碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下煙氣污染治理領(lǐng)域的發(fā)展方向

7 月13 日，由生態(tài)環(huán)境部、北京市人民政府、中國國際商會等部門及行業(yè)組織共同支持，中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會主辦的第十九屆中國國際環(huán)保展覽會及2021 環(huán)保產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展大會在京開幕。展覽和大會以“凝心聚力‘十四五’，產(chǎn)業(yè)發(fā)展新征程”為主題，圍繞“十四五”深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)和碳達(dá)峰、碳中和背景下環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇與發(fā)展趨勢進(jìn)行深入交流。

2021 環(huán)保產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展大會主論壇安排了最新環(huán)保政策解讀、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展思路、技術(shù)趨勢預(yù)測等主旨報告，并邀請了參會嘉賓開展減污降碳和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)主題對話。圍繞“雙碳”背景下環(huán)保產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策、城鎮(zhèn)污水處理廠低碳運行、工業(yè)煙氣和VOCs 深度治理、固廢行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與投融資、土壤與地下水修復(fù)市場機(jī)遇等產(chǎn)業(yè)熱點設(shè)置了分論壇。

7 月13 日下午，中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會脫硫脫硝委員會、電除塵委員會和袋式除塵委員會聯(lián)合承辦了“碳中和背景下燃煤及爐窯煙氣減污降碳技術(shù)論壇”。我國煙氣污染治理領(lǐng)域的專家學(xué)者，高校、研發(fā)機(jī)構(gòu)及企業(yè)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(yè)作為碳排放重點行業(yè)，對于我國完成碳達(dá)峰目標(biāo)具有重要作用。面對碳達(dá)峰、碳中和帶來的能源革命，燃煤煙氣治理行業(yè)應(yīng)積極應(yīng)對。

論壇由中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)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(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會脫硫脫硝委員會主任委員劉藝、中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)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(tuán)有限公司華能清潔能源技術(shù)研究院院長肖平、國能龍源環(huán)保有限公司綜合能源事業(yè)部副總經(jīng)理姚宣、中晶環(huán)境科技股份有限公司事業(yè)部總經(jīng)理夏經(jīng)亮、昆岳互聯(lián)環(huán)境技術(shù)（江蘇）有限公司副總經(jīng)理周必華、東北大學(xué)教授柳靜獻(xiàn)、西安西礦環(huán)保科技有限公司董事長陳貴福、廈門綠洋環(huán)境技術(shù)股份有限公司董事長謝友金等業(yè)內(nèi)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(yè)、高校、科研院所之間搭建了技術(shù)交流和協(xié)作平臺，從區(qū)域排放特點、政策、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式等方面進(jìn)行了積極的交流和探討，以期為區(qū)域內(nèi)大氣環(huán)境質(zhì)量改善、綜合能源服務(wù)做出貢獻(xiàn)。

中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)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(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表了重要講話，宣布中國將提高國家自主貢獻(xiàn)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(dá)到峰值，努力爭取2060 年前實現(xiàn)碳中和。之后，習(xí)近平主席又多次在重要講話中提到“碳達(dá)峰目標(biāo)與碳中和愿景”，充分體現(xiàn)了中國不斷加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、推動實現(xiàn)綠色發(fā)展、共建人類命運共同體的堅定決心。電力、鋼鐵等行業(yè)是碳排放重點行業(yè)，這些行業(yè)的燃煤煙氣治理也是大氣環(huán)境治理的重點工作，面對碳達(dá)峰、碳中和帶來的能源革命，燃煤煙氣治理行業(yè)應(yīng)積極應(yīng)對。

