2016年3月3日，備受矚目的全國兩會正式拉開帷幕。但令人遺憾的是，會議還未開始，北京的天氣就再度遭遇霧霾，干脆利落地為本次會議上最受關(guān)注的環(huán)保熱點議題之一——“霧霾治理”做足了鋪墊。
眼下，中國面臨的霧霾問題已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重，如同惡性腫瘤一樣反反復(fù)復(fù)，至今未能根本性地解決問題。論及霧霾產(chǎn)生的原因，工業(yè)和民用燃煤造成的SO2、NOX、CO2、粉塵等排放則是公認(rèn)的罪魁禍?zhǔn)字?。其中，火電、熱電、鋼鐵、玻璃、水泥、焦化冶金等行業(yè)通過鍋爐或窯爐廢氣排放造成的污染尤為嚴(yán)重。同時，大濕法脫硫(石灰石膏法為主)加劇氣溶膠排放、石膏拋棄時產(chǎn)生飛灰和二次污染等更是很大程度上直接造成了固體顆粒物進(jìn)入大氣，在霧霾“久治不愈”的問題上無疑擔(dān)有重要責(zé)任。
當(dāng)然，沒有一家企業(yè)希望造成這樣的結(jié)果，畢竟環(huán)境污染的代價包括了企業(yè)主自己和家人的健康。但是，由于市場上使用的、從國外引進(jìn)的主流煙氣治理技術(shù)存在著工藝局限性，在國家倡導(dǎo)超低排放標(biāo)準(zhǔn)下，用戶必須擔(dān)負(fù)高額的采購費用和使用費用，這就導(dǎo)致環(huán)保治理難以開展、甚至造成越治理霧霾越嚴(yán)重的尷尬局面。
但是，這樣的困局真的無法破解嗎?其實不然。想要從根本上解決工業(yè)煙氣排放導(dǎo)致的霧霾問題，關(guān)鍵其實在于找到既能實現(xiàn)超低排放，又能讓用戶用得起、樂意用的煙氣脫硫脫硝治理技術(shù)。因此，在本文中，我們將針對適用電廠鍋爐煙氣以及玻璃廠、水泥廠窯爐煙氣超低排放的常用技術(shù)問題進(jìn)行分析探討，并向大家推薦一種可實現(xiàn)超低排放的、初期投資合理、運行成本為零甚至產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的脫硫脫硝一體化治理技術(shù)方法，從而探尋能根本解決霧霾難題的最優(yōu)方案。
常用煙氣治理工藝路線例舉及其利弊簡析
1. 常用工藝
(1)脫硫工藝
石灰(石)—石膏法技術(shù)工藝是采用石灰(石)漿液作為吸收劑，在脫硫塔中與SO2進(jìn)行吸收反應(yīng)和鼓入空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成硫酸鈣石膏。該法是從國外引進(jìn)的，脫硫技術(shù)比較成熟，脫硫效率比較高(>90%)，設(shè)備運行轉(zhuǎn)率較高，目前我國火力發(fā)電廠大部分采用這種技術(shù)。
弊端：石灰(石)—石膏法脫硫設(shè)備占地面積大、電耗大、初投資和運行費用大、終止物石膏銷售困難(若拋棄后易產(chǎn)生二次污染)，該法工藝煙氣排放產(chǎn)生的氣溶膠易增加霧霾程度。當(dāng)2017年需要超低排放時，即使增加一個塔(或增加塔的高度)、即使用戶承擔(dān)很大的運行費用，也很難連續(xù)維持超低排放環(huán)保要求。
(2)脫硝工藝
選擇性催化還原法SCR法是在煙道中的300～400℃有催化劑下，噴入氨水，使煙氣中的NOx換變成N2和水排放掉。該法是從國外引進(jìn)的，脫硝技術(shù)比較成熟，脫硝效率比較高(>80%)。目前我國發(fā)電廠鍋爐及其他窯爐大部分采用這種技術(shù)。
選擇性非催化還原法SNCR法是在鍋爐950-1050℃下噴入氨水，使煙氣中的NOx換變成N2和水排放掉。該法是從國外引進(jìn)的，投資較低的、脫硝技術(shù)比較成熟的技術(shù)。
