塞翁失马,疫情见证绿色能源之必要

碳道小编 · 2020-02-17 06:02 · 阅读量 · 409

摘要:一场疫情,能让大家更清楚地知道绿色能源的意义,唤醒更多人的绿色意识,或许一个绿色能源的春天就在眼前。

【编者按】很多事情不到临界说不清楚,很多事情到了临界说得更清楚。疫情、山火和雾霾…看似与绿色能源毫无关联,却印证了很多无法印证的事实…


疫情之下,雾霾何来?


新冠病毒也把环保专家们多年来所谓雾霾形成原因与机制重大研究成果击得粉碎。报道称,自初二到初五,北京已连续四天持续雾霾,大气重度污染。此前研究人员常争论雾霾的行成与机动车尾气、工业污染、餐饮油烟、工地扬尘、农肥猪屁、柴煤鞭炮等相关,尽管都是假设,却很难证伪,因为谁也无法让工厂停工、交通中断、生活平息。


突来的一场疫情,从春节至今,让很多不能做的证伪实验都开始了:


1. 路上机动车稀少,雾霾与汽车尾气?

2. 多数工厂都停工,雾霾和工业污染?

3. 建筑工地静悄悄,雾霾与工地扬尘?

4. 煤改气、不烧柴,雾霾与生活污染?。

5. 不聚餐、无娱乐,雾霾与餐饮油烟?


今年春节期间,发生重雾霾天气的不只是北京,华北、华中、华东、华南和西南地区,都相继出现了不同程度的重雾霾天气……


雾霾的源头到底是什么?有人查了一下1月27日网上公布的背景、廊坊、保定的大气污染物数据:


(来源:《治霾者》)


根据《治霾者》报道:由于北京包括集中采暖等燃煤锅炉大规模实施煤改气,因此北京大气中的二氧化硫浓度特别低,全年平均保持在个位数。而河北的燃煤量还很大,因此北京的大气污染物与河北的大气污染物的硝(NO2)硫(SO2)比的差别很大。


《治霾者》认为,什么时候北京大气中的硝硫比高,就是自己污染自己,什么时候北京大气中的硝硫比低,就是河北污染北京。显然,1月27日是北京自己污染自己。


各地雾霾,自己污染自己的源头到底是什么?《治霾者》认为:是从化石能源的燃烧中来的。


而即便没有了燃煤化石能源,还有天然气化石能源!


天然气燃烧的氮氧化物


虽然北京的燃煤已经比七年前减少了大约一个数量级,但改成了燃气,还要烧。北京在冬季严寒的天气条件下,每天烧掉的天然气超过1亿立方米,其热值相当于燃烧超过1.2亿升汽油产生的热值。而北京有大约600万辆小汽车(包括外地),每天烧掉约2400万升汽油,其热值不到北京严寒天气燃烧的天然气的热值的1/5。


天然气的燃烧并不是完全清洁的,只是燃烧直接产生的颗粒物很少。由于天然气是气体,因此其中的硫很容易被洗掉,烟气中的二氧化硫极少;天然气燃烧产生的主要污染物是氮氧化物。


氮氧化物是化石能源在燃烧时,由于温度很高,由空气中的氧气和氮气结合产生的。燃烧温度越高,产生的氮氧化物量越大。而且二氧化氮的产生量是随温度的升高呈指数关系增长。燃烧温度在900℃时,燃烧烟气中的氮氧化物为200毫克/左右,到了1500℃,燃烧烟气中的氮氧化物就达到了2000毫克/左右。


烟气中的氮氧化物主要以一氧化氮为主,到了空气中经氧化就变成了二氧化氮。在大气中的二氧化氮很讨厌,与碱性物质结合生成粒径很小的(亚)硝酸盐;在阳光的照射下,与碳氢化合物结合,生成臭氧。因此,环境部门要求天然气在燃烧时,需要尽量减少氮氧化物的排放。


北京天然气为何成最大的颗粒物排放污染源?