中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋式除塵委員會副主任委員兼秘書長姚群

技術(shù)進(jìn)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(fā)揮更大的作用。袋式除塵會往超低方向發(fā)展，所謂超低就是5 毫克要常態(tài)化，特殊的時候可能要達(dá)到1 毫克，甚至是微克級。袋式除塵的阻力穩(wěn)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(jìn)行過濾，主要是為了協(xié)同脫硝。袋式除塵可將濾料附載催化劑后實現(xiàn)脫硝、脫二噁英、脫VOCs，還可實現(xiàn)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(xiàn)場安裝的，未來一定會發(fā)展成塊裝化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。數(shù)字制造就是濾料發(fā)展裝備加工的智能制造、數(shù)字化、自動化。智慧系統(tǒng)就是整個系統(tǒng)無人值守，充分運用大數(shù)據(jù)和云傳輸技術(shù)。

“雙碳”時代袋式除塵技術(shù)的突破點可能在于原料氣和工業(yè)氣的超低排放；抗結(jié)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(shè)備；場地受限的時候立式袋式除塵可能應(yīng)運而生。

中國華能集團(tuán)有限公司華能清潔能源技術(shù)研究院院長肖平

在后超低排放時代，污染物控制技術(shù)發(fā)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(fā)展；從超低排放向近零排放發(fā)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(zhì)電站、污泥摻燒等領(lǐng)域，迫切需要治理重金屬、二噁英、VOCs 的新技術(shù)出現(xiàn)。COAP（低溫法污染物一體化脫除）技術(shù)在零度或低溫下可實現(xiàn)污染物的一體化脫除。在低溫環(huán)境下，氮氧化物可被某些吸附介質(zhì)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(jīng)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(shù)，華能集團(tuán)建立了氮氧化物低溫氧化吸附理論，主要成果發(fā)表于《自然》雜志上，并擁有50 多項發(fā)明專利。“十四五”期間，華能集團(tuán)將積極推動COAP技術(shù)在供熱、燃?xì)狻⒗撹F、工業(yè)窯爐等領(lǐng)域的示范和推廣，爭取實現(xiàn)60 萬等級的應(yīng)用業(yè)績。

國能龍源環(huán)保有限公司綜合能源事業(yè)部副總經(jīng)理姚宣

“雙碳”背景下電力環(huán)保企業(yè)該何去何從，我們認(rèn)為綜合能源服務(wù)可能是一條路徑。新能源發(fā)電比例大幅度提高后，燃煤電站主要體現(xiàn)了三個功能：第一個是動脈功能，電廠除提供電、熱兩類產(chǎn)品外，還要給城市重點功能區(qū)域、工業(yè)園區(qū)、大型樓宇提供冷、氣、水等綜合能源產(chǎn)品；第二個是靜脈功能，電廠為地方政府和企業(yè)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(wù)功能。

我們提出了燃煤電站綜合能源服務(wù)的五類場景：（1）集中供應(yīng)冷、熱、氣、水；（2）多年后燃煤電站可能發(fā)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(nèi)設(shè)發(fā)電站和充電樁；（4）廢棄物處置利用和廢氣回收利用；（5）與產(chǎn)業(yè)園區(qū)的多能互補(bǔ)，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(wù)的案例。國能常州電廠協(xié)同處置常州市30%的市政污泥，電廠得到了利用小時數(shù)的補(bǔ)貼。天生港電廠將多余的蒸汽變成壓縮空氣，通過管網(wǎng)將壓縮空氣輸送到下游用戶，既減少了下游企業(yè)的重復(fù)投資，又提高了電廠的深度調(diào)峰能力。廊坊電廠將閑置的200 畝土地規(guī)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(huán)境科技股份有限公司事業(yè)部總經(jīng)理夏經(jīng)亮

中晶環(huán)境關(guān)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(yù)處理單元，最主要的目的是脫氯，氯在煤氣中容易對管道、設(shè)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(jìn)行吸收，我們采用鐵跟硫化氫反應(yīng)生成硫化鐵，把硫固化下來。經(jīng)精脫硫后，高爐煤氣中的H2S 可達(dá)到0.03ppm、SO2可達(dá)到0.05ppm。

中晶環(huán)境有四大技術(shù)，分別是：整體工藝、水解劑、吸收劑、吸收塔的設(shè)計。現(xiàn)有高爐原來都沒有考慮過精脫硫，場地比較窄，中晶環(huán)境吸收塔的設(shè)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(lián)環(huán)境技術(shù)（江蘇）有限公司副總經(jīng)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(lián)提出了邊緣智控技術(shù)。

