時(shí)值歲末年初,為了及時(shí)反映環(huán)保產(chǎn)業(yè)過(guò)往一年的發(fā)展動(dòng)態(tài),預(yù)測(cè)新一年的發(fā)展趨勢(shì),中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)組織各分支機(jī)構(gòu)編寫了《2018年環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展評(píng)述和2019年展望》,供環(huán)保企事業(yè)單位、專家和管理者參考。
1. 2018年脫硫脫硝行業(yè)發(fā)展概況
1.1 以打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)為目標(biāo),燃煤煙氣污染物治理政策密集出臺(tái)
• 2018年7月,國(guó)務(wù)院印發(fā)《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》(以下簡(jiǎn)稱“計(jì)劃”),北京、河北、天津、山西、甘肅、寧夏、安徽、江蘇等多地陸續(xù)出臺(tái)地方行動(dòng)計(jì)劃,明確了各地的“作戰(zhàn)目標(biāo)”:針對(duì)煤電行業(yè),國(guó)務(wù)院及地方《計(jì)劃》中均提出大力推進(jìn)燃煤機(jī)組超低排放改造。山東、江蘇、天津、河北、江西燃煤機(jī)組實(shí)施煙羽水汽回收脫白工程;針對(duì)鋼鐵、焦化、水泥、化工等非電行業(yè),《計(jì)劃》提出鋼鐵等行業(yè)實(shí)施超低排放改造,焦化、水泥、平板玻璃、石化及化工等行業(yè)二氧化硫、氮氧化物、顆粒物和揮發(fā)性有機(jī)物實(shí)施特別排放限值改造。河北實(shí)施焦化、鋼鐵等行業(yè)有色煙羽治理;針對(duì)燃煤鍋爐,完成65蒸噸/小時(shí)及以上燃煤鍋爐節(jié)能和超低排放改造;針對(duì)生物質(zhì)鍋爐,河北、天津、山東、安徽、浙江、江蘇等提出實(shí)施生物質(zhì)鍋爐超低排放改造。
• 2018年1月,《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)稅法》開始施行,直接向環(huán)境排放應(yīng)稅污染物的企事業(yè)單位和其他生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者應(yīng)當(dāng)依照本法規(guī)定繳納環(huán)境保護(hù)稅。應(yīng)稅大氣污染物按照污染物排放量折合的污染當(dāng)量數(shù)確定,其中二氧化硫的污染當(dāng)量值為0.95千克,氮氧化物的污染當(dāng)量值為0.95千克,應(yīng)稅大氣污染物的應(yīng)納稅額為污染當(dāng)量數(shù)乘以具體適用稅額(1.2元至12元)。
• 非電行業(yè)煙氣超低排放改造首先在鋼鐵行業(yè)展開:2018年9月河北省印發(fā)《鋼鐵工業(yè)大氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)》,提出燒結(jié)機(jī)頭(球團(tuán)焙燒)煙氣在基準(zhǔn)含氧量16%條件下,顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值分別為10、35、50毫克/立方米,其他工序顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值分別為10、50、150毫克/立方米?,F(xiàn)有企業(yè)要求自2020年10月1日起執(zhí)行,新建企業(yè)要求自2019年1月1日實(shí)施之日起執(zhí)行。鋼鐵行業(yè)邁入超低排放時(shí)代。
1.2 脫硫脫硝產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況
