大氣污染防治行業(yè)技術(shù)發(fā)展情況

• 邱晨陽 2023年5月17日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 1143 73
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目前工業(yè)上的脫硫工藝主要用加氫脫硫技術(shù)(HDS)，它在氧化的過程中會(huì)生成水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)硫醇和硫醚類化合物去除效果好。但是，對(duì)于苯并噻吩類硫化物，尤其是二苯并噻吩以及它的衍生物，由于位阻效應(yīng)，加氫脫硫方法很難將它們除去。要想達(dá)到深度脫硫目的，

一、主要脫硫技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

1、煙氣脫硫技術(shù)分類

目前工業(yè)上的脫硫工藝主要用加氫脫硫技術(shù)(HDS)，它在氧化的過程中會(huì)生成水，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)硫醇和硫醚類化合物去除效果好。但是，對(duì)于苯并噻吩類硫化物，尤其是二苯并噻吩以及它的衍生物，由于位阻效應(yīng)，加氫脫硫方法很難將它們除去。要想達(dá)到深度脫硫目的，現(xiàn)有的加氫脫硫技術(shù)必須有更苛刻的反應(yīng)條件，如增加壓力和反應(yīng)溫度，氫氣消耗量增加等，這將導(dǎo)致加氫技術(shù)的設(shè)備投資增加，操作費(fèi)升高，使燃油成本大幅度上升。

因此一些可以用于深度脫硫的技術(shù)不斷的開發(fā)出來：吸附脫硫法、氧化脫硫法，萃取脫硫法和生物脫硫法等。

2、煙氣脫硫技術(shù)水平

濕法脫硫工藝是目前世界上應(yīng)用最多、最為成熟的技術(shù)，固硫劑價(jià)廉易得、副產(chǎn)物便于利用、煤種適應(yīng)范圍寬，并有較大幅度降低工程造價(jià)的可能性。在逐步完善我國(guó)脫硫技術(shù)開發(fā)研究體系，消化吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮科研設(shè)計(jì)部門、高等院校的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和環(huán)保公司雄厚的資金優(yōu)勢(shì)，將二者有機(jī)結(jié)合起來，開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的脫硫技術(shù)。采用濕法脫硫，要注意防治其自身的一些問題。對(duì)于設(shè)備的結(jié)垢堵塞問題，主要以提供沉積表面、精簡(jiǎn)設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件和使用添加劑來防止;對(duì)于腐蝕問題，則主要以改善設(shè)備的材料來考慮;對(duì)于脫硫廢水的處理問題，主要是防止二次污染。應(yīng)分離出廢水中的有用物質(zhì)，如將其中的硫轉(zhuǎn)化為硫磺或石膏等，廢水經(jīng)處理后再回用。

3、煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展階段

主要火電煙氣脫硫技術(shù)分析

(1)濕法石灰石-石膏煙氣脫硫法(最為常用的技術(shù)方法)

該法具有脫硫效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用低、無二次污染等特點(diǎn)。所以，濕法脫硫工藝應(yīng)用最為廣泛。脫硫劑以CaCO3最為普及。濕法脫硫系統(tǒng)的效率都很高，正常情況下都在95%以上。濕法(石灰石-石膏法)脫硫系統(tǒng)，它包括煙氣換熱系統(tǒng)、吸收塔脫硫系統(tǒng)、脫硫劑漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和廢水處理系統(tǒng)。濕法脫硫系統(tǒng)可加裝于鍋爐的尾部，對(duì)現(xiàn)有的鍋爐系統(tǒng)包括除塵系統(tǒng)沒有任何影響。

(2)干式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)

以石灰漿作為脫硫劑，鍋爐煙氣從循環(huán)流化床底部進(jìn)入反應(yīng)塔，與石灰漿進(jìn)行脫硫反應(yīng)去除SO2。然后將脫硫劑與煙氣相分離，最后經(jīng)除塵后將煙氣排入大氣。

(3)液柱煙氣脫硫除塵系統(tǒng)

