燃煤煙氣脫硫脫硝助力打贏藍天保衛戰

中國環境保護產業協會脫硫脫硝專業委員會

黨的十八大以來，我國空氣質量發生了歷史性的變化，藍天白云漸成常態，細顆粒物（PM2.5）平均濃度從2015 年的46mg/m3降到了2021 年的30mg/m3，達到世衛組織第一階段過渡值。2021 年，全國地級及以上城市平均空氣質量全國優良天數比率為87.5%，比2015 年提高了6.3 個百分點，我國已經成為世界上空氣質量改善最快的國家。

煤炭是中國的基礎能源，2012 年，因煤炭消費產生的一次PM2.5、二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）排放量分別占我國污染物排放總量的62%、93%和70%。SO2、NOx還會導致空氣中形成大量的二次PM2.5，形成霧霾。為削減煤炭使用過程中排放的SO2、NOx，全社會累計投入超過1.76 萬億元，是打贏藍天保衛戰諸多舉措中力度最大、效果最好的一個。藍天保衛戰的效果舉世公認，脫硫脫硝功不可沒。

十年來我國脫硫脫硝歷程

我國近十年的脫硫脫硝歷程，可以說是科學治污、精準治污的典型案例。

（1）選定燃煤電廠為突破口。生態環境部環境規劃院公布的數據顯示，2019 年，我國火電、鋼鐵、水泥、煤化工四個重點行業煤炭消費總量為24.1 億t標煤，占全國煤炭消費總量的86%，其中，電力行業煤炭消費占比最大，達到54%，其次是鋼鐵、水泥和煤化工行業，占比分別達到17%、9%和6%。改善空氣質量的核心是控制燃煤污染物的排放，而把燃煤電廠的煙氣脫硫、脫硝、除塵作為突破口，就抓住了打贏藍天保衛戰的“牛鼻子”。

（2）優化調整燃煤污染物排放標準貫穿脫硫脫硝全部歷程。SO2、NOx等污染物的排放控制，實際就是實現達標排放的過程。從2012 年開始，隨著《大氣污染防治行動計劃》的深入實施，國家出臺了一系列關于燃煤煙氣脫硫脫硝的法規、政策、標準等（見表1）。

在國家新標準尚未出臺時，一些地方就主動采取行動，出臺了針對水泥等燃煤工業窯爐的超低排放限值，許多地方要求煙氣顆粒物、SO2、NOx排放濃度均不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。

燃煤煙氣污染物的排放標準是打贏藍天保衛戰的重要保障措施。國家、地方政府出臺的燃煤煙氣超低排放標準均比發達國家嚴格。這些國際領先的標準發揮了重要的作用，使我國的燃煤使用方式更加高效、清潔和節能。

十年來煙氣脫硫脫硝取得的效果

黨的十八大以來的十年，我國主要燃煤行業污染物治理取得了巨大成效，污染物排放量大幅度下降。

（1）全國安裝了數量巨大、技術先進的減排裝置及系統

建成了世界最大的清潔煤電體系，10.3 億kW煤電機組完成超低排放改造，占煤電總裝機容量的93%，我國燃煤發電機組排放的污染物比燃氣機組還要潔凈。

鋼鐵全流程超低排放改造已經完成過半，全國共237 家企業約6.5 億t 粗鋼產能已完成或正在實施超低排放改造，占全國粗鋼產能的61%左右。到2025 年，80%以上鋼鐵產能將完成超低排放改造。

大量的各行業工業鍋爐、窯爐同步完成超低排放改造；65t 以下的各種燃煤工業鍋爐已經大部分完成超低排放改造或被拆除替代，全國燃煤鍋爐和窯爐從50 萬臺減少到現在的10 萬臺。

建材行業超低排放時代即將到來，以水泥、建材窯爐為代表的工業窯爐也是燃煤煙氣污染物排放的大戶，各地已經出現了很多與之相關的燃煤煙氣超低排放案例。

表1 近十年來國家層面出臺的脫硫脫硝超低排放政策法規標準

（2）燃煤煙氣污染物排放總量大幅度下降

燃煤電站三大污染物排放量下降了90%以上。根據中國電力行業年度發展報告，2012 年燃煤電站裝機容量為7.5382 億kW，發電量約為3.9 億kW·h；耗煤17.9 億t，煙塵排放151 萬t，績效為0.39g/kW·h；SO2排放量為2117.6 萬噸，績效為2.26g/kW·h；NOx排放量為948 萬t，績效為2.4g/kW·h。