• 根據(jù)國(guó)家年初下達(dá)的任務(wù),2018年全國(guó)煤電超低排放改造任務(wù)為4868萬(wàn)千瓦,節(jié)能改造任務(wù)5390.5萬(wàn)千瓦:2018年9月,國(guó)家能源局和生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于印發(fā)2018年各省(區(qū)、市)煤電超低排放和節(jié)能改目標(biāo)任務(wù)的通知》,要求繼續(xù)加大力度推進(jìn)煤電超低排放和節(jié)能改造工作。中部地區(qū)力爭(zhēng)在2018年前基本完成,西部地區(qū)在2020年完成。數(shù)據(jù)顯示,2018年全國(guó)煤電超低排放改造任務(wù)為4868萬(wàn)千瓦,其中,新疆、甘肅和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)煤電超低排放改造任務(wù)最重,分別為899、599和515萬(wàn)千瓦。目前,各地區(qū)已基本完成任務(wù)。
• 鋼鐵超低排放開啟非電煙氣治理大幕:河北省1至8月,全省鋼鐵行業(yè)超低排放改造項(xiàng)目在建168個(gè),完成95個(gè);焦化行業(yè)超低排放改造項(xiàng)目在建45個(gè),完成39個(gè);天津發(fā)布《天津市2018年大氣污染防治工作方案》,方案給出鋼鐵行業(yè)燒結(jié)工序超低排放改造企業(yè)名單 (2018年12月底前完成,共七家);河南省政府下發(fā)《河南省2018年大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案》,要求2018年10月1日起,化工、有色、鋼鐵三大行業(yè)執(zhí)行國(guó)家大氣污染物特別排放限值規(guī)定,同時(shí)鼓勵(lì)鋼鐵、水泥、碳素(鋁用碳素)、平板玻璃、電子玻璃等行業(yè)企業(yè)于2018年10月底前完成超低排放改造。
2. 脫硫脫硝行業(yè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1 主要SO2超低排放控制技術(shù)
• 石灰石-石膏濕法脫硫
?、?、單/雙塔雙循環(huán)脫硫:該技術(shù)與常規(guī)石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝相比,除吸收塔系統(tǒng)有明顯區(qū)別外,其它系統(tǒng)配置基本相同。煙氣通過(guò)兩次SO2脫除過(guò)程,經(jīng)過(guò)兩級(jí)漿液循環(huán),兩級(jí)循環(huán)分別設(shè)有獨(dú)立的循環(huán)漿池和噴淋層,根據(jù)不同的功能,每級(jí)循環(huán)具有不同的運(yùn)行參數(shù)。國(guó)內(nèi)首臺(tái)單塔雙循環(huán)機(jī)組廣東廣州恒運(yùn)電廠于2014年7月順利實(shí)現(xiàn)投產(chǎn),2015年8月在百萬(wàn)千瓦機(jī)組—國(guó)電浙江北侖電廠2臺(tái)100萬(wàn)千瓦機(jī)組6號(hào)脫硫系統(tǒng)中首次得以應(yīng)用。雙塔雙循環(huán)技術(shù)采用了兩塔串聯(lián)工藝,對(duì)于改造工程,可充分利用原有脫硫設(shè)備設(shè)施,適用于場(chǎng)地充裕,含硫量增加幅度中的中、高硫煤增容改造項(xiàng)目。
?、?、單塔雙區(qū)脫硫:?jiǎn)嗡p區(qū)技術(shù)通過(guò)在吸收塔漿池中設(shè)置分區(qū)調(diào)節(jié)器,結(jié)合射流攪拌技術(shù)控制漿液的無(wú)序混合,通過(guò)石灰石供漿加入點(diǎn)的合理設(shè)置,可以在單一吸收塔的漿池內(nèi)形成上下部?jī)蓚€(gè)不同的pH值分區(qū);單塔雙區(qū)技術(shù)可以較大提高SO2脫除能力,且無(wú)需額外增加塔外漿池或二級(jí)吸收塔的布置場(chǎng)地,且無(wú)串聯(lián)塔技術(shù)中水平衡控制難的問(wèn)題。
• 干法/半干法(以煙氣循環(huán)流化床法脫硫?yàn)槔?:煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)是以循環(huán)流化床原理為反應(yīng)基礎(chǔ)的煙氣脫硫除塵一體化技術(shù)。針對(duì)超低排放,主要是通過(guò)提高鈣硫摩爾比、加強(qiáng)氣流均布、延長(zhǎng)煙氣反應(yīng)時(shí)間、改進(jìn)工藝水加入和提高吸收劑消化等措施進(jìn)行了一定的改進(jìn),同時(shí)基于煙塵超低排放的需要,對(duì)脫硫除塵器的濾料選擇也提出了更高的要求。在山西國(guó)金、華電永安等十余臺(tái)300MW級(jí)循環(huán)流化床鍋爐項(xiàng)目上實(shí)現(xiàn)了SO2和顆粒物超低排放。同時(shí),也在鄭州榮齊熱電等個(gè)別200MW級(jí)特低硫煤機(jī)組煤粉爐項(xiàng)目上,實(shí)現(xiàn)了SO2和顆粒物超低排放。
