湿法洗涤工艺缺陷浅谈

湿法洗涤工艺缺陷浅谈

作者/来源：上海境业环保   日期： 2021-03-24   点击率：8

01 为什么雾mai仍然困扰着我们？


2011年以来，国家在环保领域加大了相关投入和执行力度，虽然已经大力治理了多年，但是雾mai天气状况并没有发生质的提升。问题来了：

1. 为什么在在化石燃料消耗基本不变的情况下，2011年之前雾mai天气少有爆发，而2012年开始雾mai集中发生？

2. 为什么在现有严格的环保排放标准下，各类污染物如粉尘、NOx、SOx的排放总量均下降了60%以上，有些领域甚至做到了世界领先的超低排放，雾mai天实际控制的效果却仍差强人意？

3. 为什么华北地区大气层由弱酸性变为了弱碱性，但在此过程中雾mai天气数量并未减少？说明酸性气体并非雾mai原因？

4. 为什么在2020年由于众所周知的疫情，民营企业、交通运输、饭店等受到重创，煤改气基本完成的情况下，华北地区仍然出现多次雾mai天？

正是由于对雾mai的成因与机理未有明确的结论，在此基础上发展出来的各种治理方法应运而生，可谓鱼龙混杂，往往南辕北辙，带来适得其反的效果。


02 湿法工艺是形成雾mai的主要罪魁祸首之一

层层疑团之下，中国绿发会、国务院发展研究中心、中国科学院、中国气象科学研究院及各高校科研院所等各方业内专家在以往大气污染治理研究的基础上，多次召开大气污染精准治理讨论会，讨论研究大气污染治理实质性的问题与短板，厘清了雾mai久治不愈之谜。

雾mai成因首当其冲指向了湿法工艺---“在实行超低排放，治理二氧化硫、氮氧化合物的过程中，产生了严重的副作用。湿法脱硫排放了大量水汽和可凝结颗粒物，同时降低了烟气排放高度，脱硝过程中排放了大量氨气，这些污染物之间的的相互作用，导致大气中二次颗粒物大幅增加。”（引自中国绿发会发布报告）

事实上湿法工艺并非完全有害，只是要限制运用场合，对于封闭系统而言湿法工艺是无害的，其不会产生转移污染和次生污染，但对开放式系统其影响将是灾害性的。

我们的结论是：任何开放式系统均不应该采用湿法工艺（除尘、脱硫、消氨、处理挥发性有机物），特别在开放式系统针对可溶性固体、气体、气溶胶等物质，湿法工艺不仅无效而且有害，其原因是含杂水汽排入大气之后产生相互作用易形成雾mai的晶核，从而导致雾mai的形成。


03 水洗? 不如不洗！
湿法工艺的缺陷，是由其工艺特点决定的，核心弊端在于---在对污染物进行喷淋洗涤吸收过程中，飞沫与液滴并不会选择性排放，也就是说排放物（含杂水气）中的污染物浓度与母液（喷淋液）中的污染物浓度基本无差异。

在这个情况下，要达到污染物排放控制要求，需要注重两点：1. 排放物（含杂水汽）总量 2. 排放物（含杂水汽）污染物浓度。而现实中这两项均难以达到理想的控制要求，前者受到前段工艺环节生产所产生的气体流量、温度、流速的限制；后者需要通过不断补充大量鲜水来维持液体中污染物浓度，从而受到能耗、水耗等经济性的限制。

以造粒水洗工艺为例：

                               
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上图为尿素造粒水洗工艺图

造粒塔与造粒机在生产过程中需要冷却尿素颗粒，需将大量乏气排入大气中，乏气排入大气前需要进行处理实现达标排放。

从效果上看：

采用湿法喷淋洗涤工艺装置会将携带含有大量可溶性污染物工业水汽的乏气排入大气，以年产50万吨规模造粒工艺计，夏季补水量高达20吨/小时以上，即每小时有20吨含可溶性污染物水汽排入大气，考虑到湿法工艺的核心弊端，其等同于每小时将20吨母液排入大气，不仅浪费资源而且对环境造成极大破坏，是雾mai产生主要原因之一。

采用自由排放的烟气虽然排放口的浓度相对比较高，但其危害程度相对却较低。原因在于排烟温度高、排放点高、湿度低，综合下来有利于扩散，从而环境容量相对大，并且在绝大部分天气条件下由于气体比重原因，氨气高空上升的速度极快，对地表植被、建筑、人畜无害。但不可否认的是烟气中粉尘对周边环境的影响不容忽视，且加剧水体污染。

