(中國環境保護產業協會脫硫脫硝委員會,北京 100037)
我國脫硫脫硝行業2011年發展綜述
(中國環境保護產業協會脫硫脫硝委員會,北京 100037)
綜述了2011年我國脫硫脫硝行業的發展環境及發展概況;分析了行業發展中存在的主要問題,提出了解決對策和建議。
脫硫;脫硝;行業發展;對策;建議
近些年來,隨著我國社會經濟的快速發展,環境問題也日益突出。硫氧化物、氮氧化物是主要的大氣污染物,嚴重地危害了生態環境和人們的身體健康。根據中國歷年的環境狀況公報,我國近十年二氧化硫的排放量如圖所示。二氧化硫排放量自2006年以來呈下降趨勢,2010年二氧化硫排放量為2185萬t,比2005年下降約14.29%。電力行業是我國二氧化硫排放大戶,根據中電聯統計,2010年,全國火電二氧化硫排放926萬t,比2009年下降2.3%,比2005年降低28.80%,提前1年超額完成“十一五”減排目標;火電二氧化硫排放績效值每kW·h由2005年的6.4g下降到2.7g,實現了國家“十一五”規劃目標,好于美國2009年水平(美國2009年為3.4g/kW·h)。鋼鐵企業和工業鍋爐也是重要的二氧化硫污染源,2008年全國鋼鐵企業二氧化硫排放量為150萬~180萬t,約占全國二氧化硫排放總量的8%;2008年全國燃煤工業鍋爐排放二氧化硫519.1萬多t,占全國二氧化硫排放量的22.2%。
2010年,我國的氮氧化物排放量為2274萬t,主要來源于火電廠、機動車和水泥窯。據中國環境保護產業協會組織的《中國火電廠氮氧化物排放控制技術方案研究報告》的統計分析,2007年火電廠排放的氮氧化物總量已增至840萬t,比2003年的597.3萬t增加了近40.6%,占全國氮氧化物排放量的35%~40%。2010年全國水泥工業排放氮氧化物約200萬t,約占全國氮氧化物排放總量的10%,僅次于火電行業和機動車尾氣排放,位居第三。2008年全國燃煤工業鍋爐排放氮氧化物187.4萬t。我國二氧化硫和氮氧化物排放量巨大,重點行業應承擔起相應的減排責任。

我國2000—2010年二氧化硫年排放量[1]
2011年8月,國務院發布的《“十二五”節能減排綜合性工作方案》中明確提出了“十二五”二氧化硫減排8%和氮氧化物減排10%的約束性指標。這就要求二氧化硫和氮氧化物排放大戶火電廠、鋼鐵行業、水泥廠、燃煤工業鍋爐承擔起相應的減排責任。另外,我國關于二氧化硫和氮氧化物排放的標準也日趨嚴格。2011年7月29日發布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2011),要求二氧化硫的排放限值降低到100mg/m3(重點地區50mg/m3),NOx(以NO2計)的排放限值降低到100mg/m3。《鋼鐵工業大氣污染物排放標準 燒結(球團)》(送審稿)中規定現有企業燒結(球團)設備二氧化硫的排放限值為600mg/m3,新建企業為200mg/m3。《水泥工業大氣污染物排放標準》(GB 4915-2004)規定水泥行業氮氧化物排放限值為800mg/m3,更為嚴格的排放標準正在研究制訂中。工信部頒布的水泥行業準入條件要求,新建或改擴建水泥(熟料)生產線項目須配置脫除NOx效率不低于60%的煙氣脫硝裝置。另外,國家發改委出臺的《國家采取綜合措施調控煤炭和電力價格》規定,自2011年12月1日起,對安裝并正常運行脫硝裝置的燃煤電廠試行脫硝電價政策,每kW·h加價0.8分錢,以彌補脫硝成本增支。由此可見,脫硫脫硝行業發展面臨著機遇與挑戰。
隨著工業的快速發展以及越來越高的環保需求,世界各地現已開發出200多種脫硫技術。其中煙氣脫硫是控制二氧化硫污染最有效和最主要的技術手段。目前主要應用的煙氣脫硫技術包括石灰石-石膏法、海水脫硫法、氨-硫銨法和煙氣循環流化床法。