• 氨法脫硫:氨法脫硫是資源回收型環(huán)保工藝。針對(duì)超低排放,主要是通過(guò)增加噴淋層以提高液氣比、加裝塔盤強(qiáng)化氣流均布傳質(zhì)等措施進(jìn)行了一定的改進(jìn)。氨法脫硫?qū)ξ談﹣?lái)源距離、周圍環(huán)境等有較嚴(yán)格的要求,在寧波萬(wàn)華化工自備熱電5號(hào)機(jī)組、遼陽(yáng)國(guó)成熱電等數(shù)個(gè)100MW級(jí)(以鍋爐煙氣量計(jì))化工企業(yè)自備電站項(xiàng)目上實(shí)現(xiàn)了SO2的超低排放。
• 活性焦/炭吸附法:在一定溫度條件下,活性焦/炭吸附煙氣中SO2、氧和水蒸汽,在活性焦/炭表面活性點(diǎn)的催化作用下,SO2氧化為SO3,SO3與水蒸汽反應(yīng)生成硫酸,吸附在活性焦/炭的表面。采用活性焦/炭的干法煙氣脫硫技術(shù),其脫硫效率高,脫硫過(guò)程不用水,無(wú)廢水、廢渣等二次污染問(wèn)題。
2.2 主要NOx超低排放控制技術(shù)
火電廠NOx控制技術(shù)主要有兩類:一是控制燃燒過(guò)程中NOx的生成,即低氮燃燒技術(shù);二是對(duì)生成的NOx進(jìn)行處理,即煙氣脫硝技術(shù)。煙氣脫硝技術(shù)主要有SCR、SNCR和SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)等。
• 低氮燃燒技術(shù):低氮燃燒技術(shù)是通過(guò)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(guò)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)。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。
• SCR脫硝技術(shù):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(guò)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(wú)污染的N2和H2O。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。
• SNCR脫硝技術(shù):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(wèn)題。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。
• SNCR/SCR聯(lián)合脫硝工藝,主要是針對(duì)場(chǎng)地空間有限的循環(huán)流化床鍋爐NOx治理而發(fā)展來(lái)的新型高效脫硝技術(shù)。SNCR宜布置于爐膛最佳溫度區(qū)間,SCR脫硝催化劑宜布置于上下省煤器之間。利用在前端SNCR系統(tǒng)噴入的適當(dāng)過(guò)量的還原劑,在后端SCR系統(tǒng)催化劑的作用下進(jìn)一步將煙氣中的NOx還原,以保證機(jī)組NOx排放達(dá)標(biāo)。與SCR脫硝技術(shù)相比,SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)中的SCR反應(yīng)器一般較小,催化劑層數(shù)較少,且一般不再噴氨,而是利用SNCR的逃逸氨進(jìn)行脫硝,適用于部分NOx生成濃度較高、僅采用SNCR技術(shù)無(wú)法穩(wěn)定達(dá)到超低排放的循環(huán)流化床鍋爐,以及受空間限制無(wú)法加裝大量催化劑的現(xiàn)役中小型鍋爐改造。
2.3 主要顆粒物超低排放控制技術(shù)