两害相较取其轻，基本可以判定用水洗不如不洗！

通过实际数据看：

通过在产量40吨/小时装置（冷却和造粒均处于良好状态，实验气温15~5摄氏度，采用干法回收粉尘）上做的实验，得到数据如下：

引风机全流量=720000 m3/h

48h收集的粉料总质量=6.15吨

经计算可知：粉尘排放量为128kg/h，出口粉尘排放浓度（直排）为0.177g/ m3。

那么在这种情况下，如果使用湿法工艺，怎么才能使其排放浓度可以达到30mg/ m3?（下述计算以现行方法假设排放浓度测量值为15，补水量以12吨/h计）

首先得到出口出排出物总量允许值为：（0.03-0.015）*720000=10.8kg/h

然后得到排放物（喷淋液）污染物允许浓度<10.8kg/12t/1000l=0.9g/l（补水量即为排放所携带出的含杂水汽量）

问题又来了：

1. 喷淋液的污染物浓度要保持0.9g/l，还有回收利用价值吗？如果要提高浓度以达到回收利用目的，那么排放超标怎么办？

2.如喷淋液全部用新鲜水，且不进行循环，那么每小时的用水量为(128-10.8)*1000/0.9/1000=130t/h，如此大的用水量该如何处理？

结论：在开放式系统采用湿法工艺无论是从运行效果上，还是从运行经济性上，均是站不住脚的。



04 湿法工艺何去何从？
由于我们环保治理发展的历史原因，对于雾mai成因认识的局限性，检测手段和方法的不到位，在某些工艺环节上不合适地使用了湿法工艺。

随着更多的专家学者和有识之士的加入，对现实问题的客观认识评价不断加深，环保治理的发展向好的方向持续发展。最近的关于大气治理的相关议题讨论中，国际国内大气环境工作者将矛头直指2012年以来快速普及的湿法工艺以及巨大含杂工业水汽排放。研讨中的最新检测方法对于存在气固液三相的污染物排放，必须测试液相中杂质含量并折算CPM，此方法过渡期不会超过3年。针对雾mai成因的对策，相关的检测实施标准和方法，都已经在路上，即将到来。

大势已来，开放式系统的湿法工艺必然面临改造或者淘汰的命运。

湿法工艺去除拖尾，现存如下几种方法：
1. 直接加热法（蒸汽、热水、电）：其优点是投资相对少，烟气扩散效果较好，某种程度上扩大了局域环境容量；其缺点是耗能的同时加大了流体阻力，且有较大可能引起结垢和腐蚀，同时该方法并不能减少污染物和工业水汽排放总量。
2. GGH：特点是非主动性耗能，但也会造成流阻加大，投资较高。效果等同于直接加热法。
3. 冷却法：冷冻法是既能降低污染物和工业水汽排放总量的后处理工艺，但投资大且腐蚀较为严重，目前运用较少。


05 提高环境竞争力要选择合适的环保工艺和方法

环境竞争力是核心竞争力之一，提高环境竞争力是企业生存和发展的主旋律。在提高环境竞争力时，选择合适的环保工艺和方法很重要。
各环节污染物治理的建议如下：
新建和改扩建燃煤锅炉：应优先考虑“脱硝+半干法脱硫+除尘工艺”，该工艺具备表观质量好、无废弃物、能耗低、占地少的优点。国际上除日本外，全部采用本法；而日本因为有得天独厚的海洋环境可以在湿法工艺后增加海水冷凝洗涤而大幅度减少水汽及携带物排放。
煤气洗涤水：全面取消湿法喷淋，应采用干法煤气过滤工艺。河北东光经煤制气多污染源改造后，煤制气工艺污染物得以全面控制，后续的课题是全面提高冷凝水的梯级利用和潜热回收，减少达标废水排放量的同时节约水耗。
造粒工艺：湿法洗涤工艺必将在中短期内退出。

                               
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06 结言
1.采用切实可靠的工艺方法来解决环保问题，而不是应付。国家考虑的是民生、国际影响及承诺，环境没好起来，管控就不会结束；

2.环境竞争力是核心竞争力，是国家、城市、区域、行业发展的必要基础和前提，也是国家竞争力的重要体现；

3.十四五的到来将快速实现“环境精准化治理”的策略；

4.把钱花在刀口上，以量化数据指导减排量来迎接越来越严格的排放标准；

5.上海境业环保基于现状数据做分析，讲预测，谈工艺，捅“黑料”，爆“黑幕”，是为企业、区域、城市考虑提升环境竞争力，立足将来，先行一步，作值得行业尊敬的环保企业。