(1)石灰石-石膏法
主要利用送入吸收塔的吸收劑——石灰石漿液與煙氣接觸混合,煙氣中的二氧化硫與吸收劑漿液中的碳酸鈣以及鼓入的空氣中的氧氣發生化學反應,生成二水硫酸鈣即石膏。
(2)海水脫硫法
主要原理是天然海水中含有大量的OH-、CO2-、3HCO3-等呈堿性的鹽類,利用天然海水的這種特性,脫除煙氣中的二氧化硫。
(3)氨-硫銨法
該脫硫技術是用氨作為吸收劑,在脫除燃煤煙氣中二氧化硫后,可生產出具有高附加值的產品——硫銨。該方法是一種將二氧化硫資源化的符合循環經濟要求的脫硫技術,尤其適宜在燃用中、高硫煤和有穩定氨源地區的燃煤發電鍋爐上應用。
(4)煙氣循環流化床法
該方法是一種半干法煙氣脫硫技術。含硫煙氣和消石灰在循環流化床內充分混合反應,除去二氧化硫等酸性氣體。
2.1.1 火電廠脫硫發展概況
截至2010年底,全國已投運的煙氣脫硫機組超過5.6億kW,約占全國燃煤機組容量的86%,比美國2009年的數據高36%。其中我國五大發電集團公司投運的煙氣脫硫機組共計3.4億kW,約占全國已投運燃煤脫硫機組容量的60.7%。在全國已投運的煙氣脫硫機組中,石灰石-石膏濕法仍是主要采用的脫硫方法,占92%;其余脫硫方法中,海水法占3%,煙氣循環流化床法占2%,氨法占2%,其他方法占1%。2010年累計投運的脫硫工程容量排名前10位的脫硫公司及其采用的脫硫方法如表1所示,由表1中可以看出,石灰石-石膏法作為最主要的脫硫技術的地位不可動搖。

表1 主要脫硫企業及采用的脫硫方法一覽表(按2010年底前累計已投運的脫硫工程容量大小排序)
由于海水煙氣脫硫技術具有系統簡單、維護方便、不需添加脫硫劑、運行費用低等優點,海水脫硫技術也越來越受到濱海電廠的青睞。據不完全統計,全國已有12個燃煤電廠的47套、總裝機容量為21,624MW的機組,先后投運或在建。對于海水脫硫技術,人們普遍關心其排水對海域環境的影響。國內外的相關單位對此進行了大量的調查和研究,研究表明:脫硫后的海水和循環冷卻水混合,并經海水恢復系統調整后,pH值由3.18~3.86恢復到6.94~7.13,符合脫硫海水混合曝氣后pH≥6.8入海的可研要求;脫硫后的入海海水與海水泵房海水(天然海水)相比較,除pH值和水溫外,SS、總鉻、鋅三項指標大于本底值外,COD、砷、銅、鉛、鉻、汞等指標幾無變化。海水煙氣脫硫技術適宜于我國東、南部沿海地區及脫硫后海水排放海域擴散條件良好、燃用含硫量<1%的煤種及200MW及以上新建燃煤發電鍋爐建設煙氣脫硫設施時選用,并要求進入脫硫塔前,煙氣中的含塵濃度<30mg/m3(標態,干煙氣)。
國家發展和改革委員會2005年組織了赴美氨法煙氣脫硫技術的考察,考察報告客觀評價了氨法煙氣脫硫技術的發展情況,提出了此技術在我國應用的可能性及必要性。截止到2009年年底,氨-硫銨法煙氣脫硫技術已在天津堿廠、云南解化集團熱電廠、重慶中梁山煤電集團發電廠、中石化揚子石化有限公司電廠、山東眾泰電力有限公司和廣西田東電廠等18個熱電聯產和燃煤發電鍋爐上得到應用,已建脫硫裝置的處理煙氣量近850萬Nm3/h,年產硫銨超過30萬t。在建裝置的處理煙氣量也超過700萬Nm3/h。其中:廣西水利集團有限公司田東電廠2×135MW火電機組,采用二爐一塔設計,單塔處理煙氣量為110萬Nm3/h的氨法脫硫工程,自2009年8月投運后,運行正常,脫硫效率為96.1%,年產硫銨6.18萬t。
