整治工業(yè)廢氣 國產(chǎn)裝備大有可為

文/小聶

整治工業(yè)廢氣 國產(chǎn)裝備大有可為

文/小聶

工業(yè)廢氣的排放作為大氣污染的主要源頭之一，一直以來受到各方面的廣泛關(guān)注。面對(duì)嚴(yán)峻的形勢(shì)，工業(yè)廢氣的綜合治理迫在眉睫。在傳統(tǒng)工藝與新技術(shù)的協(xié)同作用下，工業(yè)廢氣處理技術(shù)將邁上新的臺(tái)階。

2014年初，北京、天津、河北及內(nèi)地中東部地區(qū)持續(xù)出現(xiàn)霧霾，導(dǎo)致部分城市達(dá)到嚴(yán)重污染。其中北京有36家企業(yè)被要求停產(chǎn)，為減少工業(yè)廢氣排放。

近幾年，我國大氣污染情況不容樂觀，城市霧霾天氣逐年增加。大氣污染物主要來源于排放到空氣中的大量工業(yè)廢氣、燃煤煙塵以及汽車尾氣。城市的飛速發(fā)展導(dǎo)致大量能源集中消耗、污染物集中排放，其中工業(yè)廢氣的排放占有相當(dāng)大的比重。根據(jù)有關(guān)報(bào)告顯示，京津冀強(qiáng)霾的主要原因之一是北京周邊地區(qū)工業(yè)廢氣污染影響了北京的空氣質(zhì)量。工業(yè)廢氣的超標(biāo)排放不僅污染環(huán)境、對(duì)人體健康也有很大的危害，更加影響天氣氣候，破壞原有的生存環(huán)境。面對(duì)嚴(yán)峻的形勢(shì)，工業(yè)廢氣的綜合治理迫在眉睫。

整治“污染大戶”寄望新技術(shù)

工業(yè)廢氣的種類很多，其中電力工業(yè)、冶金工業(yè)的主要污染源為燃煤產(chǎn)生的煙塵、SO2（及含硫化合物）和NOx等。在我國，燃煤發(fā)電無論在裝機(jī)容量還是發(fā)電量上都占據(jù)有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而其他工業(yè)生產(chǎn)過程中燃煤供能也是極為普遍的，為此，在工業(yè)企業(yè)安全經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，要堅(jiān)持綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展，尤其燃煤廢氣的污染排放要特別重點(diǎn)整治。

在“十一五”大氣污染物控制中，電力工業(yè)取得了很大的成就，其中煙塵、二氧化硫控制達(dá)世界先進(jìn)水平。但隨著GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及特別排放限值、GB3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》、《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》等環(huán)保法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，相關(guān)工業(yè)行業(yè)要?jiǎng)?chuàng)新發(fā)展國際先進(jìn)水平的環(huán)保技術(shù)，更要努力把先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，并將已成熟的技術(shù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，全面推動(dòng)除塵、脫硫和脫硝技術(shù)及其裝備的改造和升級(jí)，實(shí)現(xiàn)燃煤廢氣向綜合治理、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)方向發(fā)展。

治理燃煤廢氣首先要從源頭抓起，燃煤鍋爐的改造是關(guān)鍵。如何提高鍋爐的熱效率、減少廢氣排放一直是研究的重點(diǎn)。今年7月，政府部門發(fā)布了新修訂的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，新標(biāo)準(zhǔn)在原標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上規(guī)定了燃煤鍋爐的煙塵、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物的排放限值分別為20mg/m3、100mg/m3、150mg/m3、0.03mg/m3，相關(guān)限值比國家特別排放限值要求進(jìn)一步嚴(yán)格了25%以上。這督促企業(yè)需要保持對(duì)鍋爐的整改和技術(shù)創(chuàng)新勢(shì)頭，使鍋爐煙氣排放量一降再降。調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格特種設(shè)備的質(zhì)量、規(guī)格和排放標(biāo)準(zhǔn)有利于工業(yè)廢氣的減排治理。

