碳达峰、碳中和目标下烟气污染治理领域的发展方向

2021-10-18

中国环保产业 2021年9期

7 月13 日，由生态环境部、北京市人民政府、中国国际商会等部门及行业组织共同支持，中国环境保护产业协会主办的第十九届中国国际环保展览会及2021 环保产业创新发展大会在京开幕。展览和大会以“凝心聚力‘十四五’，产业发展新征程”为主题，围绕“十四五”深入打好污染防治攻坚战和碳达峰、碳中和背景下环保产业的发展机遇与发展趋势进行深入交流。

2021 环保产业创新发展大会主论坛安排了最新环保政策解读、产业创新发展思路、技术趋势预测等主旨报告，并邀请了参会嘉宾开展减污降碳和创新创业主题对话。围绕“双碳”背景下环保产业相关政策、城镇污水处理厂低碳运行、工业烟气和VOCs 深度治理、固废行业创新发展与投融资、土壤与地下水修复市场机遇等产业热点设置了分论坛。

7 月13 日下午，中国环境保护产业协会脱硫脱硝委员会、电除尘委员会和袋式除尘委员会联合承办了“碳中和背景下燃煤及炉窑烟气减污降碳技术论坛”。我国烟气污染治理领域的专家学者，高校、研发机构及企业代表等近300 人通过线上及线下的方式参加了会议。电力、钢铁等行业作为碳排放重点行业，对于我国完成碳达峰目标具有重要作用。面对碳达峰、碳中和带来的能源革命，燃煤烟气治理行业应积极应对。

论坛由中国环境保护产业协会脱硫脱硝委员会副主任委员兼秘书长路光杰主持，中国环境保护产业协会脱硫脱硝委员会主任委员刘艺、中国环境保护产业协会袋式除尘委员会副主任委员兼秘书长姚群、中国华能集团有限公司华能清洁能源技术研究院院长肖平、国能龙源环保有限公司综合能源事业部副总经理姚宣、中晶环境科技股份有限公司事业部总经理夏经亮、昆岳互联环境技术（江苏）有限公司副总经理周必华、东北大学教授柳静献、西安西矿环保科技有限公司董事长陈贵福、厦门绿洋环境技术股份有限公司董事长谢友金等业内专家分别围绕会议主题做了专题报告。

本次论坛为政府和企业、高校、科研院所之间搭建了技术交流和协作平台，从区域排放特点、政策、技术和产业发展模式等方面进行了积极的交流和探讨，以期为区域内大气环境质量改善、综合能源服务做出贡献。

中国环境保护产业协会脱硫脱硝委员会主任委员刘艺

2020 年9 月22 日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表了重要讲话，宣布中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和。之后，习近平主席又多次在重要讲话中提到“碳达峰目标与碳中和愿景”，充分体现了中国不断加强生态环境保护、推动实现绿色发展、共建人类命运共同体的坚定决心。电力、钢铁等行业是碳排放重点行业，这些行业的燃煤烟气治理也是大气环境治理的重点工作，面对碳达峰、碳中和带来的能源革命，燃煤烟气治理行业应积极应对。

中国环境保护产业协会袋式除尘委员会副主任委员兼秘书长姚群

技术进步和市场需求赋予了袋式除尘新的功能。实践证明，在袋式除尘的同时，可以附带脱除SO2和Hg 等重金属。除此之外，滤料在过滤的同时还可以脱除二噁英、NOx、VOCs 等。在“双碳”时代袋式除尘必将会发挥更大的作用。袋式除尘会往超低方向发展，所谓超低就是5 毫克要常态化，特殊的时候可能要达到1 毫克，甚至是微克级。袋式除尘的阻力稳定降到500—600Pa，对于低碳来讲是非常有益的。袋式除尘在280℃—350℃进行过滤，主要是为了协同脱硝。袋式除尘可将滤料附载催化剂后实现脱硝、脱二噁英、脱VOCs，还可实现除尘器、脱硫、脱CO等一体化的集成。目前袋式除尘器都是零散部件到现场安装的，未来一定会发展成块装化、标准化、模块化。数字制造就是滤料发展装备加工的智能制造、数字化、自动化。智慧系统就是整个系统无人值守，充分运用大数据和云传输技术。