2021 年燃煤電站裝機容量11.0962 億kW，發電量為5.0426 億kW·h，耗煤約22 億t，煙塵排放量為12.3 萬t，績效為22mg/kW·h；SO2排放量為54.7 萬t，績效為101mg/kW·h；NOx排放量為86.2 萬t，績效為152mg/kW·h。

與2012 年相比，2021 年燃煤電站行業燃煤發電量增加了22%、煤炭消耗量增加了約23%，燃煤電站三大主要污染物的排放量卻下降了90%以上（見表2）。

鋼鐵行業三大污染物排放量明顯下降。鋼鐵是我國第二大燃煤行業。根據生態環境部披露的數據計算，與2016 年相比，2019 年我國鋼鐵行業SO2排放量下降45%；NOx排放量下降18%；顆粒物（PM）排放量下降49.8%。

中國鋼鐵工業協會相關數據顯示，我國重點統計的鋼鐵企業2021 年外排廢氣中SO2排放總量比2020 年下降21.15%，PM 排放總量比SO2年下降15.16%，NOx排放總量比SO2年下降13.89%。

表2 全國燃煤電站脫硫脫硝成績

近十年來中國鋼鐵行業環保績效持續提升，在鋼鐵產量大幅度增加的情況下，SO2、PM 等污染物噸鋼排放量降幅達60%以上，推進了鋼鐵企業實現高質量發展。

對全國SO2、NOx削減量貢獻明顯。《2012 中國環境狀況公報》和《2020 年中國生態環境統計年報》數據對比見表3。

表3 2012 年和2020 年全國SO2、NOx 排放量對比（單位：萬t）

對比燃煤電站同期的兩種污染物排放量可發現，燃煤電站貢獻了我國SO2、NOx削減量的絕大部分。

脫硫脫硝行業技術取得了巨大進步

我國脫硫脫硝行業通過引進—消化吸收—實踐—再創新，實現了技術的重要進步。過去十年，我國對燃煤電廠大氣污染物排放NOx、SO2、煙塵排放標準不斷趨嚴，倒逼煤電環保技術裝備不斷升級。面對燃煤煙氣污染物治理的巨大市場需求，央企、民企紛紛加入煙氣脫硫脫硝行業。龍源環保公司首次提出了煙氣脫硫脫硝工藝技術的工程及設備技術標準，涵蓋了從脫硫塔、循環泵、濕磨、攪拌器、氣-氣加熱器（GGH），到催化劑配方、生產技術、混煉機、擠出機、隧道窯、流場試驗等全產業鏈幾乎所有設備。經過多年的市場競爭，實現了脫硫脫硝技術的全面超越，脫硫脫硝技術指標、可靠性、運行時間等性能指標都達到了國際領先水平，而脫硫脫硝成本則大大低于國外。通過國產化、本地化生產，在排放標準嚴于發達國家排放標準的情況下，將燃煤電廠脫硫脫硝的成本從占電廠投資的30%，降低到了不足10%。

我國脫硫脫硝主流技術路線與發達國家類似，基本上是以石灰石-石膏濕法脫硫技術、選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術為主的技術路線，技術本質與發達國家相同，但是技術性能指標、經濟指標優于發達國家，完全滿足了國內的需求。

燃煤電廠超低排放主流技術路線圖見下圖。

在鋼鐵行業方面，中國環境保護產業協會發布的《鋼鐵行業超低排放技術指南》顯示，燒結機機頭（球團焙燒）煙氣、焦爐煙囪廢氣的脫硫脫硝技術路線與燃煤電廠基本相同：

（1）脫硫可采用石灰石-石膏等濕法脫硫工藝，循環流化床、旋轉噴霧、密相干塔等半干法脫硫工藝，活性炭（焦）干法脫硫工藝；焦爐煙囪煙氣還可采用小蘇打噴射干法脫硫技術。