邊緣智控一體機(jī)設(shè)置在現(xiàn)場靠近設(shè)備的一側(cè)，邊緣智控一體機(jī)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(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)以及控制，其與DCS常用的OPC SERVER 進(jìn)行通訊，不影響現(xiàn)場其他設(shè)備的運行。

邊緣智控技術(shù)有幾個創(chuàng)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(jìn)行任何改變，同時保證所有數(shù)據(jù)不出廠，整個數(shù)據(jù)存儲在本地。

在現(xiàn)場對整個環(huán)保設(shè)施的運行進(jìn)行規(guī)范化和智能化的提升，讓現(xiàn)場運維人員、巡檢人員、檢修人員的操作越來越規(guī)范化，維護(hù)更加簡單。在電力、鋼鐵、化工行業(yè)的相關(guān)應(yīng)用案例表明，使用邊緣智控技術(shù)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(tǒng)運行比原來更加穩(wěn)定。

東北大學(xué)教授柳靜獻(xiàn)

碳捕集背景下，袋式除塵濾料的改進(jìn)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(xì)粒子吸附效果；靜電-過濾雙效機(jī)理實現(xiàn)全譜徑顆粒物高效捕集。

我國目前工業(yè)煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)為20mg/m3或30mg/m3，對標(biāo)美國和歐盟標(biāo)準(zhǔn)，但實際上我國許多行業(yè)和地區(qū)采用更為嚴(yán)苛的5mg/m3或10mg/m3標(biāo)準(zhǔn)。符合排放標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)煙氣用于直接碳捕集時，顆粒物濃度就顯得很高，會嚴(yán)重污染吸收法中的液體，引起污泥二次污染、副產(chǎn)品雜質(zhì)過高、工藝成本增加；污染并覆蓋吸附法中吸附劑，導(dǎo)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(dǎo)致阻力升高、性能降低、能耗增加。如為了碳捕集再專門設(shè)立一道顆粒物凈化工序，達(dá)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(xì)，捕集效率越高。納米纖維膜作為濾料迎塵表層可實現(xiàn)對易逃逸超細(xì)粒子的高效捕集。永久極化處理技術(shù)可使材料在嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境下自發(fā)生電，對超細(xì)顆粒保持長期的靜電吸附效果，實現(xiàn)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(huán)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(qū)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(tǒng)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(yīng)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(fēng)機(jī)的磨損。

河南登封宏昌水泥集團(tuán)日產(chǎn)5000t 的窯尾上使用我們的高溫電除塵器和SCR 脫硝技術(shù)，目前已經(jīng)運行近三年，投產(chǎn)后氨逃逸小于3ppm，運行非常穩(wěn)定、可靠。第三方檢測結(jié)果顯示，除了氮氧化物、氨逃逸都能夠達(dá)標(biāo)外，除塵效率也達(dá)79.8%。

未來高溫電除塵器技術(shù)將在高溫煤熱解多聯(lián)產(chǎn)、垃圾焚燒發(fā)電飛灰減量領(lǐng)域進(jìn)行拓展。

廈門綠洋環(huán)境技術(shù)股份有限公司董事長謝友金

鋼鐵燒結(jié)治理主要的技術(shù)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(jīng)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(shù)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(dá)到90%。

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

（3）最核心的是三相高效脈沖節(jié)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(jù)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(xiàn)整個陰陽極系統(tǒng)的精密配合，采用小風(fēng)機(jī)供電、頂部電磁振打的技術(shù)，實現(xiàn)靜電和振打持續(xù)動態(tài)配合。

（5）采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不分地域快速做出判斷。由技術(shù)、生產(chǎn)各個部門組成專家團(tuán)隊，現(xiàn)場出現(xiàn)任何問題，團(tuán)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(yīng)用案例可以證明，實現(xiàn)電除塵器超低排放是沒有問題的。