【導(dǎo) 讀】
12月4日，由全國工商聯(lián)環(huán)境商會(huì)主辦的“2016中國環(huán)保上市公司峰會(huì)”，分論壇三：大氣環(huán)境治理，中國科學(xué)院工程研究所研究員、博士生導(dǎo)師 朱廷鈺，與參會(huì)人員分享非電行業(yè)煙氣排放特征及控制技術(shù)。
各位企業(yè)家，各位專家上午好！
這幾年電力行業(yè)受到的關(guān)注比較多。電力煙氣治理行業(yè)作為一個(gè)環(huán)保龍頭行業(yè)，技術(shù)發(fā)展快。相對(duì)而言，非電行業(yè)是一個(gè)比較新型的行業(yè)，但是非電行業(yè)面臨的環(huán)保壓力比電力行業(yè)還要嚴(yán)重。電力行業(yè)已經(jīng)實(shí)行超低排放，"十三五"已經(jīng)提出超超低排放。2015年環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒還沒有出來，根據(jù)最權(quán)威的2014年污染物排放數(shù)據(jù)，電力及非電行業(yè)中煙塵、SO2及NOx占工業(yè)總量比例均在50%以上。可以看到現(xiàn)在電力和非電在排放常規(guī)污染物方面，包括顆粒物，二氧化硫及氮氧化物總的比例基本持平。2015年，全國約有20%多的電力基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)超低排放，而非電行業(yè)兩個(gè)字“過剩”，三個(gè)字是“去產(chǎn)能”，所以非電行業(yè)經(jīng)營效益有限，污染物消減量不高。我估計(jì)2015年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出來以后，非電行業(yè)污染物的排放量將明顯超過電力行業(yè)。
這是在非電行業(yè)列舉的幾個(gè)示例，非電行業(yè)嚴(yán)格來說還應(yīng)該包括工業(yè)鍋爐，主要是燃煤為主，而且工業(yè)鍋爐包括供熱。我們這里主要指的是工業(yè)爐窯。非電集中污染，一是鋼鐵、有色組成的冶金，一是水泥、玻璃、陶瓷組成的建材，還包括化工。鋼鐵行業(yè)這幾年關(guān)注最多的是燒結(jié)，為什么關(guān)注燒結(jié)？因?yàn)殇撹F業(yè)20%顆粒物、70%SO2、90%大氣二惡英來自燒結(jié)機(jī)，所以鋼鐵行業(yè)要治理污染首先要治理燒結(jié)。但是鋼鐵行業(yè)也不同于電力行業(yè)，電力行業(yè)鍋爐排出氣量是一定的，但是鋼鐵包括焦?fàn)t、燒結(jié)、鐵合金、轉(zhuǎn)爐等這些工序都產(chǎn)生污染，采用的技術(shù)也沒有辦法聯(lián)合起來，所以排放特別多。水泥國家現(xiàn)在也面臨巨大挑戰(zhàn)，氮氧化物排放，除了電力、汽車以外，水泥行業(yè)排名第三，但是水泥行業(yè)考慮到經(jīng)濟(jì)性，這個(gè)不合理。我們國家很多排放標(biāo)準(zhǔn)極不平衡，非電排放標(biāo)準(zhǔn)濃度限值特別高，有的相對(duì)其行業(yè)特別放松。排放限值沒有多大意義，比如提出來超低排放，都進(jìn)入了考核，電力行業(yè)是好的，因?yàn)樯晕⒁粋€(gè)波動(dòng)就超了，所以不敢釋放，二氧化硫25%，氮氧化合物是30%。我們現(xiàn)在說的是絕對(duì)的，其實(shí)沒有什么意義。排放里面最重要的一個(gè)參數(shù)，都不提，就是折氧量，火電是60%，工業(yè)鍋爐8%含氧量，鋼鐵行業(yè)不產(chǎn)生，水泥是10%，合理嗎？玻璃號(hào)稱是8%。鋼鐵行業(yè)排放煙氣，燒結(jié)機(jī)一般是16%到18%，意味著燒結(jié)機(jī)現(xiàn)在國家排放最新標(biāo)準(zhǔn)，二氧化硫200，特別排放限值180；顆粒物排放50，特別排放40；氮氧化物300，這些都沒有什么意義。