由脫硫反應(yīng)塔、脫硫劑制備系統(tǒng)、脫硫劑產(chǎn)物處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和煙道系統(tǒng)組成。煙氣從脫硫反應(yīng)塔下部進(jìn)入，在上升過程中與脫硫劑接觸，將SO2除去。而脫硫劑也由反應(yīng)塔下部向上噴射，在上部散開，充分與煙氣接觸反應(yīng)。

(4)噴霧半干法

噴霧干燥法的工作原理為將熟化的30%石灰漿液在高速旋轉(zhuǎn)的離心噴霧機(jī)作用下，以霧狀噴入到脫硫反應(yīng)塔內(nèi)，吸收劑霧滴吸收煙氣中二氧化硫。

(5)爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化法

爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化法是將石灰石于鍋爐的1000℃左右段噴入，石灰石迅速分解成氧化鈣并和煤氣中的硫反應(yīng)，未反應(yīng)完全的氧化鈣進(jìn)入尾部的活化器中，增濕活化成氫氧化鈣，進(jìn)一步和二氧化硫反應(yīng)。

(6)電子束照射法

電子束照射法是利用高能量電子產(chǎn)生的活性氧化基團(tuán)將煙氣中的SO2和NOx氧化成中間產(chǎn)物H2SO4和HNO3，這些中間產(chǎn)物和注入的氨吸收劑反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨。

(7)海水脫硫法

海水脫硫是利用海水中碳酸氫鈣和碳酸氫鎂等堿性物質(zhì)來吸收煙氣中的二氧化硫，經(jīng)空氣氧化，使其成為穩(wěn)定的SO42-，然后排入大海。

(8)荷電干式噴射法

荷電干式噴射脫硫工藝是將帶電的微細(xì)吸收劑噴入煙道，與煙氣中的二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到脫硫目的。

(9)循環(huán)流化床煙氣脫硫法

循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝是用石灰作為吸收劑，將鍋爐尾部出來的煙氣引入循環(huán)流化床反應(yīng)塔中，增濕的石灰和煙氣中的二氧化硫反應(yīng)，生成亞硫酸鈣，未反應(yīng)完全的吸收劑顆粒經(jīng)除塵器收集再回到循環(huán)硫化床循環(huán)利用。

(10)旋轉(zhuǎn)噴霧法

該法的應(yīng)用原理為：將吸收漿霧化，在吸收塔內(nèi)與煙氣混合接觸，一方面煙氣被絕熱冷卻，吸收劑中的水份被蒸發(fā)干燥;另一方面，吸收劑與煙氣中SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣來達(dá)到脫硫的目的。該裝置運(yùn)行可靠，但腐蝕較嚴(yán)重，副產(chǎn)品一般不用。

(11)磷氨復(fù)合肥法(PAR法)

該法的應(yīng)用原理為：活性炭吸附一級(jí)脫硫，解吸得30%H2SO4。稀H2SO4分解為磷礦石，生成10%以上的磷酸液與氨的中和液進(jìn)行二次脫硫，再將漿料濃縮干燥得磷氨復(fù)合肥。該法的優(yōu)點(diǎn)是副產(chǎn)品可做化肥使用;缺點(diǎn)是工藝比較復(fù)雜，一次性投資較高，運(yùn)行維護(hù)工作量大。

(12)氨-硫氨法(NADS)

氨-硫氨法是由日本NKK公司開發(fā)的工藝，1976年建立了兩套裝置，分別處理76萬M/h和123萬M/h的煙氣。他的副產(chǎn)品是化肥，該法的投資額相對(duì)較大，工藝復(fù)雜。

(13)石灰石濕法簡(jiǎn)易脫硫除塵法(PXJ-D)

本法在石灰石濕法基礎(chǔ)上以犧牲利用副產(chǎn)品和降低脫硫率來實(shí)現(xiàn)工藝簡(jiǎn)化和成本降低，是國(guó)產(chǎn)技術(shù)中唯一有420t鍋爐業(yè)績(jī)的技術(shù)，比較適合國(guó)情，特別是適合老廠上脫硫除塵裝置或把原有除塵設(shè)備改造成脫硫除塵裝置。初投資為進(jìn)口技術(shù)的十分之一左右，運(yùn)行費(fèi)為三分之一左右，除塵率大于99%，脫硫率為70%～80%。采用無噴嘴噴淋系統(tǒng)，解決了堵塞問題，采用特殊防腐措施解決了腐蝕問題;無廢水排放，工藝簡(jiǎn)單，占用場(chǎng)地小。