隨著《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)和《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》(發(fā)改能源〔2014〕2093號(hào))的發(fā)布執(zhí)行,我國(guó)除塵器行業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新方面成效顯著,一系列新技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中取得了良好的業(yè)績(jī)。除濕式電除塵外,低低溫電除塵、高頻電源供電電除塵、超凈電袋復(fù)合除塵、袋式除塵等技術(shù)也得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,另外旋轉(zhuǎn)電極電除塵、粉塵凝聚技術(shù)、煙氣調(diào)質(zhì)、隔離振打、分區(qū)斷電振打、脈沖電源、三相電源供電等一批新型電除塵技術(shù)也已在一些電廠中得到應(yīng)用。
• 低低溫電除塵:低低溫電除塵技術(shù)是通過(guò)低溫省煤器或熱媒體氣氣換熱裝置(MGGH)降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點(diǎn)溫度以下(一般在90℃左右),使煙氣中的大部分SO3在低溫省煤器或MGGH中冷凝形成硫酸霧,黏附在粉塵上并被堿性物質(zhì)中和,大幅降低粉塵的比電阻,避免反電暈現(xiàn)象,從而提高除塵效率,同時(shí)去除大部分的SO3,當(dāng)采用低溫省煤器時(shí)還可降低機(jī)組煤耗。國(guó)外低低溫電除塵技術(shù)已有近20年的應(yīng)用歷史,投運(yùn)業(yè)績(jī)超過(guò)20個(gè)電廠,機(jī)組容量累計(jì)超15000MW,國(guó)外投運(yùn)情況為低低溫電除塵技術(shù)的國(guó)內(nèi)應(yīng)用提供了借鑒。福建大唐寧德電廠2×600MW燃煤發(fā)電機(jī)組是國(guó)內(nèi)首個(gè)采用低低溫電除塵技術(shù)進(jìn)行改造的電廠,目前低低溫電除塵技術(shù)在華能長(zhǎng)興電廠2×660MW、臺(tái)州第二發(fā)電廠2×1000MW等數(shù)十臺(tái)機(jī)組上已經(jīng)得到應(yīng)用,運(yùn)行效果良好。
• 高頻電源電除塵:作為新型高壓電源,高頻電源除具備傳統(tǒng)電源的功能外,還具有高除塵效率、高功率因數(shù)、節(jié)約能耗、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等突出優(yōu)點(diǎn),同時(shí)具備直流和間歇脈沖供電等兩種以上優(yōu)越供電性能和完善的保護(hù)功能等特點(diǎn),已成為GB13223-2011實(shí)施后電力行業(yè)中最主要的電除塵器供電電源。經(jīng)過(guò)幾年發(fā)展,高頻電源已經(jīng)作為電除塵供電電源的主流產(chǎn)品在工程中廣泛應(yīng)用,產(chǎn)品容量從32kW~160kW,電流從0.4A~2.0A,電壓從50kV~80kV,已形成系列化設(shè)計(jì),并在大批百萬(wàn)千瓦機(jī)組電除塵器中應(yīng)用。
• 濕式電除塵器:具有除塵效率高、能克服高比電阻產(chǎn)生的反電暈現(xiàn)象、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、無(wú)二次揚(yáng)塵、運(yùn)行穩(wěn)定、壓力損失小、操作簡(jiǎn)單、能耗低、維護(hù)費(fèi)用低、生產(chǎn)停工期短、可工作于煙氣露點(diǎn)溫度以下、可與其它煙氣治理設(shè)備相互結(jié)合、設(shè)計(jì)形式多樣化等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),其采用液體沖刷集塵極表面來(lái)進(jìn)行清灰,可有效收集細(xì)顆粒物(一次PM2.5)、SO3氣溶膠、重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有機(jī)污染物(多環(huán)芳烴、二惡英)等,協(xié)同治理能力強(qiáng)。使用濕式電除塵器后,顆粒物排放可達(dá)5mg/m3以下。在燃煤電廠濕法脫硫之后使用,還可解決濕法脫硫帶來(lái)的石膏雨、藍(lán)煙、酸霧問(wèn)題,緩解下游煙道、煙囪的腐蝕,節(jié)約防腐成本。