如果折合成燃煤的含氧量意味著技術(shù)含量乘2.5，所以顆粒物特別排放乘2.5，折合火電，而一臺(tái)300KW的燒結(jié)機(jī)，每小時(shí)排放氣量超過100萬。例如，一個(gè)30萬的機(jī)組排放，如果執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在300微克/立方米的標(biāo)準(zhǔn)，一臺(tái)燒結(jié)機(jī)實(shí)行超低排放以后，200萬的機(jī)組都超過了總量，所以看到現(xiàn)在各行業(yè)的國家排放標(biāo)準(zhǔn)是多么不平衡。這里列舉的是絕對(duì)值，只供參考，沒有什么意義。
現(xiàn)在火電行業(yè)實(shí)現(xiàn)超低排放，下一步分兩個(gè)方向，第一是實(shí)現(xiàn)所有煤的超低排放。超低排放和煤種關(guān)系緊密，煤種差一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)不了超低排放。我國的稀產(chǎn)率不夠，只有百分之五六十，國外幾乎是100%，所以揮發(fā)份很高。第二是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)煤超超低排放，什么是超低排放？什么是“超超低排放”？基本是主要污染削減50%以上，這個(gè)是超低排放。把超低排放主要污染物再削減50%，基本上就是超超低排放，這是火電的發(fā)展方向。另外一個(gè)火電行業(yè)雖然實(shí)行超超低排放，關(guān)注污染物指標(biāo)比較多是顆粒物、二氧化硫、氮氧化物，但三氧化硫等污染物指標(biāo)是多少？很多國家都有三氧化硫排放限值，新加坡規(guī)定15毫克。我國三氧化硫很多是氣溶膠形式存在，難易檢測(cè)，尤其是難以再清潔。氮氧化合物現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)超低排放，所以很多人認(rèn)為SCR2000 不夠就上3000機(jī)組。SCR催化劑對(duì)氮氧化合物的還原，重金屬氧化是有利的，但對(duì)二氧化硫要求不高于1%。以電力行業(yè)為例，根據(jù)燃煤的煤種不同，本身燃燒以后有0.5%～2%是三氧化硫。如果以1%三氧化硫估計(jì)，1%二氧化硫估計(jì)，則共計(jì)約60毫克/立方米。所以規(guī)定二氧化硫才消減至35毫克，沒有什么意義，因?yàn)槿趸驅(qū)Νh(huán)境的危害是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于二氧化硫的。國外的指標(biāo)是 SOx，也就是二氧化硫和三氧化硫的總和。重金屬現(xiàn)在實(shí)行30%，這是一個(gè)非常寬松的指標(biāo)?；旧铣宋髂系貐^(qū)，國內(nèi)所有的行業(yè)都可以達(dá)標(biāo)，不愿意要求很高。而美國不同的州雖然指標(biāo)限值不一樣，但基本都在1%～3%，排放高的是十幾毫克/立方米，低的還不到十毫克/立方米。我國電力行業(yè)畢竟是環(huán)保技術(shù)產(chǎn)業(yè)化成熟的領(lǐng)域，從電力結(jié)合非電力排放需求以及技術(shù)進(jìn)行二次開發(fā)，電力行業(yè)在大氣污染控制領(lǐng)域仍然代表最先進(jìn)的方向。電力發(fā)展方向一是SCR脫硝催化劑再生，二是SO3協(xié)同控制。催化劑吸附了重金屬變成危廢，這將成為一個(gè)方向，催化劑離線再生，需要處理以降低運(yùn)行成本。