循環流化床煙氣脫硫技術具有耗水量少、設備占地面積小、投資和運行費用低等優點。截止到2009年底的不完全統計,全國已有10余家環保工程公司承接過燃煤發電鍋爐二氧化硫污染治理設施的工程建設。據不完全統計,其應用規模已超過2000萬kW。單臺機組容量也突破原技術政策中規定小于200MW的要求,并已在660MW機組建成一爐兩塔成功應用的實例。
2.1.2 鋼鐵燒結脫硫發展概況
鋼鐵行業是控制燃煤工業爐窯二氧化硫污染的先行者。鋼鐵行業排放的二氧化硫主要來自燒結機,其排放的二氧化硫量占鋼鐵企業排放總量的70%以上(不含燃煤自備電廠產生的二氧化硫量)。由于燒結排放的煙氣量、二氧化硫濃度、水分含量、波動大,成分復雜,增加了二氧化硫的治理難度。對燒結煙氣二氧化硫的控制,主要是通過安裝脫硫設施來完成。截止到2009年5月底,我國已在40臺燒結機上建成燒結煙氣脫硫裝置35套,配用燒結機面積6312m2,占我國燒結機總面積的11.7%,形成年脫硫能力8.2萬t。采用的脫硫技術主要有石灰石-石膏法、煙氣循環流化床法、氨-硫銨法、密相干塔法等。2010年工信部曾組織有關專家對石灰石-石膏法和煙氣循環流化床法煙氣脫硫工程進行了后評估,認為:上述工程針對燒結機煙氣特點,采用改進技術后工藝系統配置完善合理,運行穩定,二氧化硫排放濃度可控制在200mg/m3以下,并具有協同脫除多種其它污染物的能力。
2.1.3 工業鍋爐脫硫發展概況
我國是當今世界工業鍋爐生產和使用最多的國家,截止到2008年底,全國有燃煤工業鍋爐約為48萬臺,總蒸發量約為250多萬t/h,占全國工業鍋爐總臺數和總蒸發量的85%左右,年耗原煤約6.4億t。這些燃煤鍋爐大多分布在城市及其周圍地區,又是低煙囪排放,是影響城市空氣環境質量的主要污染源之一。我國燃煤工業鍋爐煙氣脫硫起步較早,但發展緩慢。目前對城市中小型燃煤工業鍋爐二氧化硫污染防治大多采用以燃氣、燃油以及燃用含硫量較低的原煤替代含硫量較高的原煤的措施;對蒸發量20t/h及以上的大中型燃煤工業鍋爐普遍采用了除塵器和煙氣脫硫裝置串聯工藝,其采用的脫硫工藝有鈣法、鎂法等。例如北京順義區鑫浩供熱中心近三年來新建的15臺45.5MW的燃煤熱水采暖鍋爐,已全部配用袋式除塵器串聯鎂法脫硫裝置,污染物減排效果明顯,除塵、脫硫效率分別達到99.0%和95%以上。除了上述工藝外,一些企業利用鍋爐自身排放的堿性物質、廢電石渣、印染廢水,因地制宜地采用除塵后串聯堿性廢物的“以廢治廢”脫硫工藝,也取得了良好效果。
目前針對控制燃煤NOx排放的脫硝技術主要包括低氮燃燒技術和煙氣脫硝技術兩類。
(1)低氮燃燒技術
主要包括:低NOx燃燒器技術、空氣分級燃燒技術、燃料分級燃燒技術、煙氣再循環技術和循環流化床鍋爐燃燒技術。低氮燃燒技術的脫硝效率僅有25%~40%。
(2)煙氣脫硝技術
該技術是目前世界上發達國家普遍采用的減少NOx排放的方法,其中選擇性催化還原(SCR)技術,脫硝率可達90%以上,已成為國際上火電廠NOx排放控制的主流技術。SCR技術是在特定催化劑的作用下,用氨或其他還原劑選擇性地將NOx還原為氮氣和水,反應溫度一般為300℃~450℃,所以SCR催化劑是SCR的核心,占脫硝成本的40%左右。選擇性非催化還原(SNCR)技術是把含有NHx基的還原劑噴入爐膛溫度為850℃~1100℃的區域后,與煙氣中的NOx進行反應而生成氮氣,在反應過程中沒有催化劑參與。
2.2.1 火電廠脫硝發展迅猛
火電廠是我國氮氧化物排放的第一大戶,占全國氮氧化物排放總量的30%~40%。自《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2003)頒布后,對氮氧化物的控制已引起火電行業的高度重視。根據中電聯的統計,截止到2011年3月底,國內已投運煙氣脫硝機組容量為9689萬kW,約占煤電機組容量的14%;其中,采用SCR法的占93.31%;SNCR法的占6.28%,SCR+SNCR方法的占0.41%。在建、規劃(含規劃電廠項目)的脫硝工程容量超過1.5億kW。