在燃煤廢氣中，氮氧化物/NOx是危害性首屈一指的產(chǎn)物，脫硝處理技術(shù)也十分成熟。目前我國的脫硝技術(shù)主要以低氮燃燒和煙氣脫硝相結(jié)合的方法為主。其中低氮燃燒的技術(shù)的投資和運(yùn)行費(fèi)用低，是控制NOx最經(jīng)濟(jì)的手段。SCR是技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，能從根本上控制氮氧化物的排放。其脫硝效率通過調(diào)整催化劑層數(shù)能穩(wěn)定達(dá)到60%～90%。與低氮燃燒相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)100mg/m3及更低的排放要求。而SNCR常用于鍋爐爐膛，將NOx排放量降至大約200mg/m3。但隨著鍋爐容量的增大，其脫硝效率會(huì)降低。另外還有一些正在研發(fā)中的新技術(shù)，如脫硫脫硝一體化技術(shù)、低溫SCR技術(shù)、炭基催化劑（活性焦）吸附技術(shù)等。

脫硫技術(shù)是與脫硝技術(shù)并駕齊驅(qū)的重要廢氣處理過程，火電行業(yè)主要以石灰石石膏濕法脫硫?yàn)橹鳌Ｍㄟ^多年來對(duì)脫硫工藝化學(xué)反應(yīng)過程和工程實(shí)踐，以及設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累、不斷改進(jìn)，在脫硫效率、運(yùn)行可靠性、運(yùn)行成本等方面有很大的提升，技術(shù)基本穩(wěn)定成熟。目前正處于高效率、高可靠性、高經(jīng)濟(jì)性、資源化、協(xié)同控制新技術(shù)的研發(fā)、示范、推廣階段。

由于新標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求，現(xiàn)如今單靠傳統(tǒng)的濕法脫硫技術(shù)難于實(shí)現(xiàn)，需采用新技術(shù)，如已得到應(yīng)用的單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)技術(shù)，正在開發(fā)的活性焦脫硫技術(shù)等。對(duì)現(xiàn)役的“存量”機(jī)組，要求的排放限值為50～200mg/m3、高硫煤地區(qū)為400mg/m3，且已經(jīng)開始實(shí)施。

PM2.5是指環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5μm的細(xì)顆粒物，其粒徑小，面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)（如重金屬、微生物等），且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，因而對(duì)人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。減少PM2.5的排放可利用ESP、BP和電袋等高效除塵設(shè)施減少其一次顆粒物的排放，也可利用高效脫硫設(shè)施和脫硝設(shè)施減少易在大氣中形成PM2.5的前體污染物，或是在濕法脫硫設(shè)施后建設(shè)煙氣深度凈化設(shè)施。

總體而言，燃煤廢氣污染的整治需要向高性能、高可靠性、高適用性、高經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展，各種污染物綜合治理、協(xié)同控制。

催化燃燒裝置成治理廢氣“好幫手”

“十一五”以來，國家和地方政府部門都加大了對(duì)有機(jī)廢氣治理的力度，努力推進(jìn)新技術(shù)和新材料的研發(fā)應(yīng)用。有機(jī)廢氣主要產(chǎn)生于化工行業(yè)、玻璃工業(yè)、水泥行業(yè)中，是可揮發(fā)、結(jié)構(gòu)形成復(fù)雜的有害氣體。目前，我國工業(yè)VOC廢氣治理率＜10%，且VOC提標(biāo)潛力巨大，在政策帶動(dòng)下2013～2015年VOC治理行業(yè)將迎來50%～80%CAGR（復(fù)合年均增長(zhǎng)率）爆發(fā)式增長(zhǎng)，需求可能超過3000億。

國內(nèi)有機(jī)廢氣治理主要運(yùn)用我國自主研發(fā)的催化燃燒裝置，該裝置目前已成為我國VOCs（揮發(fā)性有機(jī)化合物）治理的主要技術(shù)之一。由于技術(shù)簡(jiǎn)單易行、運(yùn)行費(fèi)用低，在濃度低且風(fēng)量大的有機(jī)廢氣治理中應(yīng)用普遍，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展了顆粒活性炭吸附濃縮—催化燃燒集成裝置和活性碳纖維吸附濃縮—催化燃燒集成裝置。在此期間以引進(jìn)吸收為主，通過技術(shù)改進(jìn)和提高，蓄熱燃燒技術(shù)（RTO、RCO）也得到了廣泛的應(yīng)用。吸收凈化技術(shù)目前在一些無機(jī)廢氣的凈化方面有所應(yīng)用，在有機(jī)廢氣凈化方面也進(jìn)行了一些嘗試，而生物凈化技術(shù)在除臭等領(lǐng)域也表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。