非電行業(yè)有很多需求，包括很多行業(yè)，每個(gè)行業(yè)排放特征不一樣，運(yùn)營狀態(tài)和技術(shù)不同，處理要求也不一樣?？傮w上，我們認(rèn)為在“十三五”國家真正要實(shí)現(xiàn)污染物大量減排，應(yīng)該寄托在非電行業(yè)減排。非電污染物排放標(biāo)準(zhǔn)高，很多非電行業(yè)煙氣量也不大，同時(shí)技術(shù)水平也非常低，而且因?yàn)榍皫啄陿O速擴(kuò)張，因?yàn)榧夹g(shù)支撐不到位，需求較大。中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展有三個(gè)特征；第一環(huán)保產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)變化很快。有些沒有根據(jù)，但是國家需要就改。有些排放標(biāo)準(zhǔn)和國外相比很夸張，有的行業(yè)煙氣一臺(tái)機(jī)組就二三十萬廢氣量，而我國二氧化硫排放是50毫克/立方米，國外限值500毫克/立方米。有的行業(yè)一臺(tái)窯爐四五百萬氣量，而國內(nèi)排放標(biāo)準(zhǔn)很寬松，所以很不合理，各個(gè)行業(yè)限值不是真正根據(jù)總量要求去修改標(biāo)準(zhǔn)；第二個(gè)特征，我們國家技術(shù)的發(fā)展跟不上行業(yè)的要求。有些技術(shù)沒有中國科研人員做研究，因?yàn)檫@個(gè)行業(yè)出現(xiàn)的技術(shù)不是太成熟，需要強(qiáng)化研發(fā)技術(shù)，國家實(shí)行政策太超前了，執(zhí)行的力度和方式不合理；第三個(gè)特征，環(huán)保企業(yè)是五花八門，有科研院、制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，有重資產(chǎn)和輕資產(chǎn)型的企業(yè)，中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)也是處于一個(gè)戰(zhàn)略發(fā)展時(shí)期。環(huán)保市場(chǎng)現(xiàn)在變化比較大，如果工業(yè)不景氣，調(diào)控持續(xù)，如果電力像鋼鐵行業(yè)一樣過剩，就要嚴(yán)格限制電力，那么環(huán)保需求端的市場(chǎng)能持續(xù)多久？現(xiàn)在看不到太大的危機(jī)，因?yàn)槲覀儑噎h(huán)保太剔透了，所以我們認(rèn)為以后非電行業(yè)控制技術(shù)將是一個(gè)新的發(fā)展方向。
簡(jiǎn)單介紹中科院過程所這個(gè)團(tuán)隊(duì)，在科學(xué)院中大氣污染治理算是一個(gè)有特色的行業(yè)，這個(gè)行業(yè)從“十一五”開始做了中國第一臺(tái)燒結(jié)機(jī)脫硫，承擔(dān)了科技部863的課題。
中國2015年粗鋼產(chǎn)量8.04億噸，鋼鐵產(chǎn)量大，產(chǎn)能早就失衡了。鋼鐵生產(chǎn)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在還是很寬松。在電力行業(yè)減排空間有限的情況下，加強(qiáng)鋼鐵行業(yè)多污染物協(xié)同控制勢(shì)在必行。鋼鐵行業(yè)以燒結(jié)、球團(tuán)或轉(zhuǎn)爐為例，燒結(jié)機(jī)只要有投資，技術(shù)上完全可以實(shí)現(xiàn)。鋼鐵上的二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)比較高，有一定道理，因?yàn)殇撹F行業(yè)燒結(jié)機(jī)是多污染物，尤其里面存在二惡英，二惡英是輕質(zhì)型，不容易損，所以國外如果考慮到二惡英排放，最多是半干工藝，國內(nèi)龍凈或中科院CFB，也包括SCA，因?yàn)椴蝗苡谒?，而且二惡英是衡量的，很難對(duì)一個(gè)物質(zhì)單獨(dú)去催化分解不劃算，這種情況下考慮燒結(jié)機(jī)二氧化硫適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)，提出一個(gè)適當(dāng)高值是合理的。在國外很多國家，二氧化硫沒有這么高的標(biāo)準(zhǔn)，德國脫硫只要求60%，甚至50%?？傮w來說國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)比國外高很多，造成大量氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)成固態(tài)污染物，而固態(tài)污染物又不治理。治理成本反應(yīng)不出問題。
