碳達峰、碳中和目標下煙氣污染治理領域的發展方向

7 月13 日，由生態環境部、北京市人民政府、中國國際商會等部門及行業組織共同支持，中國環境保護產業協會主辦的第十九屆中國國際環保展覽會及2021 環保產業創新發展大會在京開幕。展覽和大會以“凝心聚力‘十四五’，產業發展新征程”為主題，圍繞“十四五”深入打好污染防治攻堅戰和碳達峰、碳中和背景下環保產業的發展機遇與發展趨勢進行深入交流。

2021 環保產業創新發展大會主論壇安排了最新環保政策解讀、產業創新發展思路、技術趨勢預測等主旨報告，并邀請了參會嘉賓開展減污降碳和創新創業主題對話。圍繞“雙碳”背景下環保產業相關政策、城鎮污水處理廠低碳運行、工業煙氣和VOCs 深度治理、固廢行業創新發展與投融資、土壤與地下水修復市場機遇等產業熱點設置了分論壇。

7 月13 日下午，中國環境保護產業協會脫硫脫硝委員會、電除塵委員會和袋式除塵委員會聯合承辦了“碳中和背景下燃煤及爐窯煙氣減污降碳技術論壇”。我國煙氣污染治理領域的專家學者，高校、研發機構及企業代表等近300 人通過線上及線下的方式參加了會議。電力、鋼鐵等行業作為碳排放重點行業，對于我國完成碳達峰目標具有重要作用。面對碳達峰、碳中和帶來的能源革命，燃煤煙氣治理行業應積極應對。

論壇由中國環境保護產業協會脫硫脫硝委員會副主任委員兼秘書長路光杰主持，中國環境保護產業協會脫硫脫硝委員會主任委員劉藝、中國環境保護產業協會袋式除塵委員會副主任委員兼秘書長姚群、中國華能集團有限公司華能清潔能源技術研究院院長肖平、國能龍源環保有限公司綜合能源事業部副總經理姚宣、中晶環境科技股份有限公司事業部總經理夏經亮、昆岳互聯環境技術（江蘇）有限公司副總經理周必華、東北大學教授柳靜獻、西安西礦環保科技有限公司董事長陳貴福、廈門綠洋環境技術股份有限公司董事長謝友金等業內專家分別圍繞會議主題做了專題報告。

本次論壇為政府和企業、高校、科研院所之間搭建了技術交流和協作平臺，從區域排放特點、政策、技術和產業發展模式等方面進行了積極的交流和探討，以期為區域內大氣環境質量改善、綜合能源服務做出貢獻。

中國環境保護產業協會脫硫脫硝委員會主任委員劉藝

2020 年9 月22 日，國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上發表了重要講話，宣布中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現碳中和。之后，習近平主席又多次在重要講話中提到“碳達峰目標與碳中和愿景”，充分體現了中國不斷加強生態環境保護、推動實現綠色發展、共建人類命運共同體的堅定決心。電力、鋼鐵等行業是碳排放重點行業，這些行業的燃煤煙氣治理也是大氣環境治理的重點工作，面對碳達峰、碳中和帶來的能源革命，燃煤煙氣治理行業應積極應對。

中國環境保護產業協會袋式除塵委員會副主任委員兼秘書長姚群

技術進步和市場需求賦予了袋式除塵新的功能。實踐證明，在袋式除塵的同時，可以附帶脫除SO2和Hg 等重金屬。除此之外，濾料在過濾的同時還可以脫除二噁英、NOx、VOCs 等。在“雙碳”時代袋式除塵必將會發揮更大的作用。袋式除塵會往超低方向發展，所謂超低就是5 毫克要常態化，特殊的時候可能要達到1 毫克，甚至是微克級。袋式除塵的阻力穩定降到500—600Pa，對于低碳來講是非常有益的。袋式除塵在280℃—350℃進行過濾，主要是為了協同脫硝。袋式除塵可將濾料附載催化劑后實現脫硝、脫二噁英、脫VOCs，還可實現除塵器、脫硫、脫CO等一體化的集成。目前袋式除塵器都是零散部件到現場安裝的，未來一定會發展成塊裝化、標準化、模塊化。數字制造就是濾料發展裝備加工的智能制造、數字化、自動化。智慧系統就是整個系統無人值守，充分運用大數據和云傳輸技術。

“雙碳”時代袋式除塵技術的突破點可能在于原料氣和工業氣的超低排放；抗結露、抗水霧高溫高濕氣體過濾；殺菌消毒一起完成的空氣過濾；無焊接塊裝化袋式除塵設備；場地受限的時候立式袋式除塵可能應運而生。

