大气污染防治行业技术发展情况

• 邱晨阳 2023年5月17日 来源：互联网 1143 73
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目前工业上的脱硫工艺主要用加氢脱硫技术(HDS)，它在氧化的过程中会生成水，不会对环境造成污染，对硫醇和硫醚类化合物去除效果好。但是，对于苯并噻吩类硫化物，尤其是二苯并噻吩以及它的衍生物，由于位阻效应，加氢脱硫方法很难将它们除去。要想达到深度脱硫目的，

一、主要脱硫技术发展现状分析

1、烟气脱硫技术分类

目前工业上的脱硫工艺主要用加氢脱硫技术(HDS)，它在氧化的过程中会生成水，不会对环境造成污染，对硫醇和硫醚类化合物去除效果好。但是，对于苯并噻吩类硫化物，尤其是二苯并噻吩以及它的衍生物，由于位阻效应，加氢脱硫方法很难将它们除去。要想达到深度脱硫目的，现有的加氢脱硫技术必须有更苛刻的反应条件，如增加压力和反应温度，氢气消耗量增加等，这将导致加氢技术的设备投资增加，操作费升高，使燃油成本大幅度上升。

因此一些可以用于深度脱硫的技术不断的开发出来：吸附脱硫法、氧化脱硫法，萃取脱硫法和生物脱硫法等。

2、烟气脱硫技术水平

湿法脱硫工艺是目前世界上应用最多、最为成熟的技术，固硫剂价廉易得、副产物便于利用、煤种适应范围宽，并有较大幅度降低工程造价的可能性。在逐步完善我国脱硫技术开发研究体系，消化吸收国外技术的基础上，充分发挥科研设计部门、高等院校的技术优势和环保公司雄厚的资金优势，将二者有机结合起来，开发适合我国国情的脱硫技术。采用湿法脱硫，要注意防治其自身的一些问题。对于设备的结垢堵塞问题，主要以提供沉积表面、精简设备内部构件和使用添加剂来防止;对于腐蚀问题，则主要以改善设备的材料来考虑;对于脱硫废水的处理问题，主要是防止二次污染。应分离出废水中的有用物质，如将其中的硫转化为硫磺或石膏等，废水经处理后再回用。

3、烟气脱硫技术发展阶段

主要火电烟气脱硫技术分析

(1)湿法石灰石-石膏烟气脱硫法(最为常用的技术方法)

该法具有脱硫效率高、运行稳定、运行费用低、无二次污染等特点。所以，湿法脱硫工艺应用最为广泛。脱硫剂以CaCO3最为普及。湿法脱硫系统的效率都很高，正常情况下都在95%以上。湿法(石灰石-石膏法)脱硫系统，它包括烟气换热系统、吸收塔脱硫系统、脱硫剂浆液制备系统、石膏脱水系统和废水处理系统。湿法脱硫系统可加装于锅炉的尾部，对现有的锅炉系统包括除尘系统没有任何影响。

(2)干式循环流化床烟气脱硫技术

以石灰浆作为脱硫剂，锅炉烟气从循环流化床底部进入反应塔，与石灰浆进行脱硫反应去除SO2。然后将脱硫剂与烟气相分离，最后经除尘后将烟气排入大气。

(3)液柱烟气脱硫除尘系统

由脱硫反应塔、脱硫剂制备系统、脱硫剂产物处理系统、控制系统和烟道系统组成。烟气从脱硫反应塔下部进入，在上升过程中与脱硫剂接触，将SO2除去。而脱硫剂也由反应塔下部向上喷射，在上部散开，充分与烟气接触反应。

(4)喷雾半干法

喷雾干燥法的工作原理为将熟化的30%石灰浆液在高速旋转的离心喷雾机作用下，以雾状喷入到脱硫反应塔内，吸收剂雾滴吸收烟气中二氧化硫。

(5)炉内喷钙尾部增湿活化法

炉内喷钙尾部增湿活化法是将石灰石于锅炉的1000℃左右段喷入，石灰石迅速分解成氧化钙并和煤气中的硫反应，未反应完全的氧化钙进入尾部的活化器中，增湿活化成氢氧化钙，进一步和二氧化硫反应。

(6)电子束照射法

电子束照射法是利用高能量电子产生的活性氧化基团将烟气中的SO2和NOx氧化成中间产物H2SO4和HNO3，这些中间产物和注入的氨吸收剂反应，生成硫酸铵和硝酸铵。

(7)海水脱硫法

海水脱硫是利用海水中碳酸氢钙和碳酸氢镁等碱性物质来吸收烟气中的二氧化硫，经空气氧化，使其成为稳定的SO42-，然后排入大海。

(8)荷电干式喷射法

荷电干式喷射脱硫工艺是将带电的微细吸收剂喷入烟道，与烟气中的二氧化硫发生反应，达到脱硫目的。

(9)循环流化床烟气脱硫法

循环流化床烟气脱硫工艺是用石灰作为吸收剂，将锅炉尾部出来的烟气引入循环流化床反应塔中，增湿的石灰和烟气中的二氧化硫反应，生成亚硫酸钙，未反应完全的吸收剂颗粒经除尘器收集再回到循环硫化床循环利用。