• 電袋復(fù)合除塵器:是指在一個(gè)箱體內(nèi)緊湊安裝電場(chǎng)區(qū)和濾袋區(qū),將電除塵的荷電除塵及袋除塵的過(guò)濾攔截有機(jī)結(jié)合的一種新型高效除塵器,按照結(jié)構(gòu)可分為整體式電袋復(fù)合除塵器、嵌入式電袋復(fù)合除塵器和分體式電袋除塵器。它具有長(zhǎng)期穩(wěn)定的低排放、運(yùn)行阻力低、濾袋使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、適用范圍廣及經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn),出口煙塵濃度可達(dá)10mg/m3以下。整體式電袋復(fù)合除塵器被快速推廣應(yīng)用到燃煤鍋爐煙塵治理上,最大應(yīng)用單機(jī)容量為1000MW機(jī)組,其中新密電廠100萬(wàn)千瓦機(jī)組電袋是迄今為止世界上首臺(tái)投運(yùn)的最大型電袋復(fù)合除塵器。目前,已投運(yùn)的電袋復(fù)合除塵器超過(guò)350臺(tái),配套應(yīng)用總裝機(jī)容量已突破20萬(wàn)MW。
• 袋式除塵器:袋式除塵器具有長(zhǎng)期穩(wěn)定的高效率低排放、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、煤種適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn),出口煙塵濃度可達(dá)10mg/m3以下。電力行業(yè)最常用的袋式除塵器按清灰方式可分為低壓回轉(zhuǎn)脈沖噴吹袋式除塵器和中壓脈噴吹袋式除塵器。我國(guó)袋式除塵器通過(guò)不斷的結(jié)構(gòu)改進(jìn)、技術(shù)創(chuàng)新和工程實(shí)踐總結(jié),逐步改善了運(yùn)行阻力大、濾袋壽命短的問(wèn)題,可實(shí)現(xiàn)出口煙塵濃度小于30mg/m3甚至10mg/m3以下,運(yùn)行阻力小于1500Pa,濾袋壽命大于3年。自2001年大型袋式除塵器在內(nèi)蒙古豐泰電廠200MW機(jī)組成功應(yīng)用以來(lái),近十余年,袋式除塵器在我國(guó)電力燃煤機(jī)組中得到了大量推廣應(yīng)用,最大配套單機(jī)容量600MW,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),累計(jì)配套總裝機(jī)容量逾8萬(wàn)MW,成為電力行業(yè)主要除塵技術(shù)之一。
3. 脫硫脫硝行業(yè)技術(shù)展望
3.1 脫除燃煤煙氣中SO3
目前,SO3有效去除的手段包括低低溫電除塵器、濕式電除塵和堿基噴吹技術(shù)。低低溫電除塵將煙氣溫度降至酸露點(diǎn)以下,使氣態(tài)的SO3冷凝成液態(tài)的硫酸霧,系統(tǒng)對(duì)SO3的去除率一般在80%以上,最高可達(dá)95%,是目前SO3去除率最高的煙氣處理設(shè)備;濕式電除塵器除了可以達(dá)到其它除塵設(shè)備難以達(dá)到的極低的排放指標(biāo)外,對(duì)于SO3、重金屬汞也具有脫除作用;堿基吸附劑噴吹技術(shù)是控制SO3排放的主要技術(shù)手段,其原理是在鍋爐省煤器出口至SCR反應(yīng)器一段低溫?zé)煹纼?nèi),噴入堿性的吸收劑(鈉基或鈣基),發(fā)生中和反應(yīng)降低煙氣SO3濃度,去除煙氣中的SO3,避免SO3與逃逸氨生成硫酸氫銨,減緩空預(yù)器堵塞和腐蝕,進(jìn)而降低SCR噴氨溫度,實(shí)現(xiàn)脫硝裝置的全負(fù)荷運(yùn)行。同時(shí)生成的硫酸鈣或硫酸鈉等顆粒物可通過(guò)下游除塵設(shè)備予以脫除,減少SO3排放造成的PM2.5污染。國(guó)內(nèi)絕大部分火電廠并未安裝專門脫除SO3的環(huán)保設(shè)施。目前有兩種改造方式都可以達(dá)到較好的SO3脫除效果:以低低溫電除塵器為主的協(xié)同控制方式和環(huán)保設(shè)施末端加裝濕式電除塵器。電廠可以根據(jù)燃煤煤質(zhì)、場(chǎng)地條件、改造費(fèi)用和廢水處理方式等選擇合適的改造工藝。SO3的控制技術(shù)是近些年來(lái)受到廣泛關(guān)注且進(jìn)步很快的技術(shù),高效率、低成本脫除SO3及其資源化利用是未來(lái)重要發(fā)展方向。
