燃煤烟气脱硫脱硝助力打赢蓝天保卫战

中国环境保护产业协会脱硫脱硝专业委员会

党的十八大以来，我国空气质量发生了历史性的变化，蓝天白云渐成常态，细颗粒物（PM2.5）平均浓度从2015 年的46mg/m3降到了2021 年的30mg/m3，达到世卫组织第一阶段过渡值。2021 年，全国地级及以上城市平均空气质量全国优良天数比率为87.5%，比2015 年提高了6.3 个百分点，我国已经成为世界上空气质量改善最快的国家。

煤炭是中国的基础能源，2012 年，因煤炭消费产生的一次PM2.5、二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）排放量分别占我国污染物排放总量的62%、93%和70%。SO2、NOx还会导致空气中形成大量的二次PM2.5，形成雾霾。为削减煤炭使用过程中排放的SO2、NOx，全社会累计投入超过1.76 万亿元，是打赢蓝天保卫战诸多举措中力度最大、效果最好的一个。蓝天保卫战的效果举世公认，脱硫脱硝功不可没。

十年来我国脱硫脱硝历程

我国近十年的脱硫脱硝历程，可以说是科学治污、精准治污的典型案例。

（1）选定燃煤电厂为突破口。生态环境部环境规划院公布的数据显示，2019 年，我国火电、钢铁、水泥、煤化工四个重点行业煤炭消费总量为24.1 亿t标煤，占全国煤炭消费总量的86%，其中，电力行业煤炭消费占比最大，达到54%，其次是钢铁、水泥和煤化工行业，占比分别达到17%、9%和6%。改善空气质量的核心是控制燃煤污染物的排放，而把燃煤电厂的烟气脱硫、脱硝、除尘作为突破口，就抓住了打赢蓝天保卫战的“牛鼻子”。

（2）优化调整燃煤污染物排放标准贯穿脱硫脱硝全部历程。SO2、NOx等污染物的排放控制，实际就是实现达标排放的过程。从2012 年开始，随着《大气污染防治行动计划》的深入实施，国家出台了一系列关于燃煤烟气脱硫脱硝的法规、政策、标准等（见表1）。

在国家新标准尚未出台时，一些地方就主动采取行动，出台了针对水泥等燃煤工业窑炉的超低排放限值，许多地方要求烟气颗粒物、SO2、NOx排放浓度均不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。

燃煤烟气污染物的排放标准是打赢蓝天保卫战的重要保障措施。国家、地方政府出台的燃煤烟气超低排放标准均比发达国家严格。这些国际领先的标准发挥了重要的作用，使我国的燃煤使用方式更加高效、清洁和节能。

十年来烟气脱硫脱硝取得的效果

党的十八大以来的十年，我国主要燃煤行业污染物治理取得了巨大成效，污染物排放量大幅度下降。

（1）全国安装了数量巨大、技术先进的减排装置及系统

建成了世界最大的清洁煤电体系，10.3 亿kW煤电机组完成超低排放改造，占煤电总装机容量的93%，我国燃煤发电机组排放的污染物比燃气机组还要洁净。

钢铁全流程超低排放改造已经完成过半，全国共237 家企业约6.5 亿t 粗钢产能已完成或正在实施超低排放改造，占全国粗钢产能的61%左右。到2025 年，80%以上钢铁产能将完成超低排放改造。

大量的各行业工业锅炉、窑炉同步完成超低排放改造；65t 以下的各种燃煤工业锅炉已经大部分完成超低排放改造或被拆除替代，全国燃煤锅炉和窑炉从50 万台减少到现在的10 万台。

建材行业超低排放时代即将到来，以水泥、建材窑炉为代表的工业窑炉也是燃煤烟气污染物排放的大户，各地已经出现了很多与之相关的燃煤烟气超低排放案例。

表1 近十年来国家层面出台的脱硫脱硝超低排放政策法规标准

（2）燃煤烟气污染物排放总量大幅度下降

燃煤电站三大污染物排放量下降了90%以上。根据中国电力行业年度发展报告，2012 年燃煤电站装机容量为7.5382 亿kW，发电量约为3.9 亿kW·h；耗煤17.9 亿t，烟尘排放151 万t，绩效为0.39g/kW·h；SO2排放量为2117.6 万吨，绩效为2.26g/kW·h；NOx排放量为948 万t，绩效为2.4g/kW·h。