2012年1月1日,隨著《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2011)的頒布以及脫硝電價政策的出臺,新標準較此前要嚴格得多,達到世界上最嚴格的排放標準,這將導致 “十二五”脫硝產業將迎來爆發式增長。
(1)環保部的預測
根據環保部的預測,新標準實施后,到2015年,需要新增煙氣脫硝容量8.17億kW,共需脫硝投資1950億元,2015年需運行費用612億元。到2020年,需要新增煙氣脫硝容量10.66億kW,共需脫硝投資2328億元,2020年需運行費用800億元,按照這個基礎估算,全國每年新增煙氣脫硝容量約1.6億kW,投資為300億~400億元。
(2)中電聯的預測
全國火電廠改造范圍:約有90%的機組需進行脫硝改造,外加新建機組,全國部分發電企業“十二五”期間的脫硝改造機組預測為:華能6000萬kW;大唐4500萬kW;華電4500萬kW;國電5500萬kW等等。
根據估算,全國在“十二五”期間,將有5.69億kW現有機組需要技術改造安裝脫硝裝置;將有2.6億kW新建機組需要加裝SCR脫硝裝置。
僅在2012年,我國就將有7000萬~8000萬kW裝機容量建成或開工建設脫硝裝置,約有160臺鍋爐安裝脫硝裝置,總投資額達100億元。
2.2.2 水泥行業脫硝發展概況
對水泥行業來說,由于GB 4915-2004排放標準中的氮氧化物排放800mg/m3的限值較為寬松,與歐盟等國外水泥企業氮氧化物排放限值500mg/m3有較大差距,并且與實際中新型干法水泥窯的氮氧化物排放普遍在800mg/m3左右基本相當,影響到水泥行業脫硝工程的進展,且不能滿足水泥行業“十二五”規劃明確的氮氧化物排放量下降10%的目標,以及即將修訂頒布的水泥工業大氣污染物排放標準的要求。近期,湖南、山西、廣東、杭州等省市都已下發了水泥生產線實施脫硝的相關文件,必將會大大推進水泥行業氮氧化物的減排和脫硝行業的發展。
2.2.3 工業鍋爐脫硝發展概況
由于我國現行的國家排放標準中對燃煤工業鍋爐氮氧化物尚未提出排放限值的要求,所以從全國范圍來說,燃煤工業鍋爐氮氧化物的控制工作還沒有開展。近年來通過對當前大氣環境污染形勢的分析以及“十二五”環境保護規劃的實施,對燃煤工業鍋爐氮氧化物控制日益引起有關部門和單位的關注,燃煤工業鍋爐氮氧化物的控制工作也有了一些積極的進展。例如,北京西山新干線公司和東南大學聯合在順義區城北集中供熱鍋爐房#3爐(64MW),實施了以鍋爐結構改進+SCR工藝+尿素熱解制氨為技術路線的氮氧化物控制工程,目前運行情況良好,氮氧化物排放濃度可控制在50mg/m3以內,脫硝效率可穩定在90%左右,氨逃逸可低于1ppm。
2.2.4 脫硝催化劑產業發展概況
選擇性催化還原脫硝技術SCR的技術關鍵是催化劑,催化劑占脫硝工程成本的40%,構成了主要的脫硝裝置運行成本。2006年之前,國內的催化劑供應完全依賴國外。伴隨著脫硝產業的推進,國內廠家紛紛組建了自己的脫硝催化劑生產基地,目前國內已經形成了較大的脫硝催化劑生產能力。
(1)“十二五”期間脫硝催化劑需求預測
脫硝催化劑需求方面,“十二五”期間新建 + 技術改造共計建設8.29(2.60+5.69)億kW脫硝容量,按2012—2015年估算,每年的催化劑需求量約為15.6萬m3。