吸附濃縮—催化燃燒集成裝置、催化燃燒技術(shù)、熱力焚燒技術(shù)和吸附回收技術(shù)已成為目前治理的主流技術(shù)。但是VOCs其種類繁多、性質(zhì)各異，所涉及到的污染行業(yè)、工藝過程眾多，污染氣體的排放情況（溫度、壓力、污染物種類和性質(zhì)、含塵量及粉塵性質(zhì)等）差異很大，其特殊性決定了單一的治理技術(shù)不可能滿足所有排放廢氣的治理要求，具體情況具體分析，還要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用范圍來選擇不同的治理技術(shù)。

近年來VOCs治理新技術(shù)的研究開發(fā)得到了不斷發(fā)展，主要方式是開發(fā)新的材料來提高和改進(jìn)有機(jī)廢氣處理技術(shù)，并且研究開發(fā)重點(diǎn)優(yōu)化和集成技術(shù)，得到一定成果，如分子篩轉(zhuǎn)輪吸附濃縮技術(shù)、生物凈化技術(shù)、等離子體凈化技術(shù)、光催化技術(shù)、離子液吸收技術(shù)等。

煙塵粉塵等顆粒物治理技術(shù)較成熟

煙塵、粉塵等顆粒物作為城市霧霾的首要因素，在工業(yè)廢氣處理中需要特別注意。目前較為成熟的除塵技術(shù)有以下幾種。

首先最常用的為電除塵技術(shù)，它具有應(yīng)用廣泛，國際先進(jìn)，凈化效率高的優(yōu)點(diǎn)。但由于電除塵器對(duì)粉塵有一定的選擇性，使設(shè)備除塵效率收到限制，于是便出現(xiàn)了一些改進(jìn)創(chuàng)新技術(shù)，如高頻電源、煙塵凝聚技術(shù)、煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)、低低溫電除塵技術(shù)、移動(dòng)電極電除塵技術(shù)等。

其次，袋式和電袋復(fù)合除塵技術(shù)在近年來發(fā)展飛快，相比于電除塵技術(shù)，它的除塵效率更高且適用范圍更廣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且造價(jià)低廉，具有十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。目前該技術(shù)正處于總結(jié)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)、規(guī)范發(fā)展的階段。

濕式電除塵技術(shù)的工作原理與傳統(tǒng)干式電除塵相似，依靠靜電力是塵埃分離，所不同的是濕式電除塵的工作環(huán)境為一干一濕，其裝置通常布置在濕法脫硫設(shè)施的尾部。由于其處理的是濕法脫硫后的濕煙氣，能有效捕集煙氣中的細(xì)顆粒物及易在大氣中轉(zhuǎn)化為PM2.5的前體污染物、石膏液滴、酸性氣體、重金屬汞等，實(shí)現(xiàn)煙塵≤10mg/m3及煙氣多污染物的深度凈化。

低成本清潔能源受青睞

隨著世界各國日益增長(zhǎng)的能源需求和環(huán)保觀念的逐漸深入，清潔能源的推廣使用已然成為世界的必然趨勢(shì)。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國已經(jīng)成為了全球清潔能源投資第一大國，使用清潔能源不僅能夠保護(hù)環(huán)境，減少污染物的排放，更具有十分客觀的經(jīng)濟(jì)效益。

在我國的清潔能源項(xiàng)目中，光伏發(fā)電技術(shù)近年來發(fā)展迅速，其特點(diǎn)是可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、不污染環(huán)境、能獨(dú)立發(fā)電又能并網(wǎng)運(yùn)行，受到各國企業(yè)組織的青睞，具有廣闊的發(fā)展前景。在政府政策的推動(dòng)下，光伏產(chǎn)業(yè)和光伏應(yīng)用實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，并且太陽能發(fā)電確實(shí)做到了零污染零排放。

而風(fēng)能、水能的利用也可達(dá)到抑制工業(yè)廢氣排放的目的，設(shè)備成本較發(fā)電機(jī)設(shè)備低。近日，山東電網(wǎng)清潔能源裝機(jī)達(dá)到660萬千瓦標(biāo)志著其風(fēng)力發(fā)電已形成規(guī)模，按照其初步規(guī)劃，到2015年，山東風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到800萬千瓦，其中陸上風(fēng)電裝機(jī)600萬千瓦，海上風(fēng)電裝機(jī)200萬千瓦。山東電網(wǎng)為清潔能源機(jī)組科學(xué)調(diào)控和并網(wǎng)發(fā)電奠定了基礎(chǔ)。但是，風(fēng)能和水能的使用受到環(huán)境和地勢(shì)地形的影響，投入生產(chǎn)需要綜合考慮。

