2020年1月26日天气_2020年1月26日天气怎么样

新冠刚发生的2020年春节北京雾霾主因指向钢厂烧结烟气污染物排放量增加

国家生态环境部相关领导在2023年3月的例行新闻发布会上谈到，2020年疫情刚发生的时候，车基本停了，企业基本能停都停了，经济社会活动水平大幅度下降，但是2月9—13日北京却反常发生了一次重污染天气过程，PM2.5浓度反而比2019年春节期间大幅升高，而且高于空气质量最差的2015年，见下图1~图3所示。

2020年春节期间，北京发生重污染天气、PM2.5浓度升高的背后，实际是大气硝酸盐和硫酸盐PM2.5浓度超比例升高。

发生重污染天气，必定是污染物排放增加和不利气象条件两方面的原因。

但正如生态环境部相关领导在新闻发布会中所言，大范围经济社会活动水平下降所带来的减排比启动重污染天气红色预警减排力度还要大。为此，2020年春节叠加新冠疫情期间的大气PM2.5浓度却大幅升高，尤其是大气中硫酸盐和硝酸盐明显增加，说明必定存在反常的SO2和NOx污染排放源。

影响我国空气质量的大气污染排放中，工业烟气所排放的污染物占比约60%，其中又以燃煤电厂和钢铁行业的贡献最大。公开数据显示，在疫情爆发的那段时期内，全国火电厂发电量同比大幅减少8.9%，但全国的钢铁产量同比增长3.1%，北京周边地区生铁和粗钢产量更是逆势大幅增长，见下表1所示。因此，反常的SO2和NOx污染排放源，应主要存在于钢铁行业的生铁生产环节。

生铁生产的烧结工序是钢铁生产全流程中“最脏”的生产环节，是钢厂SO2、NOx最大排放源，占比分别达到60%和80%左右。

自2017年开始，我国钢铁行业全面启动烧结烟气脱硫脱硝治理。至2019年底，河北、天津、山西、山东等“2+26”城市的钢厂基本完成了主要的烧结机脱硫脱硝深度治理；唐山地区的钢厂烧结机等更是参照电力行业的超低排放指标基本完成了超低排放改造，SO2和NOx的排放浓度分别小于35mg/Nm3和50mg/Nm3，对应的理论脱硫率和脱硝率分别至少为95%以上和85%以上。

因此，新冠疫情刚发生时的2020年春节期间北京反常雾霾，大气硫酸盐、硝酸盐浓度升高的主因，应是北京周边各省钢厂的烧结脱硫脱硝超低排放数据虚假，或者存在旁路直排偷排的情况。

某钢厂烧结活性焦“旁路”直排偷排SO2近2万吨，占北京周边省份SO2总量的3%

我国已完成的钢铁烧结脱硫脱硝项目中，有一些采用活性焦（炭）脱硫脱硝工艺。其脱硫原理是：利用活性焦（炭）反应器内填充的活性炭棒所具有的吸附表面积，首先将烧结烟气中SO2吸附在活性炭微孔容腔内，然后将饱和吸附SO2的活性炭棒通过输送装置转移至解析塔；在解析塔内通入约400℃的高温空气，将活性炭棒微孔容腔内的SO2解析形成体积浓度大约为25%的“富硫气”；用管道将“富硫气”，推送至化工生产区，生产浓硫酸或焦亚硫酸钠等副产品。如图5所示。

烧结活性焦（炭）装置，无论是吸附塔，还是富硫气化工副产系统，均为正压运行，一旦密闭不严，都会造成烟气污染物和“富硫气”无监管就地排向大气，相当于旁路直排偷排。

因此，钢厂烧结烟气活性焦（炭）脱硫脱硝烟囱上安装的CEMS上传环保监管平台的在线SO2排放数据，只是中间排放值而非最终实际值。钢厂烧结活性焦（炭）脱硫的烟气SO2真实达标排放与否，应通过“富硫气”制备化工副产品产量的硫平衡来反算。

某钢厂一台450m2烧结机烟气活性焦（炭）脱硫脱硝系统的环评报告披露，在原始SO2浓度为620mg/m3的工况下，一年SO2产生量9730吨，排放486.5吨，合计减排SO2是9243.5吨，相应生产出14443吨98%浓硫酸。

14443÷9243.5=1.56，即一吨SO2制备1.56吨98%浓硫酸。见下图6所示。

但该钢厂官网介绍其全部的烧结机烟气活性焦（炭）脱硫脱硝系统一年SO2减排量为19505吨，提取的副产物浓硫酸为3000吨，见下图7所示。

钢铁烧结活性焦（炭）“富硫气”用于制备硫酸的化学反应方程式为：

从上述化学反应方程式计算可知，烧结机活性焦（炭）脱除1吨的SO2，可理论产生1.56吨98%纯度的浓硫酸。这说明该钢厂向社会公开的环评报告，关于活性焦（炭）回收1吨SO2，对应制备1.56吨98%纯度浓硫酸是正确的。