燃煤電站煙氣和燒結(jié)機(jī)煙氣很大不同，排放運(yùn)行過程當(dāng)然對(duì)二次技術(shù)開發(fā)帶來新要求，二次開發(fā)新模式當(dāng)然要考慮在技術(shù)和設(shè)計(jì)進(jìn)行重新的研發(fā)。所以，燒結(jié)煙氣不同于電廠煙氣，對(duì)環(huán)保技術(shù)的要求更高，不能“照搬”。鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機(jī)有很多問題，現(xiàn)在更多關(guān)注是顆粒物和二氧化硫。2014年燒結(jié)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，燒結(jié)機(jī)應(yīng)像垃圾焚燒一樣，形成每年強(qiáng)制檢測(cè)制度。我國有標(biāo)準(zhǔn)，但是沒有檢測(cè)，燒結(jié)機(jī)行業(yè)二惡英排放量絕對(duì)是全國最高的。二惡英難以檢測(cè)，分布在固相和氣相，測(cè)試數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，比例有很大可變性，但是鋼鐵行業(yè)二惡英排放可能居第一位。氮氧化物排放濃度為300，燒結(jié)機(jī)的氮氧化物和燃燒不一樣。燃煤主要是熱力型，溫度足夠高，而燒結(jié)機(jī)的氮氧化物不高，更多是來自燃料。那么氮氧化物排放濃度300的標(biāo)準(zhǔn)意味著全中國百分之七八十的燒結(jié)機(jī)都不需要處理，像在京津冀地區(qū)或珠三角區(qū)域，整個(gè)燒結(jié)機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)是100，而國家標(biāo)準(zhǔn)是300，超標(biāo)的很少，寶鋼也沒有超標(biāo)，因?yàn)閬碓从谌剂?。另外，即使超?biāo)脫硫效率也不像燃煤那么固定，燃煤處理SCR達(dá)到80%，甚至有些90%。而燒結(jié)機(jī)不需要，排放濃度高的也就是400，即30%的處理效率或是更高。所以不考慮二氧化硫，氮氧化物的治理也是有新的需求感。燒結(jié)機(jī)是由不同風(fēng)箱組成，一個(gè)120平方米的燒結(jié)機(jī)大概有17-18個(gè)風(fēng)箱組成；一個(gè)300平方米的燒結(jié)機(jī)大概有20多個(gè)風(fēng)箱。每一個(gè)風(fēng)箱溫度和污染物濃度不同，含濕量也不一樣。二分之一或三分之一的風(fēng)箱完全可以達(dá)到鋼鐵行業(yè)燒結(jié)機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)。但是現(xiàn)在普遍做法是把所有風(fēng)箱煙氣全部抽出來統(tǒng)一治理，污染物治理最大成本取決于氣量，而不是濃度，這種治理方法極不合理，所以我們建議將來燒結(jié)機(jī)應(yīng)該采取選擇性治理。即能夠達(dá)標(biāo)排放的氣體可以直接排放，不達(dá)標(biāo)的部分就采取工藝處理，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)有效治理，降低投資成本和運(yùn)行費(fèi)用。