(10)旋转喷雾法

该法的应用原理为：将吸收浆雾化，在吸收塔内与烟气混合接触，一方面烟气被绝热冷却，吸收剂中的水份被蒸发干燥;另一方面，吸收剂与烟气中SO2反应生成亚硫酸钙来达到脱硫的目的。该装置运行可靠，但腐蚀较严重，副产品一般不用。

(11)磷氨复合肥法(PAR法)

该法的应用原理为：活性炭吸附一级脱硫，解吸得30%H2SO4。稀H2SO4分解为磷矿石，生成10%以上的磷酸液与氨的中和液进行二次脱硫，再将浆料浓缩干燥得磷氨复合肥。该法的优点是副产品可做化肥使用;缺点是工艺比较复杂，一次性投资较高，运行维护工作量大。

(12)氨-硫氨法(NADS)

氨-硫氨法是由日本NKK公司开发的工艺，1976年建立了两套装置，分别处理76万M/h和123万M/h的烟气。他的副产品是化肥，该法的投资额相对较大，工艺复杂。

(13)石灰石湿法简易脱硫除尘法(PXJ-D)

本法在石灰石湿法基础上以牺牲利用副产品和降低脱硫率来实现工艺简化和成本降低，是国产技术中唯一有420t锅炉业绩的技术，比较适合国情，特别是适合老厂上脱硫除尘装置或把原有除尘设备改造成脱硫除尘装置。初投资为进口技术的十分之一左右，运行费为三分之一左右，除尘率大于99%，脱硫率为70%～80%。采用无喷嘴喷淋系统，解决了堵塞问题，采用特殊防腐措施解决了腐蚀问题;无废水排放，工艺简单，占用场地小。

4、脱硫专利情况分析

为了解烟气脱硫脱硝技术相关专利的申请状况，通过本领域技术人员对现有技术的了解，并结合各个数据库中文献的特点，选取CNABS数据库和DWPI数据库作为专利数据的来源，通过检索CNABS、DWPI数据库来获得进行统计分析的专利样本。

烟气脱硫技术的全球申请量呈现持续增长态势，2000年到2007年间年申请量不足10件，2008-2013年间，年申请量维持在50件以内，2014-2017年，年申请量处于稳步增长阶段，都维持在60件以上，2022年达到了97件项。脱硫领域专利申请量增长的趋势表明烟气脱硫技术日益显示出较大的技术和市场增势，技术的研发源于市场的需求，由于全球对于能源消耗的日益增加，各国对于环保要求的逐渐加强，烟气脱硫专利技术迅猛增长是必然趋势，该领域的科研也处在活跃期。

二、主要脱硝技术应用现状分析

1、低氮燃烧脱硝技术

一、技术介绍

低氮燃烧脱硝技术是通过降低反应区内氧的浓度、缩短燃料在高温区内的停留时间、控制燃烧区温度等方法，从源头控制NOx生成量。目前，低氮燃烧技术主要包括低过量空气技术、空气分级燃烧、烟气循环、减少空气预热和燃料分级燃烧等技术。

二、技术应用

该类技术已在火电厂NOx排放控制中得到了较多的应用。目前已开发出第三代低氮燃烧技术，在600MW~1000MW超超临界和超临界锅炉中均有应用，烟气NOx浓度在170mg/m3~240mg/m3。

三、技术经济效益/作用

由于所采用的烟气脱硝技术不同，相应的建设与运行成本也就存在着差别，而从其践行的经验看，其中氮燃烧技术虽然所实现的效率偏低，但是成本投入也低，平均成本大概在不到两元每千克，因此具有着很高的性价比。

2、SCR脱硝技术

一、技术介绍

该技术是目前世界上最成熟，实用业绩最多的一种烟气脱硝工艺，其采用NH3作为还原剂，将经空气稀释后的NH3喷入到约300~420℃的烟气中，与烟气均匀混合后通过布置有催化剂的SCR反应器，烟气中的NOx与NH3在催化剂的作用下发生选择性催化还原反应，生成无污染的N2和H2O。

二、技术应用

目前SCR脱硝技术已应用于不同容量机组，该技术的脱硝效率一般为80%~90%，结合锅炉低氮燃烧技术后可实现机组NOx排放浓度小于50mg/m3。

三、技术经济效益/作用

而SCR法下的脱硝技术成本的平均值大概在每1000g7.5元。

3、SNCR脱硝技术

一、技术介绍

在锅炉炉膛上部烟温850℃～1150℃区域喷入还原剂(氨或尿素)，使NOx还原为水和N2。SNCR脱硝效率一般在30%~70%，氨逃逸一般大于3.8mg/m3，NH3/NOx摩尔比一般大于1。SNCR技术的优点在于不需要昂贵的催化剂，反应系统比SCR工艺简单，脱硝系统阻力较小、运行电耗低。但存在锅炉运行工况波动易导致炉内温度场、速度场分布不均匀，脱硝效率不稳定;氨逃逸量较大，导致下游设备的堵塞和腐蚀等问题。