4、脫硫?qū)＠闆r分析

為了解煙氣脫硫脫硝技術(shù)相關(guān)專利的申請(qǐng)狀況，通過本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的了解，并結(jié)合各個(gè)數(shù)據(jù)庫中文獻(xiàn)的特點(diǎn)，選取CNABS數(shù)據(jù)庫和DWPI數(shù)據(jù)庫作為專利數(shù)據(jù)的來源，通過檢索CNABS、DWPI數(shù)據(jù)庫來獲得進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的專利樣本。

煙氣脫硫技術(shù)的全球申請(qǐng)量呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2000年到2007年間年申請(qǐng)量不足10件，2008-2013年間，年申請(qǐng)量維持在50件以內(nèi)，2014-2017年，年申請(qǐng)量處于穩(wěn)步增長(zhǎng)階段，都維持在60件以上，2022年達(dá)到了97件項(xiàng)。脫硫領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量增長(zhǎng)的趨勢(shì)表明煙氣脫硫技術(shù)日益顯示出較大的技術(shù)和市場(chǎng)增勢(shì)，技術(shù)的研發(fā)源于市場(chǎng)的需求，由于全球?qū)τ谀茉聪牡娜找嬖黾?，各?guó)對(duì)于環(huán)保要求的逐漸加強(qiáng)，煙氣脫硫?qū)＠夹g(shù)迅猛增長(zhǎng)是必然趨勢(shì)，該領(lǐng)域的科研也處在活躍期。

二、主要脫硝技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1、低氮燃燒脫硝技術(shù)

一、技術(shù)介紹

低氮燃燒脫硝技術(shù)是通過降低反應(yīng)區(qū)內(nèi)氧的濃度、縮短燃料在高溫區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間、控制燃燒區(qū)溫度等方法，從源頭控制NOx生成量。目前，低氮燃燒技術(shù)主要包括低過量空氣技術(shù)、空氣分級(jí)燃燒、煙氣循環(huán)、減少空氣預(yù)熱和燃料分級(jí)燃燒等技術(shù)。

二、技術(shù)應(yīng)用

該類技術(shù)已在火電廠NOx排放控制中得到了較多的應(yīng)用。目前已開發(fā)出第三代低氮燃燒技術(shù)，在600MW~1000MW超超臨界和超臨界鍋爐中均有應(yīng)用，煙氣NOx濃度在170mg/m3~240mg/m3。

三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益/作用

由于所采用的煙氣脫硝技術(shù)不同，相應(yīng)的建設(shè)與運(yùn)行成本也就存在著差別，而從其踐行的經(jīng)驗(yàn)看，其中氮燃燒技術(shù)雖然所實(shí)現(xiàn)的效率偏低，但是成本投入也低，平均成本大概在不到兩元每千克，因此具有著很高的性價(jià)比。

2、SCR脫硝技術(shù)

一、技術(shù)介紹

該技術(shù)是目前世界上最成熟，實(shí)用業(yè)績(jī)最多的一種煙氣脫硝工藝，其采用NH3作為還原劑，將經(jīng)空氣稀釋后的NH3噴入到約300~420℃的煙氣中，與煙氣均勻混合后通過布置有催化劑的SCR反應(yīng)器，煙氣中的NOx與NH3在催化劑的作用下發(fā)生選擇性催化還原反應(yīng)，生成無污染的N2和H2O。

二、技術(shù)應(yīng)用

目前SCR脫硝技術(shù)已應(yīng)用于不同容量機(jī)組，該技術(shù)的脫硝效率一般為80%~90%，結(jié)合鍋爐低氮燃燒技術(shù)后可實(shí)現(xiàn)機(jī)組NOx排放濃度小于50mg/m3。

三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益/作用

而SCR法下的脫硝技術(shù)成本的平均值大概在每1000g7.5元。

3、SNCR脫硝技術(shù)