弊端：SCR法脫硝必須將煙氣溫度提升到300～400℃，總投資高;所用催化劑一般2～3年就中毒，更換非常麻煩(沒有備用時更換需停爐造成損失)，中毒后的催化劑沒有好的方法處理，產(chǎn)生了二次污染問題。該法極易在排放的煙氣中形成氨氣溶膠，加重霧霾現(xiàn)象。
SNCR法的弊端也很明顯。首先，脫硝效率比較低(≤50%);第二，因只有鍋爐才有比較接近950-1050℃溫度，很多窯爐通常都高于以上溫度，故SNCR法在窯爐上使用困難。第三，往往因控制不好噴氨量，SNCR法生成銨鹽后容易造成爐后熱交換器等堵塞而影響鍋爐性能。第四，因消耗大量的氨水，使運行費用很大。第五，向空中排放大量的N2使大氣氮氧比例失衡所造成的后續(xù)問題不可預(yù)測。第六，該法也極易在排放的煙氣中形成氨氣溶膠，加重霧霾現(xiàn)象。
總而言之，不管是用以上幾種方法還是其他技術(shù)工藝，經(jīng)過增加工藝過程的量，基本上都能做到超低排放要求，但極高的運行費用、催化劑中毒產(chǎn)生的二次污染和追加的處理費用等問題是用戶無法接受的，以上問題已經(jīng)嚴(yán)重制約了這幾種技術(shù)的推廣使用。
2. 部分行業(yè)工藝分析
(1)玻璃窯爐的技術(shù)工藝
玻璃行業(yè)的幾個特點;一是玻璃生產(chǎn)過程中加入芒硝、純堿等使煙氣成分復(fù)雜。二是多數(shù)玻璃生產(chǎn)線燃用石油焦粉等劣質(zhì)燃料，使煙氣二氧化硫，氮氧化物濃度很高，有的達(dá)到5000 mg/Nm3。三是窯爐動態(tài)換火時二氧化硫、氮氧化物、粉塵都會發(fā)生劇烈變化。四是窯壓平衡一旦破壞將導(dǎo)致玻璃品質(zhì)出現(xiàn)瑕疵甚至整窯玻璃報廢。
目前，已經(jīng)使用的玻璃行業(yè)煙氣治理技術(shù)工藝基本上在石灰(石)—石膏法脫硫+SCR脫硝工藝上進(jìn)行變化。比如有的從余熱鍋爐中抽取300-400℃的煙氣進(jìn)入SCR反應(yīng)器，再進(jìn)入石灰(石)—石膏法脫硫塔;有的先將煙氣升溫后進(jìn)入SCR反應(yīng)器脫硝+石灰(石)—石膏法脫硫塔+汽水分離裝置+布袋除塵器工藝;有的先將煙氣升溫后進(jìn)入SCR反應(yīng)器脫硝+石灰(石)—石膏法雙塔脫硫+濕電除塵器。
弊端：以上工藝存在的最大問題是;投入大、運行費用高。一臺600噸/日浮法玻璃生產(chǎn)線脫硫脫硝除塵全套近2000萬元，每年運行費用近800萬元。還沒考慮催化劑中毒更換和處理費用。一般用戶根本無法接受這個代價。
(4)水泥窯爐的技術(shù)工藝
水泥窯爐的特點：一是煙氣氮氧化物濃度比二氧化硫濃度高，主要以脫硝為主。二是粉塵濃度高，其中粉塵結(jié)垢性強(qiáng)。三是煙氣氮氧化物濃度變化起伏大且頻繁。
目前我國水泥行業(yè)唯一采用的是選擇性非催化還原法SNCR法脫硝。
弊端：因采用SNCR法脫硝效率低，國家將水泥行業(yè)氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)下調(diào)降到320mg/Nm3。但現(xiàn)在霧霾越來越嚴(yán)重，相信很快就要將標(biāo)準(zhǔn)提高甚至要求脫硫和超低排放。到時只有取創(chuàng)新技術(shù)和采用布袋除塵，降低粉塵濃度，才能讓企業(yè)生存下去。
霧霾治理的出路——技術(shù)創(chuàng)新
我國環(huán)保行業(yè)一直走的是花大價錢引進(jìn)國外技術(shù)的思路，技術(shù)核心都是別人的，基本上忽略了我國自主創(chuàng)新路徑。實際上這幾十年來不乏自主創(chuàng)新的技術(shù)和人才，但由于各種原因很多都被淹沒掉了，只有寥寥可數(shù)的幾個技術(shù)經(jīng)過多年打拼和奮斗，克服重重阻力走向市場，僥幸存活下來。