燃煤污染作為工業(yè)廢氣的污染源頭，這個(gè)問題一直困擾著我們。然而，神華國華三河電廠1號(hào)35萬千瓦機(jī)組“近零排放”環(huán)保改造于近日通過驗(yàn)收，改造后的燃煤機(jī)組污染物排放將達(dá)到燃?xì)鈾C(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)。神華國華電力研究院總經(jīng)理孫平曾表示：“如果我國燃煤機(jī)組都進(jìn)行‘近零排放’環(huán)保技術(shù)改造，全國的粉塵排放量將降低95%、二氧化硫排放將降低94%、氮氧化物排放將降低92%。煤炭成為清潔能源便不再是夢(mèng)想。”該項(xiàng)技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了將煤炭轉(zhuǎn)化為清潔能源的目標(biāo)，燃煤廢氣的污染即將成為歷史。

一些正在研發(fā)的新型能源也正在悄悄走近我們的生活，地?zé)崮堋⒖扇急㈨搸r氣等，這些有待開發(fā)的清潔能源又是一種新的嘗試，地?zé)崮芏竞媾晚搸r氣的開發(fā)利用已經(jīng)應(yīng)用投產(chǎn)。

此外，政府有關(guān)部門和生產(chǎn)企業(yè)對(duì)新能源汽車的生產(chǎn)和推廣宣傳力度也日益加大，新的技術(shù)改變汽車原有的驅(qū)動(dòng)方式和燃料消耗類型，減少車輛的尾氣排放，降低城市空氣污染程度。

應(yīng)對(duì)環(huán)境污染的愈演愈烈和全球性的能源危機(jī)，清潔能源的普及使用無異為我們打開了新的思路。

工業(yè)廢氣還須綜合治理

工業(yè)廢氣的綜合治理并不代表一味的關(guān)、停、減少，堵不如疏，若是將被視為大氣污染罪魁禍?zhǔn)椎墓I(yè)廢氣科學(xué)轉(zhuǎn)化為有循環(huán)價(jià)值的合成氣體，或是從廢氣中分離出可利用氣體，將會(huì)真正的實(shí)現(xiàn)變廢為寶。

早在去年，日本研究開發(fā)出了一種新材料，這種晶體能選擇性地吸附和捕捉氣體中的一氧化碳分子，能夠從鋼鐵廠的廢氣等混合氣體中提純一氧化碳。研究小組利用這種新材料，成功從一氧化碳和氮?dú)獾幕旌蠚怏w中分離出了一氧化碳。而在一氧化碳濃度很低的混合氣體中反復(fù)操作，可分離出濃度達(dá)到90%以上的一氧化碳?xì)怏w。通過此種方法得到的一氧化碳?xì)怏w又可投入到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，降低污染又經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

近日，我國首套焦?fàn)t氣制合成天然氣裝置成功投產(chǎn)，并網(wǎng)輸氣。該裝置年產(chǎn)合成天然氣1億立方米，可實(shí)現(xiàn)年減排二氧化碳20萬噸，開辟了我國重污染工業(yè)廢氣制備清潔能源的新途徑。經(jīng)過技術(shù)研發(fā)和加工，我國已可以將焦?fàn)t氣為甲烷濃度大于88%的合成天然氣，實(shí)現(xiàn)廢棄物零排放。該項(xiàng)目每年可減排焦?fàn)t氣2.4億立方米、二氧化碳20萬噸、粉塵總量10噸，可替代燃煤145萬噸，實(shí)現(xiàn)年銷售收入2.5億元、利潤6 000萬元。

與開發(fā)清潔能源相比，將廢棄提煉、分離、轉(zhuǎn)化成潔凈能源具有現(xiàn)實(shí)意義，可操作性強(qiáng)，且成效顯著。我國也正在努力研發(fā)多種工業(yè)廢氣的轉(zhuǎn)化使用方案，力爭(zhēng)使“廢”氣處理不再“費(fèi)”。

基礎(chǔ)性工業(yè)行業(yè)的確普遍存在廢氣污染問題，但它們也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要條件和保證，面對(duì)資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)退化的嚴(yán)峻形勢(shì)，以及生態(tài)文明建設(shè)的國家需求，必將按照國家大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃，長(zhǎng)期承擔(dān)大氣污染物控制的減排重任。對(duì)工業(yè)廢氣的綜合治理要長(zhǎng)期進(jìn)行，加大整治的決心和力度，還人們一個(gè)藍(lán)天！