2021 年燃煤电站装机容量11.0962 亿kW，发电量为5.0426 亿kW·h，耗煤约22 亿t，烟尘排放量为12.3 万t，绩效为22mg/kW·h；SO2排放量为54.7 万t，绩效为101mg/kW·h；NOx排放量为86.2 万t，绩效为152mg/kW·h。

与2012 年相比，2021 年燃煤电站行业燃煤发电量增加了22%、煤炭消耗量增加了约23%，燃煤电站三大主要污染物的排放量却下降了90%以上（见表2）。

钢铁行业三大污染物排放量明显下降。钢铁是我国第二大燃煤行业。根据生态环境部披露的数据计算，与2016 年相比，2019 年我国钢铁行业SO2排放量下降45%；NOx排放量下降18%；颗粒物（PM）排放量下降49.8%。

中国钢铁工业协会相关数据显示，我国重点统计的钢铁企业2021 年外排废气中SO2排放总量比2020 年下降21.15%，PM 排放总量比SO2年下降15.16%，NOx排放总量比SO2年下降13.89%。

表2 全国燃煤电站脱硫脱硝成绩

近十年来中国钢铁行业环保绩效持续提升，在钢铁产量大幅度增加的情况下，SO2、PM 等污染物吨钢排放量降幅达60%以上，推进了钢铁企业实现高质量发展。

对全国SO2、NOx削减量贡献明显。《2012 中国环境状况公报》和《2020 年中国生态环境统计年报》数据对比见表3。

表3 2012 年和2020 年全国SO2、NOx 排放量对比（单位：万t）

对比燃煤电站同期的两种污染物排放量可发现，燃煤电站贡献了我国SO2、NOx削减量的绝大部分。

脱硫脱硝行业技术取得了巨大进步

我国脱硫脱硝行业通过引进—消化吸收—实践—再创新，实现了技术的重要进步。过去十年，我国对燃煤电厂大气污染物排放NOx、SO2、烟尘排放标准不断趋严，倒逼煤电环保技术装备不断升级。面对燃煤烟气污染物治理的巨大市场需求，央企、民企纷纷加入烟气脱硫脱硝行业。龙源环保公司首次提出了烟气脱硫脱硝工艺技术的工程及设备技术标准，涵盖了从脱硫塔、循环泵、湿磨、搅拌器、气-气加热器（GGH），到催化剂配方、生产技术、混炼机、挤出机、隧道窑、流场试验等全产业链几乎所有设备。经过多年的市场竞争，实现了脱硫脱硝技术的全面超越，脱硫脱硝技术指标、可靠性、运行时间等性能指标都达到了国际领先水平，而脱硫脱硝成本则大大低于国外。通过国产化、本地化生产，在排放标准严于发达国家排放标准的情况下，将燃煤电厂脱硫脱硝的成本从占电厂投资的30%，降低到了不足10%。

我国脱硫脱硝主流技术路线与发达国家类似，基本上是以石灰石-石膏湿法脱硫技术、选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术为主的技术路线，技术本质与发达国家相同，但是技术性能指标、经济指标优于发达国家，完全满足了国内的需求。

燃煤电厂超低排放主流技术路线图见下图。

在钢铁行业方面，中国环境保护产业协会发布的《钢铁行业超低排放技术指南》显示，烧结机机头（球团焙烧）烟气、焦炉烟囱废气的脱硫脱硝技术路线与燃煤电厂基本相同：

（1）脱硫可采用石灰石-石膏等湿法脱硫工艺，循环流化床、旋转喷雾、密相干塔等半干法脱硫工艺，活性炭（焦）干法脱硫工艺；焦炉烟囱烟气还可采用小苏打喷射干法脱硫技术。