鋼鐵行業(yè)硫的排放主要與鐵礦石的含硫量密切相關(guān)，我們團(tuán)隊(duì)測(cè)試了攀枝花、澳大利亞、鞍鋼等案例的鐵礦石硫含量。我國燒結(jié)機(jī)排放濃度絕大多數(shù)在2000以內(nèi)，只有西南地區(qū)極個(gè)別的鋼廠超標(biāo)，在7000—10000左右。鋼鐵行業(yè)氮氧化物大部分可以達(dá)標(biāo)排放，二惡英的數(shù)據(jù)不具有任何代表性，因?yàn)槎河y(cè)試機(jī)器很貴。我國鋼鐵行業(yè)只有寶鋼有測(cè)試設(shè)備，和寶鋼醫(yī)院合作測(cè)了大概有效的數(shù)據(jù)，可以看到二惡英排放并不合理，甚至有時(shí)候二惡英排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家排放，有的甚至是比別的國家還要低。所以，二惡英的治理需求還要驗(yàn)證，排放特征也不在此提及了。垃圾焚燒特點(diǎn)是濃度高，但是是氣量小。發(fā)展進(jìn)步的三個(gè)趨勢(shì)，一是單一污染更高，第二是多污染物協(xié)同控制和聯(lián)合控制，現(xiàn)在更多采用聯(lián)合，協(xié)同是利用氧化還原、吸熱放熱、產(chǎn)物原料等方式進(jìn)行耦合，現(xiàn)在根本沒有做到。第三，關(guān)注常規(guī)和非常規(guī)，以后的需求肯定要滿足總量要求。從全國環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào)可以看到，脫硫設(shè)施平均效率由2014年84%增長(zhǎng)到2015年的88%，后裝裝置有提高。濕法前三工藝：石灰石石膏法，雙堿法和氨法，和燃煤技術(shù)有相似。雙堿法基本都不見了，在一個(gè)很小的區(qū)域，現(xiàn)在國家明確規(guī)定90平方米以下燒結(jié)機(jī)要淘汰掉，180平方米的燒結(jié)機(jī)才能立項(xiàng)。半干法前三工藝：CFB法，SDA法，密相干塔法?？茖W(xué)研究現(xiàn)在所提出來燒結(jié)機(jī)分級(jí)循環(huán)計(jì)劃和余熱利用，可以余熱利用和減少氣壓，合理改變經(jīng)濟(jì)性。
介紹一下焦化行業(yè)。2015年，焦化行業(yè)SO2 排放量為17.7 萬噸，NOx 為63.8 萬噸。110萬噸/年焦?fàn)t煙氣量約為30萬Nm3/h；
我國很多行業(yè)都在實(shí)行超低排放，現(xiàn)在排放標(biāo)準(zhǔn)不起作用了。我國焦化行業(yè)幾乎是全部不達(dá)標(biāo)，不管是獨(dú)立的焦化還是鋼鐵企業(yè)聯(lián)合焦化普遍都不達(dá)標(biāo)。焦化行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)非常低，二氧化硫50，特別排放30。歐盟國家200—500，因?yàn)閲饨够?lián)合化工行業(yè)，焦?fàn)t熱量用的是焦?fàn)t煤氣或高爐煤氣，如果高密集型，主要是一氧化碳?xì)怏w，燃燒溫度低，所以普遍小于兩三百，如果是焦?fàn)t煤氣最高不到七八百，所以國外是500，因此鼓勵(lì)利用高爐煤氣做焦?fàn)t。但是我國不能達(dá)到，定的50，誰也達(dá)不到，氮氧化物排放很高，都達(dá)到了1000。煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB 16171-2012 排放濃度限值是150，從1000降到150按照常規(guī)的SCR也達(dá)不到。焦?fàn)t行業(yè)最近和中鐵合作，準(zhǔn)備在煤氣焦化做一個(gè)150萬噸的焦化廠計(jì)劃。 大家比較公認(rèn)的兩種工藝，一種是低溫SCR，高效脫硫加SCR，這個(gè)裝備據(jù)說不錯(cuò)，但是有一個(gè)巨大的問題，脫硫成本很大。23萬平方米功放氣量投資估算超過5000萬，所以經(jīng)濟(jì)性有優(yōu)化空間。焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)有脫硫+除塵+低溫SCR技術(shù)和活性炭脫硫脫硝技術(shù)。為什么要用碳酸鈉？是因?yàn)樾枰貏e高的脫硫效率，低溫SCR解決不了硫的問題，一般忽視小于10個(gè)PPM，效率會(huì)下降，耐存會(huì)提高，所以前面不管有多少都要排放小于30。