3.2 發(fā)展低成本、高效率脫硫廢水零排放技術(shù)
當(dāng)前燃煤發(fā)電在整個(gè)發(fā)電行業(yè)內(nèi)占比超過(guò)了70%,絕大多數(shù)的燃煤電廠采用“石灰石-石膏濕法脫硫工藝”對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫。我國(guó)相繼頒布《火力發(fā)電廠廢水治理設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》、《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《電力發(fā)展"十三五"規(guī)劃》、《火電廠污染防治技術(shù)政策》,明確提出火電廠廢水排放達(dá)標(biāo)率實(shí)現(xiàn)百分之百,濕法脫硫廢水成為治理重點(diǎn)。然而,目前脫硫廢水零排放技術(shù)流派多,且均處于試點(diǎn)、技術(shù)驗(yàn)證階段,解決結(jié)垢堵塞、能耗高、腐蝕、成本高等難題是當(dāng)下行業(yè)研究焦點(diǎn)。如何組合現(xiàn)有工藝,揚(yáng)長(zhǎng)避短,實(shí)現(xiàn)低成本脫硫廢水零排放,提高廢水和礦物鹽的綜合利用率,將是今后脫硫廢水零排放研究的重點(diǎn)。2018年3月30日,北京國(guó)電龍?jiān)喘h(huán)保工程有限公司在江蘇泰州對(duì)泰州電廠2號(hào)機(jī)(1000MW)實(shí)施了低成本脫硫廢水零排放示范工程,創(chuàng)新性地提出了低品位余熱濃縮、高品位熱源干燥的技術(shù)路線,系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、工藝合理、運(yùn)行可靠,實(shí)現(xiàn)了低成本廢水零排放,該項(xiàng)目已通過(guò)國(guó)家能源投資集團(tuán)股份有限公司的驗(yàn)收。
3.3 開發(fā)(超)高硫煤煙氣超低排放技術(shù)
對(duì)于(超)高硫分高灰分燃煤機(jī)組,現(xiàn)有的超低排放技術(shù)主要存在以下問(wèn)題:(1)漿液的pH值波動(dòng)幅度大,難以控制;(2)中間產(chǎn)物—亞硫酸鈣的氧化效果差,石膏結(jié)晶困難;(3)吸收塔內(nèi)的流場(chǎng)均勻性對(duì)于脫硫效率的影響大;(4)實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放所需的液氣比很大,能耗高;(5)達(dá)不到超低排放要求。針對(duì)于高硫分高灰分燃煤機(jī)組超低排放難題,可在現(xiàn)有超低排放技術(shù)的基礎(chǔ)上,采用多級(jí)洗滌工藝方案,實(shí)現(xiàn)煙氣中污染物的高效脫除,保證超高硫分高灰分燃煤機(jī)組實(shí)現(xiàn)超低排放。其主要原理是通過(guò)采用漿液分區(qū)多級(jí)洗滌的方式進(jìn)一步提高脫硫效率,其中采用低pH值的漿液對(duì)煙氣進(jìn)行一次洗滌,脫除煙氣中大部分的SO2,同時(shí)在該低pH區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效氧化;然后,采用高pH值的漿液對(duì)煙氣進(jìn)行二次洗滌,達(dá)到高效脫硫的要求。
3.4 治理燃煤電廠“有色煙羽”現(xiàn)象
“有色煙羽”治理技術(shù)可分為三大類:煙氣再熱技術(shù)、煙氣冷凝技術(shù)和煙氣冷凝再熱復(fù)合技術(shù)。煙氣再熱技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的技術(shù);煙氣冷凝技術(shù)對(duì)“有色煙羽”的治理亦有明顯的效果,且能實(shí)現(xiàn)多污染物聯(lián)合脫除;冷凝再熱復(fù)合技術(shù)是煙氣加熱和煙氣冷凝技術(shù)的組合使用,綜合了加熱技術(shù)和冷凝技術(shù)的特點(diǎn),對(duì)于濕煙羽治理有更寬廣的適用范圍。隨著燃煤電廠超低排放改造的推進(jìn),有色煙羽治理將成為燃煤電廠環(huán)保治理的重要工作之一。