一、技術(shù)介紹

在鍋爐爐膛上部煙溫850℃～1150℃區(qū)域噴入還原劑(氨或尿素)，使NOx還原為水和N2。SNCR脫硝效率一般在30%~70%，氨逃逸一般大于3.8mg/m3，NH3/NOx摩爾比一般大于1。SNCR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于不需要昂貴的催化劑，反應(yīng)系統(tǒng)比SCR工藝簡(jiǎn)單，脫硝系統(tǒng)阻力較小、運(yùn)行電耗低。但存在鍋爐運(yùn)行工況波動(dòng)易導(dǎo)致爐內(nèi)溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)分布不均勻，脫硝效率不穩(wěn)定;氨逃逸量較大，導(dǎo)致下游設(shè)備的堵塞和腐蝕等問題。

二、技術(shù)應(yīng)用

國(guó)內(nèi)最早在江蘇闞山電廠、江蘇利港電廠等電廠的大型煤粉爐上應(yīng)用SNCR，隨后在各種容量的循環(huán)流化床鍋爐和中小型煤粉爐得到大量應(yīng)用，目前在300MW及以上新建煤粉鍋爐應(yīng)用很少。

三、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益/作用

SNCR法下的平均成本近13元每千克。按照目前國(guó)家對(duì)燃煤電廠煙氣脫硝的指標(biāo)，要想落實(shí)降低二氧化氮排放量的任務(wù)，就需要將SCR法與低氮燃燒法相結(jié)合，才能夠?qū)崿F(xiàn)所排放二氧化氮濃度的合規(guī)。而在落實(shí)這一綜合技術(shù)的過程中，燃煤電廠在建設(shè)脫硝工程上的投入達(dá)到了近140元每千瓦，平均每小時(shí)的運(yùn)行費(fèi)用為0.012元。

在分析火電廠煙氣脫硝技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的過程中，不可忽略的一個(gè)因素便是高額的建設(shè)投資成本與貸款之間的矛盾無法得到有效的解決。由于銀行金融企業(yè)為了在降低自身風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)自身經(jīng)濟(jì)效益的最大化，因此，較高的貸款利率與較短的還款期限使得電力廠望而怯步，投資負(fù)擔(dān)的加重也直接影響到了煙氣脫硝的經(jīng)濟(jì)效益。

4、脫硝專利情況分析

2009年以前我國(guó)的煙氣脫硝技術(shù)專利申請(qǐng)量一直處于低迷狀態(tài)，從2009年開始，申請(qǐng)量開始迅速增長(zhǎng)，并且明顯逐漸占據(jù)全球申請(qǐng)量的絕大部分，這說明我國(guó)以政府為主導(dǎo)的、包括企業(yè)、研究所和各大高校對(duì)于煙氣脫硝的處理技術(shù)越來越重視，進(jìn)而促進(jìn)了相關(guān)專利的申請(qǐng)量逐步提高。

三、大氣污染綜合防治技術(shù)

1、對(duì)大氣污染物排放進(jìn)行控制

大氣污染的防治，以控制污染源頭為始。在綠色環(huán)保社會(huì)建設(shè)的過程中，工業(yè)企業(yè)也更加積極地在生產(chǎn)過程中貫徹綠色環(huán)保、節(jié)能降耗的理念，比如說研發(fā)一些新型綠色原料，在生產(chǎn)進(jìn)程中應(yīng)用清潔能源，應(yīng)用綠色化機(jī)械設(shè)備及生產(chǎn)工藝，從而避免大氣污染物的排放。而在平時(shí)，受到保護(hù)自然理念的影響，人們?cè)谏钪幸哺鼰嶂杂趹?yīng)用一些綠色環(huán)保材料，比如說在裝飾裝修中，選擇具有隔音減震、隔熱保溫、防火防潮的聚乙烯材料，這種材料綠色環(huán)保，經(jīng)濟(jì)可靠，而且還能夠二次利用。

2、顆粒污染物的防治技術(shù)