中國華能集團有限公司華能清潔能源技術研究院院長肖平

在后超低排放時代，污染物控制技術發展趨勢主要為：從單個污染物脫除向多污染物一體化脫除發展；從超低排放向近零排放發展，不僅有SO2、NOx、粉塵的近零排放，還有CO2、重金屬、VOCs 等污染物的近零排放。在垃圾焚燒、生物質電站、污泥摻燒等領域，迫切需要治理重金屬、二噁英、VOCs 的新技術出現。COAP（低溫法污染物一體化脫除）技術在零度或低溫下可實現污染物的一體化脫除。在低溫環境下，氮氧化物可被某些吸附介質高效氧化后吸附脫除，對二氧化硫的吸附脫除能力也提高了7—8 倍。經處理后的煙氣中的SO2和NOx排放濃度低于1mg/Nm3、粉塵排放濃度低于2mg/Nm3，SO3、汞、HCl 和VOCs 的脫除率高于97%，廠用電率新增約2%。

針對COAP 技術，華能集團建立了氮氧化物低溫氧化吸附理論，主要成果發表于《自然》雜志上，并擁有50 多項發明專利。“十四五”期間，華能集團將積極推動COAP技術在供熱、燃氣、垃圾、鋼鐵、工業窯爐等領域的示范和推廣，爭取實現60 萬等級的應用業績。

國能龍源環保有限公司綜合能源事業部副總經理姚宣

“雙碳”背景下電力環保企業該何去何從，我們認為綜合能源服務可能是一條路徑。新能源發電比例大幅度提高后，燃煤電站主要體現了三個功能：第一個是動脈功能，電廠除提供電、熱兩類產品外，還要給城市重點功能區域、工業園區、大型樓宇提供冷、氣、水等綜合能源產品；第二個是靜脈功能，電廠為地方政府和企業消納廢水、廢氣、固廢等廢棄物，提高城市的清潔程度；第三個是增值服務功能。

我們提出了燃煤電站綜合能源服務的五類場景：（1）集中供應冷、熱、氣、水；（2）多年后燃煤電站可能發展成儲能基地，提供光伏、儲能、氫等新能源；（3）成為電力直供中心，如電廠內設發電站和充電樁；（4）廢棄物處置利用和廢氣回收利用；（5）與產業園區的多能互補，如二氧化碳的捕獲、利用與封存，H2與CO2制甲醇等。

目前，燃煤電站已有多個綜合能源服務的案例。國能常州電廠協同處置常州市30%的市政污泥，電廠得到了利用小時數的補貼。天生港電廠將多余的蒸汽變成壓縮空氣，通過管網將壓縮空氣輸送到下游用戶，既減少了下游企業的重復投資，又提高了電廠的深度調峰能力。廊坊電廠將閑置的200 畝土地規劃成一個冷庫和一個冷鏈并直接供電，解決了能源需求的同時支撐了整個京津冀冷鏈的需求。

中晶環境科技股份有限公司事業部總經理夏經亮

中晶環境關于高爐煤氣的精脫硫解決方案分為三個部分：第一部分是預處理單元，最主要的目的是脫氯，氯在煤氣中容易對管道、設備造成腐蝕，并且氯容易造成水解劑中毒；第二部分是水解單元，市面上水解單元的原理基本上都是一致的，只不過各家水解劑配方有一些差異；第三部分是吸收單元，該單元是對硫化氫進行吸收，我們采用鐵跟硫化氫反應生成硫化鐵，把硫固化下來。經精脫硫后，高爐煤氣中的H2S 可達到0.03ppm、SO2可達到0.05ppm。

中晶環境有四大技術，分別是：整體工藝、水解劑、吸收劑、吸收塔的設計。現有高爐原來都沒有考慮過精脫硫，場地比較窄，中晶環境吸收塔的設計就是盡量少占地面積，盡量減少阻力，阻力損失大會給煤氣后端輸送帶來問題。

昆岳互聯環境技術（江蘇）有限公司副總經理周必華

圍繞降低脫硫脫硝除塵裝置運行的物耗和能耗，昆岳互聯提出了邊緣智控技術。

邊緣智控一體機設置在現場靠近設備的一側，邊緣智控一體機和DCS、PLC 都是平行控制的，通過算法直接跨過DCS 某一段的邏輯進行精準的調節以及控制，其與DCS常用的OPC SERVER 進行通訊，不影響現場其他設備的運行。