（2）脱硝可采用设置独立脱硝段的活性炭（焦）工艺或SCR 工艺。

燃煤电厂超低排放主流技术路线图

（3）湿法脱硫设施需配备湿式电除尘器；半干法脱硫设施需配备高效袋式除尘器；使用活性炭脱硫脱硝后不能满足排放要求（如PM），需配备高效袋式除尘器。

脱硫脱硝行业实现跨越式发展

脱硫脱硝带动了国内相关行业的大发展，我国脱硫脱硝产业龙头企业发挥了行业引领作用，带领国内相关厂家，将脱硫脱硝的所有主机、辅机、材料都实现了国产化，大幅度降低了成本，包括大型湿法脱硫吸收塔、循环浆液泵、氧化风机、石灰石磨机、石膏脱水系统，以及脱硝设计—采购—施工总承包模式（EPC）项目关键设备（包括脱硝反应器、脱硝催化剂等）。目前国内从事脱硫脱硝领域服务的企业达数百家。主要市场模式包括新建和改建项目EPC 总承包、设备、材料制造、第三方特许和运维治理等，带动了国内相关行业（如机械、电子、冶金、化工、建材等行业）的结构调整和产业升级，新增了就业和税收，提高了我国环保产业的竞争力。

我国以低成本建成了全球最大规模的烟气脱硫脱硝装置，最核心的湿法脱硫吸收塔系统、脱硝催化剂的成本比国外低60%以上。

经过多年的市场竞争，逐步形成了以大型发电集团下属环保公司（国能龙源环保、国电投远达环保、大唐环境、华电科工、天地环保）和大型环保民企（龙净环保、清新环境、北京博奇、菲达环保等）等行业龙头企业为代表的市场格局，这些龙头企业的业务范围涵盖了脱硫脱硝的所有产业链上下游，包括工程总承包EPC、设备材料制造、脱硫脱硝装置运维等。此外，还有多达几百家的各种设备、材料制造供应商，从业人员超过15 万人。

现在，我国的脱硫脱硝行业技术水平已经处于世界领先水平，脱硫脱硝除尘技术大量出口。“一带一路”倡议也为我国环保企业进入国际市场创造了良好的条件与机遇。例如，国能龙源环保、龙净环保、菲达环保、清新环境等企业纷纷拓展海外项目，并取得了不菲的成绩。

燃煤烟气脱硫脱硝助力打赢蓝天保卫战

（1）脱硫脱硝产业投资巨大

截至2021 年年底，完成了燃煤机组超低排放改造10.3 亿kW，近十年来，新建和改造的脱硫脱硝设施投资约3490 亿元；2018 年以来，我国钢铁行业超低排放改造投资约1500 亿元（估算脱硫脱硝占比40%—50%）。仅仅燃煤电站和钢铁两个行业的脱硫脱硝投资就超过4000 亿元。在每年运行维护费用方面，以燃煤电站年发电量及运维成本估算，十年来脱硫脱硝部分累计运维投入1.23 万亿元。

根据公开数据，2019 年年底，我国钢铁行业大气治理设施总数为2.08 万套，年运行费用为538.21 亿元。2020 年年底，我国钢铁行业大气治理设施总数约为2.21 万套，年运行费用约为579.68 亿元，2016—2020 年度运维费用累计约为2520 亿元（估算脱硫脱硝占比50%）。综上所述，近十年来，全国燃煤电厂和钢铁两个主要燃煤行业的脱硫脱硝投入约为1.76万亿元。

（2）脱硫脱硝经济社会效益显著

脱硫脱硝产业取得了巨大的经济社会效益。通过减排大量的SO2、NOx，为打赢蓝天保卫战做出了重要贡献，并创造了巨大的社会效益。

展望未来，为实现碳中和、碳达峰目标，煤炭的基础能源地位将长期存在。燃煤发电要起到能源兜底、保障供应作用，同时还要为低碳能源的使用提供调峰保障作用，因此必须不断提高煤炭的清洁高效利用水平，实现减污降碳协同发展。