顆粒污染物是造成大氣污染的主要源頭之一，所以，要想改善大氣質(zhì)量，就必須加強(qiáng)對(duì)于這一物質(zhì)的防治。在顆粒污染物的防治中，一般會(huì)采用以下兩種技術(shù)方法：①干法除塵。這一技術(shù)充分應(yīng)用了顆粒物的屬性，利用重力、慣性離心力等物理方法來清除顆粒污染物，常見的技術(shù)設(shè)備有除塵機(jī)、重力沉降室;②濕法除塵。這一技術(shù)應(yīng)用水等液體物質(zhì)讓大氣中的顆粒物變得濕潤(rùn)，然后再進(jìn)行捕捉處理，比如說，在火電站中，會(huì)在脫硫吸收塔后設(shè)置濕式電除塵，祛除煙氣中的三氧化硫微液滴、煙塵微粒、脫硫石膏霧滴等固液狀污染物。

3、氣體污染物的處理技術(shù)

在氣體污染物的處理中，一般會(huì)應(yīng)用以下兩種方法：第一，化學(xué)吸收處理方法。這一技術(shù)方法應(yīng)用了混合物在氣體、液體中溶解度的不同，來達(dá)到凈化排放物的目的，比如說在二氧化硫治理時(shí)，可以采用單塔多噴淋工藝、串聯(lián)吸收塔工藝、雙循環(huán)U形塔工藝等，讓堿液和污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而進(jìn)行分離;第二，物理吸收處理方法。這一技術(shù)方法應(yīng)用了氣體污染物溶于液體的屬性，讓造成大氣污染的有害物質(zhì)吸收到溶液中，再進(jìn)行處理，比如說，水就可以吸收酮類物質(zhì)和醇類物質(zhì)，稀硝酸可以吸收NO和NO2時(shí)，洗油、聚乙醇醚等可以吸收H2S、CO2等有機(jī)廢氣。

四、發(fā)達(dá)國(guó)家大氣污染治理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

發(fā)達(dá)國(guó)家大氣污染已基本得到有效治理，排放標(biāo)準(zhǔn)已趨于穩(wěn)定，大氣污染治理市場(chǎng)的政策推動(dòng)力減弱，行業(yè)進(jìn)入存量市場(chǎng)更新階段。發(fā)達(dá)國(guó)家已擁有較為成熟的大氣污染治理技術(shù)，近年來相關(guān)技術(shù)雖無顛覆性革新，但在技術(shù)優(yōu)化、協(xié)同控制、節(jié)能降耗、智慧控制、新材料開發(fā)等方面創(chuàng)新不斷。

第四節(jié)大氣污染防治設(shè)備市場(chǎng)環(huán)境分析

一、大氣污染防治設(shè)備累計(jì)產(chǎn)量分析

2022年，全國(guó)大氣污染防治設(shè)備累計(jì)產(chǎn)量為434434臺(tái)(套)，比上年減少了46403臺(tái)(套)，產(chǎn)量累計(jì)同比增長(zhǎng)4.3%;月均產(chǎn)量為36202.8臺(tái)(套)。2022年12月全國(guó)大氣污染防治設(shè)備產(chǎn)量為63269臺(tái)(套)，比上年同月增加了16006臺(tái)(套)，同比增長(zhǎng)27.8%，增速比上月加快19.6個(gè)百分點(diǎn);日均產(chǎn)量為2040.94臺(tái)(套)。

二、大氣污染防治設(shè)備地區(qū)產(chǎn)量分析

分地區(qū)來看，2022年12月東部地區(qū)大氣污染防治設(shè)備產(chǎn)量為55205臺(tái)(套)，中部地區(qū)為5897臺(tái)(套)，西部地區(qū)大氣污染防治設(shè)備產(chǎn)量為1998臺(tái)(套)，東北地區(qū)產(chǎn)量為169臺(tái)(套);分別占比87.3%、9.3%、3.2%、0.3%。其中，占比最高的是東部地區(qū)。具體到省市來看，2022年12月大氣污染防治設(shè)備產(chǎn)量前三的地區(qū)為廣東省、江蘇省與浙江省;產(chǎn)量分別為23821臺(tái)(套)、16676臺(tái)(套)與4916臺(tái)(套)。各省市中，2022年12月大氣污染防治設(shè)備產(chǎn)量最高的地區(qū)是廣東省，為23821臺(tái)(套)，占全國(guó)比重的37.7%。

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