任何一種技術(shù)自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，活性炭脫硫脫硝技術(shù)優(yōu)點(diǎn)更多是體現(xiàn)吸附能力，如果單獨(dú)只有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)性肯定令人置疑，因?yàn)橛猛炅艘院罂梢再Y源化利用。現(xiàn)在有一個(gè)誤區(qū)，很多人認(rèn)為活性炭脫硫效率只有30%，主要是因?yàn)閲姲钡臅r(shí)機(jī)不對(duì)。活性炭的技術(shù)有三個(gè)比較關(guān)鍵，一個(gè)是二氧化硫和一氧化碳的技術(shù)吸附，因?yàn)槎趸虼嬖谥苯影岩谎趸嘉揭种?，而氨的吸附比二氧化硫還要多。第二是二氧化硫和氨的反應(yīng)生出了硫氨鹽。
2015年中國水泥行業(yè)23.5億噸，每噸熟料產(chǎn)生的水泥窯尾煙氣量約為2500Nm3/t。NOx排放量為191.7萬噸，煙（粉）塵95.8萬噸。2014年底，水泥企業(yè)共3535家，其中由熟料生產(chǎn)的水泥企業(yè)1793家，脫硝設(shè)施920套，占比26%。水泥排放總量很高，理論上來說，脫硝效率SCNR可以做到60%，但是大量工業(yè)證明，效率普遍在50%左右，考慮到氨的泄露等因素?，F(xiàn)在水泥行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)在進(jìn)行調(diào)研，如加嚴(yán)對(duì)水泥行業(yè)意味著全部要考慮SNCR?，F(xiàn)在水泥行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)總體是200，對(duì)水泥行業(yè)來說意味著脫氮要考慮SCR，投資成本少。德國規(guī)定采用二次燃料替代率<60%時(shí)，NOx不得超過500mg/Nm3，二次燃料替代率>60%時(shí)，不大于200mg/Nm3，我國在行業(yè)間平衡還存在很多問題?！秶噎h(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》新型干法水泥窯要進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改造，新建水泥生產(chǎn)線要安裝效率不低于60%的脫硝設(shè)施。玻璃行業(yè)2009年SO2 約35萬噸，煙塵2.7萬噸，NOx 約46萬噸，NOx濃度高：2000~3000 mg/Nm3。玻璃行業(yè)的含氧量現(xiàn)在全行業(yè)都提出抗議，要由8%以上改成15%，其實(shí)達(dá)不到，玻璃行業(yè)的氮氧化物的含量非常高。鋼鐵燒結(jié)機(jī)氮氧化物含量一般是200，玻璃一般是3000以上。存在的問題及技術(shù)需求有，玻璃爐窯煙氣由于NOx濃度高，在常規(guī)濕法煙氣脫硫工藝過程中，“白煙”現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)重，亟需研發(fā)新型的濕法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)。玻璃爐窯尾氣余熱發(fā)電產(chǎn)生的煙氣溫度較低（180~300℃），NOx濃度高（1500~4000mg/m3），亟需低溫NH3-SCR脫硝技術(shù)。
有色行業(yè)，中小型企業(yè)散點(diǎn)分布、集約化程度低，單位產(chǎn)量污染物排放量高。有色冶煉Hg排放量占全國工業(yè)的52%，鋅冶煉占有色冶煉Hg排放量60%以上。現(xiàn)在國家重金屬按照要求應(yīng)該減排汞20%，全世界重金屬排放據(jù)說聯(lián)合國提出來5%。以上是我的一些研究分享，謝謝。
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