分析我國環(huán)保治理現(xiàn)狀出現(xiàn)的問題，主要還是目前的技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)中國復(fù)合型霧霾環(huán)境和史上最嚴(yán)厲的新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。比如上述的石灰(石)-石膏法脫硫和SCR法脫硝。
因此，為了確保治理霧霾效果，必須盡快開發(fā)具有自己知識產(chǎn)權(quán)的、買得起更用得起的、投資省的、運行費用低的、無二次污染的、能變廢為寶的、可循環(huán)再利用的、能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的、適合我國國情的新工藝技術(shù)。
將廢氣變成寶貝，用戶脫除效率越高，效益也越大，不用環(huán)保局監(jiān)督，用戶自己就會自覺自愿的連續(xù)的、高效率的運行，從而出現(xiàn)對用戶有利、對國家有利、對環(huán)保廠家有利的“三有利”良性循環(huán)狀況。
創(chuàng)新技術(shù)推薦：半干式氧化吸收法脫硫脫硝一體化技術(shù)
為了治理霧霾，達(dá)到超低排放和三有利狀況，經(jīng)過二十多年的刻苦專研，上海涇恬環(huán)?？萍加邢薰?www.dxjttech.com)采用半干式氧化吸收法進(jìn)行脫硫脫硝一體化專利技術(shù)，結(jié)合電布型除塵器，完全可以達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，并做到總投資小于石灰石膏法+SCR法組合投資、運行費用為負(fù)值(即終止物銷售掉去除所有運行費用后能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益)，甚至幾年后能收回工程投資。
為緩解地球變暖和厄爾尼諾的發(fā)生，該技術(shù)還能做到80%以上脫碳效率，終止物銷售后更能產(chǎn)生很高的經(jīng)濟(jì)效益。
氧化吸收法就是在WOA洗滌塔內(nèi)將煙氣中NO氧化成NO2，再利用堿性液體吸收成為各種鹽，從而達(dá)到煙氣脫硫脫硝目的。根據(jù)不同需要，采用不同堿性液體，得到不同鹽，其工藝流程和終止物銷售價格也有所不同，經(jīng)濟(jì)效益也有所不同。
脫硫脫硝一體化是采用氧化吸收法專利技術(shù)工藝，吸收煙氣中的二氧化硫、氮氧化物，生成含有亞硝酸鈣的石膏。因亞硝酸鈣是延長水泥壽命的高級添加劑，銷售給水泥廠的石膏遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單純賣石膏的價格，給用戶帶來經(jīng)濟(jì)效益。
如果考慮脫碳硫硝一體化同時脫除時，產(chǎn)生大量的輕質(zhì)碳酸鈣(少量其他鈣鹽)可以用于現(xiàn)在發(fā)電廠的石灰石-石膏法脫硫工藝中，因此不用發(fā)愁銷售問題。碳酸鈣市場價格為300元/噸，即使按200元/噸核算，銷售后也能產(chǎn)生很大經(jīng)濟(jì)效益。
經(jīng)過對電廠、水泥廠、焦化廠、鋼鐵廠、玻璃廠、化工廠等案例的分析計算，脫硫脫硝一體化的終止物銷售后(特別是考慮脫碳后)，去除運行成本，預(yù)測基本上每種行業(yè)都可以在2-3年內(nèi)收回廢氣治理投資成本。
從技術(shù)上講，根據(jù)我們所做脫除多種煙氣實踐監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，不僅技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上遠(yuǎn)超過目前國際上試驗的碳捕捉封存技術(shù)。特別是脫碳的同時，順便將二氧化硫、氮氧化物一起脫除，而且能達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。這一點目前還沒有見到過媒體報道。
新技術(shù)帶來的好處