預計“十二五”以后,國內脫硝市場平穩運行,以每年一定的新建機組和在役機組的催化劑更換需求為主,每年新建機組0.5億kW,催化劑需求約為4萬m3/a,更換需求約為12.44萬m3/a,預計到時催化劑再生技術將成熟,一部分(按20%計算)廢棄脫硝催化劑可通過再生的方式再利用,約2.5萬m3/a,三者相抵,每年需求約13.94萬m3/a。“十二五”期間及以后國內脫硝催化劑市場供需預測見表2。

表2 國內脫硝催化劑市場供需預測
(2)國內脫硝催化劑產能調查
據中國環境保護產業協會脫硫脫硝委員會的初步調查統計,國內目前的脫硝催化劑生產廠家可分為二類。第一類是生產線已經投產,已經有了產品應用業績,具備供貨能力的企業,如重慶遠達催化劑制造有限公司、江蘇龍源催化劑有限公司、成都東方凱特瑞環保催化劑有限責任公司、江蘇萬德電力環保有限公司、瑞基(中國)科技發展有限公司、莊信萬豐雅基隆(上海)環保技術有限公司等,已形成約10.3萬m3/a的產能。第二類,一些廠家的脫硝催化劑生產線正在建設,預計到2012年底投產的企業,大約有6.18萬m3/a的產能。兩類企業的產能形成總計16.48萬m3/a。
目前,催化劑廠家的經營狀況苦樂不均,第一類的催化劑廠家瓜分了國內大部分的市場,具體調查情況見表3。

表3 已經投產的國內脫硝催化劑生產廠家(排序不分先后)

表4 將于2012年底投產的國內脫硝催化劑生產廠家(排序不分先后)
目前,我國在脫硝催化劑原材料國產化方面取得了很大進展,采用國產原材料生產的催化劑性能達到了國際先進水平,預計將結束脫硝催化劑原材料鈦白粉進口的局面。國內部分脫硝催化劑原材料生產廠家的調研結果見表5。

表5 國內脫硝鈦白粉主要生產廠家
據不完全統計,前3家鈦白粉廠家的產能足以支撐10萬m3的脫硝催化劑生產。
(3)“十二五”期間脫硝催化劑供需形勢預測
到2012年底,國內脫硝催化劑將形成164,800m3/a總產能,而國內同期的需求預測為15萬~16萬m3/a。綜上所述,在不考慮國外供應商、國內不再增加新的催化劑生產線的條件下,“十二五”期間,國內脫硝催化劑供需總量基本平衡,但是在脫硝建設投產的高峰時段,脫硝催化劑將出現供不應求的狀態。由于各廠家的品牌、業績和市場能力不同,預計催化劑廠家將出現兩極分化的局面,一些廠家的產品將供不應求。而在“十二五”以后,國內催化劑將面臨供過于求的局面。
(1)現有的脫硫技術對燃用中、高硫煤的火電機組難以達到新標準要求
新的《火電廠大氣污染物排放標準》規定二氧化硫的排放限值為100mg/m3,對于含硫量1%的煤,二氧化硫的初始排放濃度約為2000mg/m3,這就要求脫硫設備連續穩定的脫硫效率能達到95%以上;而對于含硫量2%的煤,二氧化硫的初始排放濃度約為4000mg/m3,則要求脫硫設備連續穩定的脫硫效率能達到97.5%以上,目前作為主流脫硫技術的石灰石-石膏法配用于燃用中、高硫煤的火電機組時,難以達到新標準的要求。對現役燃煤機組已采用石灰石-石膏法煙氣脫硫的工程,將面臨大量的技術改造。
(2)鋼鐵燒結脫硫技術尚處于試用階段
在借鑒火電廠煙氣脫硫技術以及國外鋼鐵燒結脫硫技術的基礎上,目前我國投運的鋼鐵燒結脫硫技術主要有石灰石-石膏法、循環流化床法、氨-硫銨法、密相干塔法等,這些工藝投運時間短,多數處于試運行階段,因此這些技術是否與我國鋼鐵燒結(球團)排放的具體情況相適應,急需總結經驗和評估考核。
(3)脫硫石膏的消納問題不容忽視
我國已投運的脫硫工藝中以石灰石-石膏法為主。2010年,我國由脫硫工藝產生的副產品石膏約為5230萬t,比上年增長21.6%。2010年全國脫硫石膏綜合利用率約69%。截至2010年底,燃煤電廠脫硫石膏仍有庫存近8000萬t,部分電廠對過剩的脫硫石膏采取了堆放或丟棄的處理方式,既造成了資源的浪費又污染了環境。由此可見,脫硫石膏的綜合利用問題不容忽視。而由燒結煙氣脫硫產生的副產物成分復雜,其利用途徑還有待于進一步開拓。