二、技术应用

国内最早在江苏阚山电厂、江苏利港电厂等电厂的大型煤粉炉上应用SNCR，随后在各种容量的循环流化床锅炉和中小型煤粉炉得到大量应用，目前在300MW及以上新建煤粉锅炉应用很少。

三、技术经济效益/作用

SNCR法下的平均成本近13元每千克。按照目前国家对燃煤电厂烟气脱硝的指标，要想落实降低二氧化氮排放量的任务，就需要将SCR法与低氮燃烧法相结合，才能够实现所排放二氧化氮浓度的合规。而在落实这一综合技术的过程中，燃煤电厂在建设脱硝工程上的投入达到了近140元每千瓦，平均每小时的运行费用为0.012元。

在分析火电厂烟气脱硝技术经济效益的过程中，不可忽略的一个因素便是高额的建设投资成本与贷款之间的矛盾无法得到有效的解决。由于银行金融企业为了在降低自身风险的同时，要实现自身经济效益的最大化，因此，较高的贷款利率与较短的还款期限使得电力厂望而怯步，投资负担的加重也直接影响到了烟气脱硝的经济效益。

4、脱硝专利情况分析

2009年以前我国的烟气脱硝技术专利申请量一直处于低迷状态，从2009年开始，申请量开始迅速增长，并且明显逐渐占据全球申请量的绝大部分，这说明我国以政府为主导的、包括企业、研究所和各大高校对于烟气脱硝的处理技术越来越重视，进而促进了相关专利的申请量逐步提高。

三、大气污染综合防治技术

1、对大气污染物排放进行控制

大气污染的防治，以控制污染源头为始。在绿色环保社会建设的过程中，工业企业也更加积极地在生产过程中贯彻绿色环保、节能降耗的理念，比如说研发一些新型绿色原料，在生产进程中应用清洁能源，应用绿色化机械设备及生产工艺，从而避免大气污染物的排放。而在平时，受到保护自然理念的影响，人们在生活中也更热衷于应用一些绿色环保材料，比如说在装饰装修中，选择具有隔音减震、隔热保温、防火防潮的聚乙烯材料，这种材料绿色环保，经济可靠，而且还能够二次利用。

2、颗粒污染物的防治技术

颗粒污染物是造成大气污染的主要源头之一，所以，要想改善大气质量，就必须加强对于这一物质的防治。在颗粒污染物的防治中，一般会采用以下两种技术方法：①干法除尘。这一技术充分应用了颗粒物的属性，利用重力、惯性离心力等物理方法来清除颗粒污染物，常见的技术设备有除尘机、重力沉降室;②湿法除尘。这一技术应用水等液体物质让大气中的颗粒物变得湿润，然后再进行捕捉处理，比如说，在火电站中，会在脱硫吸收塔后设置湿式电除尘，祛除烟气中的三氧化硫微液滴、烟尘微粒、脱硫石膏雾滴等固液状污染物。

3、气体污染物的处理技术

在气体污染物的处理中，一般会应用以下两种方法：第一，化学吸收处理方法。这一技术方法应用了混合物在气体、液体中溶解度的不同，来达到净化排放物的目的，比如说在二氧化硫治理时，可以采用单塔多喷淋工艺、串联吸收塔工艺、双循环U形塔工艺等，让碱液和污染物发生化学反应从而进行分离;第二，物理吸收处理方法。这一技术方法应用了气体污染物溶于液体的属性，让造成大气污染的有害物质吸收到溶液中，再进行处理，比如说，水就可以吸收酮类物质和醇类物质，稀硝酸可以吸收NO和NO2时，洗油、聚乙醇醚等可以吸收H2S、CO2等有机废气。

四、发达国家大气污染治理技术发展现状及趋势

发达国家大气污染已基本得到有效治理，排放标准已趋于稳定，大气污染治理市场的政策推动力减弱，行业进入存量市场更新阶段。发达国家已拥有较为成熟的大气污染治理技术，近年来相关技术虽无颠覆性革新，但在技术优化、协同控制、节能降耗、智慧控制、新材料开发等方面创新不断。

第四节大气污染防治设备市场环境分析

一、大气污染防治设备累计产量分析

2022年，全国大气污染防治设备累计产量为434434台(套)，比上年减少了46403台(套)，产量累计同比增长4.3%;月均产量为36202.8台(套)。2022年12月全国大气污染防治设备产量为63269台(套)，比上年同月增加了16006台(套)，同比增长27.8%，增速比上月加快19.6个百分点;日均产量为2040.94台(套)。

二、大气污染防治设备地区产量分析

分地区来看，2022年12月东部地区大气污染防治设备产量为55205台(套)，中部地区为5897台(套)，西部地区大气污染防治设备产量为1998台(套)，东北地区产量为169台(套);分别占比87.3%、9.3%、3.2%、0.3%。其中，占比最高的是东部地区。具体到省市来看，2022年12月大气污染防治设备产量前三的地区为广东省、江苏省与浙江省;产量分别为23821台(套)、16676台(套)与4916台(套)。各省市中，2022年12月大气污染防治设备产量最高的地区是广东省，为23821台(套)，占全国比重的37.7%。

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