“双碳”时代袋式除尘技术的突破点可能在于原料气和工业气的超低排放；抗结露、抗水雾高温高湿气体过滤；杀菌消毒一起完成的空气过滤；无焊接块装化袋式除尘设备；场地受限的时候立式袋式除尘可能应运而生。

中国华能集团有限公司华能清洁能源技术研究院院长肖平

在后超低排放时代，污染物控制技术发展趋势主要为：从单个污染物脱除向多污染物一体化脱除发展；从超低排放向近零排放发展，不仅有SO2、NOx、粉尘的近零排放，还有CO2、重金属、VOCs 等污染物的近零排放。在垃圾焚烧、生物质电站、污泥掺烧等领域，迫切需要治理重金属、二噁英、VOCs 的新技术出现。COAP（低温法污染物一体化脱除）技术在零度或低温下可实现污染物的一体化脱除。在低温环境下，氮氧化物可被某些吸附介质高效氧化后吸附脱除，对二氧化硫的吸附脱除能力也提高了7—8 倍。经处理后的烟气中的SO2和NOx排放浓度低于1mg/Nm3、粉尘排放浓度低于2mg/Nm3，SO3、汞、HCl 和VOCs 的脱除率高于97%，厂用电率新增约2%。

针对COAP 技术，华能集团建立了氮氧化物低温氧化吸附理论，主要成果发表于《自然》杂志上，并拥有50 多项发明专利。“十四五”期间，华能集团将积极推动COAP技术在供热、燃气、垃圾、钢铁、工业窑炉等领域的示范和推广，争取实现60 万等级的应用业绩。

国能龙源环保有限公司综合能源事业部副总经理姚宣

“双碳”背景下电力环保企业该何去何从，我们认为综合能源服务可能是一条路径。新能源发电比例大幅度提高后，燃煤电站主要体现了三个功能：第一个是动脉功能，电厂除提供电、热两类产品外，还要给城市重点功能区域、工业园区、大型楼宇提供冷、气、水等综合能源产品；第二个是静脉功能，电厂为地方政府和企业消纳废水、废气、固废等废弃物，提高城市的清洁程度；第三个是增值服务功能。

我们提出了燃煤电站综合能源服务的五类场景：（1）集中供应冷、热、气、水；（2）多年后燃煤电站可能发展成储能基地，提供光伏、储能、氢等新能源；（3）成为电力直供中心，如电厂内设发电站和充电桩；（4）废弃物处置利用和废气回收利用；（5）与产业园区的多能互补，如二氧化碳的捕获、利用与封存，H2与CO2制甲醇等。

目前，燃煤电站已有多个综合能源服务的案例。国能常州电厂协同处置常州市30%的市政污泥，电厂得到了利用小时数的补贴。天生港电厂将多余的蒸汽变成压缩空气，通过管网将压缩空气输送到下游用户，既减少了下游企业的重复投资，又提高了电厂的深度调峰能力。廊坊电厂将闲置的200 亩土地规划成一个冷库和一个冷链并直接供电，解决了能源需求的同时支撑了整个京津冀冷链的需求。

中晶环境科技股份有限公司事业部总经理夏经亮

中晶环境关于高炉煤气的精脱硫解决方案分为三个部分：第一部分是预处理单元，最主要的目的是脱氯，氯在煤气中容易对管道、设备造成腐蚀，并且氯容易造成水解剂中毒；第二部分是水解单元，市面上水解单元的原理基本上都是一致的，只不过各家水解剂配方有一些差异；第三部分是吸收单元，该单元是对硫化氢进行吸收，我们采用铁跟硫化氢反应生成硫化铁，把硫固化下来。经精脱硫后，高炉煤气中的H2S 可达到0.03ppm、SO2可达到0.05ppm。

