高到3%），而且我国现有的脱硫装置绝大部分采用湿法脱硫工艺，因此将导致硫酸盐二次PM2.5在上述数值的基础上剧增，大大抵消脱硝和脱硫的成效。

所以仅仅重视脱除SO2，而不重视SO3的减排，脱硫对治理阴霾的贡献将大打折扣。