北京市冬季的天然气主要是有由两大燃烧器烧掉的:


1) 工业燃气锅炉和供暖燃气锅炉:


MW级大型燃气锅炉是北京市9亿平方米左右建筑使用的主要燃气供暖设施。近几年北京市对这些燃气锅炉进行了低氮燃烧改造,燃烧烟气中的氮氧化物的排放量从以前的800毫克/立方米左右大幅降低到200毫克/立方米甚至100毫克/立方米以下。


北京市的户用燃气采暖锅炉有100多万台,大部分不是低氮燃烧锅炉,燃烧烟气中氮氧化物排放量大部分在400毫克/立方米甚至600毫克/立方米以上,在采暖高峰,这些户用燃气采暖锅炉排放的氮氧化物总量不仅超过了大型燃气采暖锅炉氮氧化物的排放总量,而且很可能超过甚至远远超过北京市小汽车的氮氧化物排放总量,成为北京冬季二氧化氮的最大排放源。


2) 燃气热电联供电站


北京市有大约700万千瓦左右的燃气热电联供电站,发电供暖高峰每小时燃烧大约200万立方米的天然气。天然气在燃气轮机里的燃烧温度达到1500℃左右,因此烟气中氮氧化物浓度很高,需要采用SCR脱硝(Selective Catalytic Reduction)法对烟气中的氮氧化物进行后处理,还原剂为氨水或尿素水,而一般都有少量氨气没有完成后处理还原反应就逃逸排放,也就是常说的氨逃逸。


脱销过程中,氮氧化物排放量和氨逃逸量是一对矛盾,用氨越多,氮氧化物排放量就越少,但氨逃逸量就越大。发达国家一般都将化石能源燃烧时产生的烟气氮氧化物排放上限定为100~400毫克/立方米烟气。但中国将这个上限定为50毫克/立方米烟气,由于没有突破性的技术保障,造成大量的氨逃逸。


氨在含有大量水雾的烟气中以水为媒,与二氧化氮结合就生成了(亚)硝酸氨,粒径大多数在1微米以下,比表面积很大,在空气中运动时阻力很大,漂浮时间很长。因此,尽管(亚)硝酸氨颗粒量不大,但对大气中PM2.5总量的贡献很大。现在的颗粒物成分的化学分析表明,北京重霾天PM2.5的主要成分就是(亚)硝酸铵。


采用脱销工艺时,将氮氧化物排放标准上限定得过低造成的问题不仅存在于燃气轮机电厂,而且也存在于燃煤电厂。此外户用燃气热水器和燃气灶也产生氮氧化物,其排放浓度与家用燃气采暖炉相当,但燃气用量要低得多。


因此,中德可再生能源合作中心执行主任陶光远认为,燃气热电联供电是造成北京春节期间重霾的最大嫌疑犯。


天然气是清洁能源,但不是绿色能源


天然气,听上去似乎比燃煤、燃油要好听的多,纯天然的。但不要忘了煤炭也是天然形成的。


但天然气确实要比燃煤、燃油要清洁得多。天然气燃烧时不直接产生固体颗粒烟尘,其含硫量很低,很容易被洗掉。特朗普政府的能源重心是推动天然气发电。


但天然气本质上并不是绿色能源!除了同样的碳排放外,天然气燃烧时的高温更容易生成氮氧化物。


不产生氮氧化物、不增加碳排放的清洁能源唯有风、光。并且,在最近一个月,全国的风光发电应该是过剩的,这段时间更应大量使用风光电,减少弃风弃光,减少化石能源发电。


对于北方农村的煤改气、煤改电,如果能把政府补贴改成太阳能光热、光伏补贴,就能为电网带来更多的绿色能源。


【结语】一场疫情,用别样的逻辑证明了谁是/谁不是雾霾的元凶,而这样的逻辑试验,是常态下根本无法实施的。

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