1.真正穩(wěn)定做到超低排放，極大減少霧霾程度，減少空氣污染對人類的損害。
2.變廢為寶，變投入為產(chǎn)出，降低了用戶負(fù)擔(dān)，使用戶的投入變成投資和回報，增加了用戶的經(jīng)濟(jì)效益?？蓪⒁郧暗恼a(bǔ)貼轉(zhuǎn)為補(bǔ)貼循環(huán)再生利用、風(fēng)電、光伏等新能源領(lǐng)域。
3.一次性將硫氮碳全部脫除并有收入，用戶會自覺自愿的進(jìn)行廢氣治理，從根本上消除偷排造假的行為，減少了用戶的心里壓力和環(huán)保部門的工作量。形成社會效益和經(jīng)濟(jì)效益同步發(fā)展的局面。
4.已經(jīng)投產(chǎn)的石灰(石)-石膏法脫硫的電廠使用脫碳終止物碳酸鈣進(jìn)行脫硫，不用再購買從自然礦產(chǎn)的石灰物質(zhì)了，避免了新的二氧化碳排放污染現(xiàn)象，沒有增加大氣總體二氧化碳絕對量，減少了二氧化碳污染，也就減緩了全球氣候變暖速度。
脫硫脫硝超低排放技術(shù)經(jīng)濟(jì)舉例說明
1.一臺600MW燃煤機(jī)組
(1) 有關(guān)技術(shù)參數(shù)
(2) 運行經(jīng)濟(jì)核算
(3) 投資
600MW燃煤機(jī)組超低排放項目設(shè)備總投資(含50米煙道、不含土建);小于5000萬元。
以上案例結(jié)果表明，達(dá)到煙氣超低排放指標(biāo)，粉塵5mg/Nm3,二氧化硫35mg/Nm3, 氮氧化物50mg/Nm3,抵消所有運行費用后，副產(chǎn)品銷售每年能賺取1616萬元，預(yù)測3年內(nèi)能收回工程投資。
2. 二臺600T/D玻璃窯爐
(1) 有關(guān)技術(shù)參數(shù)
(2) 運行經(jīng)濟(jì)核算
(3) 投資
2臺600T/D玻璃窯爐二爐一塔形式，超低排放項目設(shè)備總投資(含50米煙道、不含土建);小于2000萬元。
以上案例結(jié)果表明，達(dá)到煙氣超低排放指標(biāo)，粉塵5mg/Nm3,二氧化硫35mg/Nm3, 氮氧化物50mg/Nm3,抵消所有運行費用后，副產(chǎn)品銷售每年能賺取580萬元，預(yù)測3年內(nèi)能收回工程投資。
結(jié)語
通過以上介紹和推薦的技術(shù)及其案例簡析可以看到，火電廠、玻璃廠等企業(yè)完全可以通過將“環(huán)保投入”變?yōu)?ldquo;環(huán)保投資”并快速收回成本的創(chuàng)新技術(shù)，而實現(xiàn)煙氣超低排放與有益企業(yè)經(jīng)營這兩個目標(biāo)一舉兩得的效果。
而作為環(huán)保企業(yè)，要想真正做到徹底治理霧霾，還子孫后代一個藍(lán)天白云和健康的身體，必須要跳出傳統(tǒng)的“高投入高運行搞環(huán)保”思路，尋求真正能在效益和效果上均為用戶帶來環(huán)保好處的創(chuàng)新技術(shù)，不僅要能達(dá)到超低排放，更要讓用戶買得起更用得起。
2016年將是“中國智造”快速崛起的一年，而在環(huán)保行業(yè)，我們也同樣有能力打造“中國智造”品牌企業(yè)，用我們自己的先進(jìn)知識產(chǎn)權(quán)去解決全國乃至世界的環(huán)保問題。只要不斷在技術(shù)上開拓創(chuàng)新，相信人類歷史污染最嚴(yán)重的、范圍最廣的環(huán)境難題——復(fù)合型霧霾，將在不久的未來會被中國人自己的技術(shù)順利攻克。
作者簡介：李湘忠 性別 男 1960年8月16日出生 職務(wù) 總工程師
1986年湖北電大畢業(yè) 理工科 2001年中國人民大學(xué)MBA碩士結(jié)業(yè)
1995年開始從事廢氣治理治理研究工作至今。
曾經(jīng)獲得廢氣脫硫脫硝方面多項國家實用新型專利和國家發(fā)明專利。
工作單位：上海涇恬環(huán)?？萍加邢薰?/p>