为此，按该钢厂公开宣传的其全部烧结机活性焦（炭）脱硫装置每年减排19505吨的SO2计算，每年应提取的98%纯度的浓硫酸应为：

19505吨×1.56=30427.8吨

但该钢厂官网披露其每年提取的98%浓硫酸仅为3000吨，比按环评单位数据计算，少了27427.8吨，推算活性焦（炭）吸附SO2与副产制成品SO2的不平衡量为1.76万吨。

（30427.8－3000）÷1.56≈1.76万吨

98%浓硫酸是易制毒第三类管控品，需要有完整的台账。因此，上述该钢厂在其官网上主动宣传的活性焦（炭）“富硫气”提取制备的副产品98%浓硫酸为3000吨的数据应是真实、准确的。而该钢厂烧结机活性焦（炭）脱硫装置的SO2减排量，通过公开可查的环保监管平台在线SO2排放相关数据计算，也与其宣传的数据基本吻合。

因此，环保监管平台在线记录该钢厂的烧结烟气脱硫达标排放，计算烧结活性焦（炭）装置吸附脱除了19505吨烟气SO2，但实际其中约1.76万吨SO2通过“跑、冒、滴、漏”方式，“旁路”直排偷排大气。

2021年，位于北京秋冬季污染传输通道上风向位置的主要省份二氧化硫排放总量为62.41万吨，详见下表2所示。为此，上述一家钢厂烧结活性焦“旁路”直排偷排的SO2总量1.76万吨，相对于北京周边省份的排放总量的比例就高达近3%。

副产浓硫酸发黄，表明钢铁烧结活性焦装置还存在NOx“旁路”直排偷排

钢铁烧结活性焦（炭）吸附、解附生成的富硫气制备浓硫酸的工艺，与通常的商业浓硫酸制备工艺无异。如下图8所示。

但一个反常的现象是，商业生产的浓硫酸颜色透明、清澈。而多数钢铁烧结活性焦（炭）富硫气制备的副产浓硫酸颜色呈黄色，甚至棕褐色。如下图9所示。

烧结活性焦（炭）富硫气制备的浓硫酸之所以颜色发黄，甚至呈棕褐色，是因为富硫气中含有的NO2，在副产浓硫酸生产过程中被浓硫酸吸收，生成硝基硫酸或亚硝基硫酸。中钢设备公司和晋南钢铁公司联合发表的一篇论文，对此做了详细的描述。论文摘录如下图10所示。

烧结排放的氮氧化物，约95%为NO，NO2只占5%。与SCR选择性催化还原法脱硝的原理一样，钢铁烧结活性焦（炭）脱硝反应是利用活性焦（炭）反应器内填装的活性炭棒表面极性氧化物所具有的催化活性，使烟气中的NO、NO2与NH3发生还原反应，生成N2和水，随烟向大气。那为什么烧结活性焦（炭）副产富硫气中还含有大量的NO、NO2呢？

活性焦（炭）脱硝过程主要有以下三个过程：

1）物理吸附过程。当烟气穿过床层时，烟气中的NO、NO2、O2和外部喷入用于脱硝反应的NH3，会持续向活性焦（炭）表面和微孔内扩散，直至吸附饱和。

2）化学吸附过程。被吸附的NO、O2和NH3等在活性焦（炭）表面极性氧化物的催化剂作用下，发生氧化还原反应，生成N2和水。

3）扩散过程：活性焦（炭）催化脱硝反应生产的N2和水，在分子运动作用下从活性焦（炭）微孔中向外部扩散，随烟向大气。

从上述活性焦（炭）脱硝的反应过程可知，活性炭微孔内吸附的NO、NO2，是否能有效地与NH3反应转化为N2和水，很大取决于活性炭棒表面极性氧化物催化活性的强弱。

烧结活性焦（炭）脱硫脱硝工艺所用活性炭棒的自燃温度点一般为165℃，超过活性炭的自燃温度点，活性焦（炭）反应器内的活性炭棒就会发生自燃，俗称“红焦”。活性焦（炭）反应器内一旦发生“红焦”，不及时熄灭，将引起着火，造成塔体钢结构变形损坏的安全事故。见下图11所示：