3.5 鋼鐵行業(yè)超低排放技術(shù)發(fā)展動(dòng)向
2018年,我國(guó)制定實(shí)施打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年作戰(zhàn)計(jì)劃,啟動(dòng)鋼鐵行業(yè) 超低排放 改造,還出臺(tái)了京津冀及周邊地區(qū)、長(zhǎng)三角、汾渭平原等重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治 實(shí)施方案,鋼鐵行業(yè)即將迎來(lái)新一輪超低排放改造。經(jīng)過(guò)2018年的市場(chǎng)洗禮,鋼鐵行業(yè)超低排放路線初見倪端,傳統(tǒng)的達(dá)標(biāo)燃煤電站煙氣治理技術(shù)將在鋼鐵行業(yè)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
3.5.1脫硫(濕法、干法/半干法)+加熱升溫催化脫硝煙氣治理技術(shù)
該種脫硫脫硝技術(shù)是在原有脫硫裝備的基礎(chǔ)上增加催化脫硝,以達(dá)到綜合脫硫脫硝的目的。目前已運(yùn)用的多是脫硫+加熱升溫的SCR技術(shù),該種技術(shù)在火電鍋爐已廣泛應(yīng)用。但是,燒結(jié)脫硫后的煙氣溫度遠(yuǎn)低于SCR所需的溫度,因此需在脫硝前增加加熱系統(tǒng),將煙氣溫度升至所需溫度,(不同催化劑需要不同溫度,一般在280℃左右),加熱所需能耗高,成為該技術(shù)在鋼鐵行業(yè)中應(yīng)用的障礙。為了降低能耗,可以通過(guò)換熱裝置將熱量回收利用,降低額外補(bǔ)充的能耗。但投資無(wú)疑要相應(yīng)增加。燒結(jié)脫硫后煙氣溫度在120~200℃之間,如果能開發(fā)出適用該溫度范圍的催化劑,可以免去加熱,即降低了投資又節(jié)約了能源,因此,低溫催化劑成為多家科技公司重點(diǎn)研發(fā)方向。
3.5.2活性焦/炭脫硫脫硝一體化法
活性焦/炭協(xié)同凈化以物理-化學(xué)吸附和催化反應(yīng)原理為基礎(chǔ),能實(shí)現(xiàn)一體化脫硫、脫硝、脫重金屬及除塵的集成深度凈化,SO2被氧化成SO3后制成硫酸,氮氧化物則在還原劑NH3的氣氛下,經(jīng)由催化作用生成了N2和H2O,其脫硝反應(yīng)溫度不低于100℃,因?yàn)榉磻?yīng)溫度的要求,脫硫必須采用干法,且脫硝過(guò)程在脫硫過(guò)程之后,脫硫脫硝過(guò)程有機(jī)結(jié)合,形成活性焦/炭脫硫脫硝一體化技術(shù)。從日本住友在太鋼450m2燒結(jié)機(jī)上興建的國(guó)內(nèi)首套全進(jìn)口活性焦協(xié)同凈化項(xiàng)目,以及由上??肆?、中冶北方于江蘇永鋼2號(hào)450m2燒結(jié)機(jī)建成的首套自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的活性焦一體化脫除設(shè)施以來(lái),目前該技術(shù)已成功應(yīng)用在安陽(yáng)鋼鐵1#、2#燒結(jié)機(jī)(360m2、400m2)、寶鋼湛江1#、2#燒結(jié)機(jī)(550m2×2)、寶鋼3#燒結(jié)機(jī)(600m2)以及安陽(yáng)鋼鐵7#、8#、9#、10#焦化爐,投資和運(yùn)行成本均有較大幅度的降低。
3.6廢棄催化劑處理與資源化問(wèn)題需要引起高度重視
SCR脫硝催化劑的使用壽命在3~5年,預(yù)計(jì)未來(lái)我國(guó)將每年產(chǎn)生15-20萬(wàn)m3的廢棄脫硝催化劑。脫硝催化劑主要由釩、鎢、鈦等重金屬構(gòu)成,廢棄后如不加以妥善處理,將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染和資源浪費(fèi),如何對(duì)這部分催化劑進(jìn)行處理是一個(gè)重大問(wèn)題。亟待開發(fā)SCR催化劑回收利用技術(shù),以實(shí)現(xiàn)廢棄催化劑的無(wú)害化處置和資源化利用。