(4)對脫硫設施監管不到位
我國的火電廠煙氣脫硫設施均已配備了煙氣在線監測系統,但在實際運行過程中,故障率較高,不能實時準確地反映出脫硫設施的脫硫效果。對鋼鐵企業燒結排放二氧化硫的監管主要采用間斷的監測方式,無法對排放二氧化硫濃度及總量準確監控。
(5)預計脫硫廢水將成為下一個環保監測熱點
脫硫廢水中的高含鹽量、高氯問題,一直沒有得到很好解決。由于環保法規的滯后,脫硫廢水的排放長期沒有得到重視,隨著監管逐步完善,脫硫裝置的運行將逐漸好轉,對二氧化硫排放的關注將轉移到脫硫廢水。
(6)“石膏雨”問題
目前,大部分火力發電廠脫硫系統采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝,取消了氣-氣換熱器(gas-gasheater,GGH)裝置,直接將凈煙氣從煙囪排出,煙囪采用內襯防腐材料,形成“濕煙囪”排放的方案。無GGH裝置的脫硫系統投產后,雖有效避免了GGH的堵塞問題,但由于“濕煙囪”無煙氣再熱措施,排煙溫度較低,吸收塔出口帶有飽和水的凈煙氣在排出過程中部分冷凝形成液滴,煙氣自煙囪口排出后不能有效地抬升、擴散到大氣中,導致取消GGH裝置后煙氣不能迅速消散,特別是當地區溫度、氣壓較低或在陰霾天氣的時間段,煙氣中攜帶的粉塵及液滴聚集在煙囪附近,落到地面形成“石膏雨”或酸雨,對電廠及周邊環境產生污染,甚至腐蝕設備。“石膏雨”是濕法脫硫系統運行中的一個實際問題,應采取必要的技術措施進行解決。
(1)低價中標,缺乏核心技術
為在競標中低價中標,SCR脫硝反應器人為減少催化劑設計用量,違背設計原則,不按照運行工況預留必須的設計裕量,結果是很難保證催化劑充分的化學壽命;某些脫硝項目,缺乏必須的輔助設計手段,不做流場模擬試驗,導致SCR反應器內風速、積灰嚴重不均,催化劑層堵塞,反應器阻力大,機組運行隱患增大;某些脫硝項目,由于設計原因,噴氨管積灰堵塞。某些脫硝反應器偷工減料,鋼結構設計未考慮極端工況代來的極端最大負荷,給機組運行帶來極大的安全隱患。國內電廠普遍缺乏統一的SCR運行維護標準。
(2)脫硝催化劑生產行業發展初期面臨的問題
1)脫硝催化劑行業缺乏統一標準和監管。催化劑各廠家都是按照直接從外方標準翻譯而來的企業標準進行產品檢測,之間差別很大,甚至對于同一檢測指標的定義都有差別,使招標方更無從進行質量判斷和優選;這是催化劑行業亟待解決的問題。
目前,催化劑領域沒有行業的第三方檢測機構,無法對不同技術流派和不同廠家的催化劑質量在統一的評價體系內進行質量評價;在催化劑招標中,缺乏專業的評價機構,對于某工程實際所需的催化劑量根本無概念性認識,導致催化劑用量完全由催化劑廠家說了算,而各廠家報價和用量往往差別很大,使業主無從判斷工程催化劑的合理用量,容易使不法廠商以低價中標獲利,最終貽誤和損害了脫硝工程建設。
2)國產催化劑生產核心技術、原材料嚴重依賴國外,成本較高。我國目前的脫硝催化劑生產,催化劑配方、生產工藝全部是依靠引進國外廠家技術,并購買國外的原材料,在國內生產制成。由于外商控制了催化劑主要原材料的供應,導致催化劑價格居高不下,這成為國內脫硝催化劑面臨的主要問題。
與國外燃煤機組相比,我國電廠燃煤煙氣的特點是高灰、高鈣、高硫,粉塵含量最高達到50g/Nm3以上,催化劑很容易產生嚴重的磨損,導致催化劑機械壽命大大降低。因此引進國外技術和原材料生產的脫硝催化劑面臨著如何適應國內煙氣條件的問題。