活性焦（炭）吸附SO2属于放热反应，其反应方程如下所示。

从上述反应方程可知，烧结烟气SO2初始浓度越高，活性焦（炭）吸附SO2过程的放热总量就越大、活性焦吸附塔内温升就越高，发生“红焦”的风险就越大。

由于活性焦（炭）反应器内存在气流分布和温度分布的不均匀性，为此许多钢企在烧结活性焦（炭）入口烟道上增设冷风阀甚至喷水装置，将进入活性焦（炭）的入口烟气温度控制在小于135℃，甚至125℃。

众所周知，化学反应速率与温度呈正比，温度越高，反应速率越大；温度低，反应速率低。

相比于烧结SCR脱硝280℃的脱硝反应工作温度和专用高活性脱硝催化剂，活性焦（炭）棒表面氧化物的催化活性本身就弱很多，加上一些钢企习惯低价中标，所采购的活性炭棒的催化活性更是先天不足。为此，许多钢企的烧结烟气NO和NO2被吸附到活性焦（炭）微孔内后，并没有发生有效的还原反应、充分转变为N2和水。

烧结活性焦（炭）烟囱CEMS监测的烟气NOx排放值，与SO2排放值一样同样只是中间值。烧结烟气NOx是否真实达标排放，取决于活性焦富硫气是否混杂NOx，以及富硫气在制备化工副产品的正压过程中，是否存在“跑、冒、滴、漏”。

上述某钢企烧结活性焦（炭）富硫气制备的浓硫酸颜色呈黄或棕色，表明其烧结活性焦（炭）存在假脱硝，烟气NO被活性焦（炭）吸附后，并未有效地与喷氨发生还原反应变成N2和水，而是随富硫气一同被“搬运”到副产化工区。只要富硫气化工系统存在“跑、冒、滴、漏”，则混杂其中的NOx必定一同“旁路”直排偷排。

富硫气制备硫酸需要借助于钒触媒。这样，混杂富硫气中的NO就在制备浓硫酸过程中全部被转化为NO2。

工业烟气NO生成硝酸盐的路径是，先转变为易溶于水的NO2，然后再与大气中的铵根等正离子发生反应生成硝酸盐，其主要的化学反应路径如下：

工业烟气NO排放到大气中，先转变为NO2，再反应生成硝酸盐需要较长的时间。而随钢铁烧结活性焦（炭）富硫气“跑、冒、滴、漏”，“旁路”直排偷排到大气的全是NO2，立竿见影就生成硝酸盐PM2.5。这一点应是2020年新冠疫情刚发生，汽车大范围停运背景下，北京春节期间发生雾霾大气硝酸盐浓度反常大幅提高的主因。

一些钢企富硫气副产化工区设备、管道腐烂严重，铁证烧结活性焦“旁路”直排偷排

钢铁烧结烟气除了SO2外，还含有SO3、HCl、HF等酸性气体，冷凝后具有很强的腐蚀性。特别是活性焦（炭）“富硫气”制备浓硫酸的化工系统的气体、液体的腐蚀性更强，对材质的防腐要求很高。但一些钢厂习惯于最低价中标，设备、材料等的先天质量很差，再加上“富硫气”化工副产区属于环保监管盲区，一些钢厂更是疏于管理和维护，投运不久很快就腐烂严重，势必大量“跑、冒、滴、漏”。如下图12~23所示。

以活性焦“旁路”直排偷排为甚的低劣烧结脱硫脱硝，是消除重污染天气的主攻方向

如上所述，新冠刚发生时2020年春节期间北京及其周边地区发生重污染天气，大气PM2.5中的硝酸盐和硫酸盐浓度反常显著升高的主因，指向北京周边省份钢产量逆势增长的钢企烧结活性焦脱硫脱硝存在“旁路”直排偷排。

从上述某钢厂主动宣传其烧结活性焦富硫气副产化工品“硫不平衡”可知，一家钢厂烧结机活性焦“旁路”直排偷排的SO2，就占北京污染传输通道上风向的周边五省的SO2年排放总量的约3%。按此推测，只要北京周边省市的钢厂有几家钢企的烧结机活性焦脱硫脱硝装置存在“旁路”直排偷排，必定对北京的空气质量造成巨大不利影响，一遇不利气象条件，很可能就引发重污染天气。

我国一些钢厂习惯性低价中标。只要价格低，什么故弄玄虚、语焉不详的“黑箱”工艺技术都敢用，甚至“无业绩、无技术沉淀、无资质”的“三无”供应商都敢选。这样建成的烧结脱硫脱硝超低排放装置，必定先天质量低劣，难以稳定运行、排放数据虚假，势必拖累大气质量的加快改善。

因此，在煤电全面完成超低排放、大气质量改善明显后，进一步打赢消除重污染天气攻坚战的关键，在于多措并举全面促进提高以钢铁烧结超低排放为代表的非气脱硫脱硝治理的质量。