邊緣智控技術有幾個創新點：提升脫硫脫硝、除塵效率的同時降低了運行成本，主要是從降低物料消耗及電能消耗方面降低運行成本的；對原有的DCS、PLC 控制不進行任何改變，同時保證所有數據不出廠，整個數據存儲在本地。

在現場對整個環保設施的運行進行規范化和智能化的提升，讓現場運維人員、巡檢人員、檢修人員的操作越來越規范化，維護更加簡單。在電力、鋼鐵、化工行業的相關應用案例表明，使用邊緣智控技術可使物料消耗量下降10%左右，電耗以及蒸汽消耗可下降6%左右，系統運行比原來更加穩定。

東北大學教授柳靜獻

碳捕集背景下，袋式除塵濾料的改進主要可以從以下幾方面考慮：基于納米纖維膜表層的超低濾料；永久極化處理提升細粒子吸附效果；靜電-過濾雙效機理實現全譜徑顆粒物高效捕集。

我國目前工業煙塵排放標準為20mg/m3或30mg/m3，對標美國和歐盟標準，但實際上我國許多行業和地區采用更為嚴苛的5mg/m3或10mg/m3標準。符合排放標準的工業煙氣用于直接碳捕集時，顆粒物濃度就顯得很高，會嚴重污染吸收法中的液體，引起污泥二次污染、副產品雜質過高、工藝成本增加；污染并覆蓋吸附法中吸附劑，導致其中毒、性能下降和過早失效；阻塞膜分離法中膜表面微孔，導致阻力升高、性能降低、能耗增加。如為了碳捕集再專門設立一道顆粒物凈化工序，達到碳捕集氣體要求的濃度低于1mg/Nm3，則會造成工藝的重疊與浪費。

濾料纖維直徑越細，捕集效率越高。納米纖維膜作為濾料迎塵表層可實現對易逃逸超細粒子的高效捕集。永久極化處理技術可使材料在嚴苛的工業環境下自發生電，對超細顆粒保持長期的靜電吸附效果，實現靜電吸附-纖維過濾的雙效捕塵，從而滿足直接碳捕集煙氣的潔凈度要求。

西安西礦環保科技有限公司董事長陳貴福

水泥窯SCR 脫硝路線的首要條件就是溫度，在水泥窯尾出口有一個280℃—350℃的溫度區間，粉塵濃度較高，粉塵密度較小，還含有氧化鈣、氧化鈉、氧化鉀。我們提出高溫電除塵加SCR 一體化的路線，重點解決了陰陽極板熱膨脹等難題。噴氨系統通過高溫電除塵器使氨氮混合更加均勻，更好地提高了后端SCR 反應器的效率，提高了后端余熱鍋爐換熱效率，大大減小后端高溫風機的磨損。

河南登封宏昌水泥集團日產5000t 的窯尾上使用我們的高溫電除塵器和SCR 脫硝技術，目前已經運行近三年，投產后氨逃逸小于3ppm，運行非常穩定、可靠。第三方檢測結果顯示，除了氮氧化物、氨逃逸都能夠達標外，除塵效率也達79.8%。

未來高溫電除塵器技術將在高溫煤熱解多聯產、垃圾焚燒發電飛灰減量領域進行拓展。

廈門綠洋環境技術股份有限公司董事長謝友金

鋼鐵燒結治理主要的技術難點是絕大部分顆粒物濃度沒有辦法控制在30mg/m3以下，很多情況下顆粒物濃度都在50—100mg/m3。

我們已經擁有超過15 臺電除塵器顆粒物排放濃度低于10mg/m3的超低排放案例，這些案例的特征如下：

（1）解決了除塵器氣流分布問題，我們用專利技術在煙道與喇叭口銜接的位置安裝湍流器，使第一電場的收塵效率達到90%。

（2）解決了二次揚塵的問題，通過多層保護實現穩定運行，給電除塵器長期超低排放提供了技術支持。

（3）最核心的是三相高效脈沖節能電源，我們利用三相原理，獲得非常高的平均電壓，形成了不同的波形，可以根據粉塵的特征形成梯度升高的供電趨勢來匹配電廠的供電特性和粉塵荷電的要求。

（4）實現整個陰陽極系統的精密配合，采用小風機供電、頂部電磁振打的技術，實現靜電和振打持續動態配合。

（5）采用互聯網技術，不分地域快速做出判斷。由技術、生產各個部門組成專家團隊，現場出現任何問題，團隊都能及時做出研判，找出解決方案或者及時給出處理意見。

這些工程應用案例可以證明，實現電除塵器超低排放是沒有問題的。