中晶环境有四大技术，分别是：整体工艺、水解剂、吸收剂、吸收塔的设计。现有高炉原来都没有考虑过精脱硫，场地比较窄，中晶环境吸收塔的设计就是尽量少占地面积，尽量减少阻力，阻力损失大会给煤气后端输送带来问题。

昆岳互联环境技术（江苏）有限公司副总经理周必华

围绕降低脱硫脱硝除尘装置运行的物耗和能耗，昆岳互联提出了边缘智控技术。

边缘智控一体机设置在现场靠近设备的一侧，边缘智控一体机和DCS、PLC 都是平行控制的，通过算法直接跨过DCS 某一段的逻辑进行精准的调节以及控制，其与DCS常用的OPC SERVER 进行通讯，不影响现场其他设备的运行。

边缘智控技术有几个创新点：提升脱硫脱硝、除尘效率的同时降低了运行成本，主要是从降低物料消耗及电能消耗方面降低运行成本的；对原有的DCS、PLC 控制不进行任何改变，同时保证所有数据不出厂，整个数据存储在本地。

在现场对整个环保设施的运行进行规范化和智能化的提升，让现场运维人员、巡检人员、检修人员的操作越来越规范化，维护更加简单。在电力、钢铁、化工行业的相关应用案例表明，使用边缘智控技术可使物料消耗量下降10%左右，电耗以及蒸汽消耗可下降6%左右，系统运行比原来更加稳定。

东北大学教授柳静献

碳捕集背景下，袋式除尘滤料的改进主要可以从以下几方面考虑：基于纳米纤维膜表层的超低滤料；永久极化处理提升细粒子吸附效果；静电-过滤双效机理实现全谱径颗粒物高效捕集。

我国目前工业烟尘排放标准为20mg/m3或30mg/m3，对标美国和欧盟标准，但实际上我国许多行业和地区采用更为严苛的5mg/m3或10mg/m3标准。符合排放标准的工业烟气用于直接碳捕集时，颗粒物浓度就显得很高，会严重污染吸收法中的液体，引起污泥二次污染、副产品杂质过高、工艺成本增加；污染并覆盖吸附法中吸附剂，导致其中毒、性能下降和过早失效；阻塞膜分离法中膜表面微孔，导致阻力升高、性能降低、能耗增加。如为了碳捕集再专门设立一道颗粒物净化工序，达到碳捕集气体要求的浓度低于1mg/Nm3，则会造成工艺的重叠与浪费。

滤料纤维直径越细，捕集效率越高。纳米纤维膜作为滤料迎尘表层可实现对易逃逸超细粒子的高效捕集。永久极化处理技术可使材料在严苛的工业环境下自发生电，对超细颗粒保持长期的静电吸附效果，实现静电吸附-纤维过滤的双效捕尘，从而满足直接碳捕集烟气的洁净度要求。

西安西矿环保科技有限公司董事长陈贵福

水泥窑SCR 脱硝路线的首要条件就是温度，在水泥窑尾出口有一个280℃—350℃的温度区间，粉尘浓度较高，粉尘密度较小，还含有氧化钙、氧化钠、氧化钾。我们提出高温电除尘加SCR 一体化的路线，重点解决了阴阳极板热膨胀等难题。喷氨系统通过高温电除尘器使氨氮混合更加均匀，更好地提高了后端SCR 反应器的效率，提高了后端余热锅炉换热效率，大大减小后端高温风机的磨损。

河南登封宏昌水泥集团日产5000t 的窑尾上使用我们的高温电除尘器和SCR 脱硝技术，目前已经运行近三年，投产后氨逃逸小于3ppm，运行非常稳定、可靠。第三方检测结果显示，除了氮氧化物、氨逃逸都能够达标外，除尘效率也达79.8%。

未来高温电除尘器技术将在高温煤热解多联产、垃圾焚烧发电飞灰减量领域进行拓展。