（2）脫硝可采用設置獨立脫硝段的活性炭（焦）工藝或SCR 工藝。

燃煤電廠超低排放主流技術路線圖

（3）濕法脫硫設施需配備濕式電除塵器；半干法脫硫設施需配備高效袋式除塵器；使用活性炭脫硫脫硝后不能滿足排放要求（如PM），需配備高效袋式除塵器。

脫硫脫硝行業實現跨越式發展

脫硫脫硝帶動了國內相關行業的大發展，我國脫硫脫硝產業龍頭企業發揮了行業引領作用，帶領國內相關廠家，將脫硫脫硝的所有主機、輔機、材料都實現了國產化，大幅度降低了成本，包括大型濕法脫硫吸收塔、循環漿液泵、氧化風機、石灰石磨機、石膏脫水系統，以及脫硝設計—采購—施工總承包模式（EPC）項目關鍵設備（包括脫硝反應器、脫硝催化劑等）。目前國內從事脫硫脫硝領域服務的企業達數百家。主要市場模式包括新建和改建項目EPC 總承包、設備、材料制造、第三方特許和運維治理等，帶動了國內相關行業（如機械、電子、冶金、化工、建材等行業）的結構調整和產業升級，新增了就業和稅收，提高了我國環保產業的競爭力。

我國以低成本建成了全球最大規模的煙氣脫硫脫硝裝置，最核心的濕法脫硫吸收塔系統、脫硝催化劑的成本比國外低60%以上。

經過多年的市場競爭，逐步形成了以大型發電集團下屬環保公司（國能龍源環保、國電投遠達環保、大唐環境、華電科工、天地環保）和大型環保民企（龍凈環保、清新環境、北京博奇、菲達環保等）等行業龍頭企業為代表的市場格局，這些龍頭企業的業務范圍涵蓋了脫硫脫硝的所有產業鏈上下游，包括工程總承包EPC、設備材料制造、脫硫脫硝裝置運維等。此外，還有多達幾百家的各種設備、材料制造供應商，從業人員超過15 萬人。

現在，我國的脫硫脫硝行業技術水平已經處于世界領先水平，脫硫脫硝除塵技術大量出口。“一帶一路”倡議也為我國環保企業進入國際市場創造了良好的條件與機遇。例如，國能龍源環保、龍凈環保、菲達環保、清新環境等企業紛紛拓展海外項目，并取得了不菲的成績。

燃煤煙氣脫硫脫硝助力打贏藍天保衛戰

（1）脫硫脫硝產業投資巨大

截至2021 年年底，完成了燃煤機組超低排放改造10.3 億kW，近十年來，新建和改造的脫硫脫硝設施投資約3490 億元；2018 年以來，我國鋼鐵行業超低排放改造投資約1500 億元（估算脫硫脫硝占比40%—50%）。僅僅燃煤電站和鋼鐵兩個行業的脫硫脫硝投資就超過4000 億元。在每年運行維護費用方面，以燃煤電站年發電量及運維成本估算，十年來脫硫脫硝部分累計運維投入1.23 萬億元。

根據公開數據，2019 年年底，我國鋼鐵行業大氣治理設施總數為2.08 萬套，年運行費用為538.21 億元。2020 年年底，我國鋼鐵行業大氣治理設施總數約為2.21 萬套，年運行費用約為579.68 億元，2016—2020 年度運維費用累計約為2520 億元（估算脫硫脫硝占比50%）。綜上所述，近十年來，全國燃煤電廠和鋼鐵兩個主要燃煤行業的脫硫脫硝投入約為1.76萬億元。

（2）脫硫脫硝經濟社會效益顯著

脫硫脫硝產業取得了巨大的經濟社會效益。通過減排大量的SO2、NOx，為打贏藍天保衛戰做出了重要貢獻，并創造了巨大的社會效益。

展望未來，為實現碳中和、碳達峰目標，煤炭的基礎能源地位將長期存在。燃煤發電要起到能源兜底、保障供應作用，同時還要為低碳能源的使用提供調峰保障作用，因此必須不斷提高煤炭的清潔高效利用水平，實現減污降碳協同發展。