3)個別廠家存在產品質量不穩定問題。由于催化劑配方、生產工藝全部是引進國外廠家技術,一些企業技術力量嚴重不足,造成催化劑產品質量不穩定。
4)SCR催化劑造價高,再生困難。我國目前應用于脫硝技術催化劑的原材料仍主要依賴進口,致使脫硝運行成本較高。使用中的催化劑因燒結、堵塞、磨蝕和化學中毒等原因失活,SCR催化劑的使用壽命一般為3~5年。對失活催化劑進行再生處理既可以降低SCR系統的成本,又可避免催化劑的拋棄處理對環境造成的危害。我國SCR催化劑的再生處理目前還處于實驗室研究階段,技術尚未成熟,不能滿足行業發展的需求。
5)缺乏針對水泥行業脫硝的催化劑。水泥行業生產工況和煙氣性質與火電行業有很大的差別,當使用SCR技術進行脫硝時,水泥分解爐中的生料對NOx的一些基本反應有明顯的催化作用,煙氣中的高濃度顆粒物會阻塞催化劑,堿性物質(CaO等)會引起催化劑的中毒。針對水泥行業的具體情況急需開發新型脫硝SCR催化劑。
6)水泥脫硝行業缺乏相關的政策法規和標準體系。我國水泥廠煙氣脫硝產業剛剛起步,有關技術標準和規范正在制訂中。國內目前執行的《水泥工業大氣污染物排放標準》(GB 4915-2004)規定的氮氧化物排放限值不能滿足對水泥行業氮氧化物減排要求,與其配套的技術經濟政策也需進一步完善。
(1)加強技術創新,開展高效脫硫和脫硝技術研究加強高效的脫硫技術,尤其是適用于燃用中、高硫煤火電機組的脫硫技術和多種污染物協同控制技術的開發。研究增效的石灰石-石膏濕法脫硫技術以滿足新排放標準的要求。開展針對水泥行業的催化劑研發。加大對催化劑作用機理、中毒、再生等關鍵技術的研發力度。
(2)因地制宜,因爐制宜,選擇合適的脫硫技術
根據不同地區燃用不同煤質以及不同爐型的要求有針對性的選擇脫硫技術。對于燃用中、高硫煤的火電廠且氨源豐富的地方,可選用脫硫效率高的氨法。在缺水、環境容量大的地區和煙氣中SO3含量高的火電機組可考慮采用循環流化床脫硫技術。對20t/h(14MW/h)及以上的燃煤工業鍋爐應優先選用先除塵后脫硫技術,并鼓勵利用鍋爐房所在單位排放的堿性水、堿性物(如印染廢水、造紙白泥、電石渣等)進行“以廢治廢”的脫硫工藝。
(3)提高脫硫副產品的綜合利用率
針對我國目前脫硫石膏庫存量大的問題,應制訂鼓勵脫硫副產物——石膏綜合利用的經濟政策,限制天然石膏的過度開采。加強脫硫石膏工業化應用的研究開發和示范推廣,延伸脫硫副產品綜合利用的產業鏈。將脫硫石膏資源化利用是發展生態經濟的重大舉措。
(4)繼續推進脫硫特許經營,加強脫硫設施建設與運行的全過程監管
特許經營是保障脫硫設施建設和運行質量的機制性措施,應在已有工作的基礎上積極推進煙氣脫硫特許經營,不斷完善污染物治理的市場機制。新建和改造的火電廠、鋼鐵企業和工業鍋爐脫硫設施要安裝在線檢測設備,并與當地的電網公司、環保部門聯網,對脫硫設施的運行效果實現實時準確的監控。
(5)完善水泥工業脫硝相關的標準體系,并推出適當的經濟政策
加快水泥工業氮氧化物排放標準、技術政策、應用指南的制修訂工作。借鑒發達國家現有的標準,合理確定水泥工業新的氮氧化物排放標準,并有序推進。在經濟政策方面,可以借鑒對燃煤電廠的環境經濟政策,對實施脫硝改造的企業給予脫硝投資補貼及水泥產品銷售稅收適度減免政策,調動企業積極性,促進水泥行業氮氧化物減排的快速發展。■
China Development Report on Desulfurization and Denitration Industry in 2011
(Desulfurization and Denitration Committee of CAEPI, Beijing 100037, China)
X324
A
1006-5377(2012)06-0020-07