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整治工业废气 国产装备大有可为

来源:    作者:    更新时间:2014-04-16

摘要: 工业废气的排放作为大气污染的源头之一,一直以来受到各方面的广泛关注。面对严峻的形势,工业废气的综合治理迫在眉睫。在传统工艺与新技术的协同作用下,工业废气处理技术将迈上新的台阶。
  

工业废气的排放作为大气污染的源头之一,一直以来受到各方面的广泛关注。面对严峻的形势,工业废气的综合治理迫在眉睫。在传统工艺与新技术的协同作用下,工业废气处理技术将迈上新的台阶。




2014年初,北京、天津、河北及内地中东部地区持续出现雾霾,导致部分城市达到严重污染。其中北京有36家企业被要求停产,为减少工业废气排放。
近几年,我国大气污染情况不容乐观,城市雾霾天气逐年增加。大气污染物主要来源于排放到空气中的大量工业废气、燃煤烟尘以及汽车尾气。城市的飞速发展导致大量能源集中消耗、污染物集中排放,其中工业废气的排放占有相当大的比重。根据有关报告显示,京津冀强霾的主要原因之一是北京周边地区工业废气污染影响了北京的空气质量。工业废气的超标排放不仅污染环境、对人体健康也有很大的危害,更加影响天气和气候,破坏原有的生存环境。面对严峻的形势,工业废气的综合治理迫在眉睫。

整治“污染大户”寄望新技术

工业废气的种类很多,其中电力工业、冶金工业的主要污染源为燃煤产生的烟尘、SO2(及含硫化合物)和NOx等。在我国,燃煤发电无论在装机容量还是发电量上都占据有绝对优势,而其他工业生产过程中燃煤供能也是极为普遍的,为此,在工业企业安全经济发展的同时,要坚持绿色发展、循环发展,尤其燃煤废气的污染排放要特别重点整治。
在“十一五”大气污染物控制中,电力工业取得了很大的成就,其中烟尘、二氧化硫控制达世界先进水平。但随着GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》及特别排放限值、GB3095-2012《环境空气质量标准》、《大气污染防治行动计划》等环保法规标准的实施,相关工业行业要创新发展国际先进水平的环保技术,更要努力把先进的环保技术产业化,并将已成熟的技术转化为现实生产力,全面推动除尘、脱硫和脱硝技术及其装备的改造和升级,实现燃煤废气向综合治理、循环经济和可持续方向发展。
治理燃煤废气首先要从源头抓起,燃煤锅炉的改造是关键。如何提高锅炉的热效率、减少废气排放一直是研究的重点。今年7月,政府部门发布了新修订的《锅炉大气污染物排放标准》,新标准在原标准的基础上规定了燃煤锅炉的烟尘、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物的排放限值分别为20mg/m3、100mg/m3、150mg/m3、0.03mg/m3,相关限值比国家特别排放限值要求进一步严格了25%以上。这督促企业需要保持不断进行锅炉的整改和技术创新势头,使锅炉烟气排放量一降再降。调整优化产业结构,严格特种设备的质量、规格和排放标准有利于工业废气的减排治理。
在燃煤废气中,氮氧化物/NOx是危害性首屈一指的产物,脱硝处理技术也十分成熟。目前我国的脱硝技术主要以低氮燃烧和烟气脱硝相结合的方法为主。其中低氮燃烧的技术的投资和运行费用低,是控制NOx最经济的手段。SCR是技术最成熟、应用最广泛的烟气脱硝技术,能从根本上控制氮氧化物的排放。其脱硝效率通过调整催化剂层数能稳定达到60%~90%。与低氮燃烧相结合可实现100mg/m3及更低的排放要求。而SNCR常用于锅炉炉膛,将NOx排放量降至大约200mg/m3。但随着锅炉容量的增大,其脱硝效率会降低。另外还有一些正在研发中的新技术,如脱硫脱硝一体化技术、低温SCR技术、炭基催化剂(活性焦)吸附技术等。
脱硫技术是与脱硝技术并驾齐驱的重要废气处理过程,火电行业的主要以石灰石石膏湿法脱硫为主。通过多年来对脱硫工艺化学反应过程和工程实践,以及设计和现场运行经验的不断积累、不断改进,在脱硫效率、运行可靠性、运行成本等方面有很大的提升,技术基本稳定成熟。目前正处于高效率、高可靠性、高经济性、资源化、协同控制新技术的研发、示范、推广阶段。
由于新标准的严格要求,现如今单靠传统的湿法脱硫技术难于实现,需采用新技术,如已得到应用的单塔双循环、双塔双循环技术,正在开发的活性焦脱硫技术等。对现役的“存量”机组,要求的排放限值为50~200mg/m3、高硫煤地区为400mg/m3,且已经开始实施。
PM2.5是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5μm的细颗粒物,其粒径小,面积大,活性强,易附带有毒、有害物质(如重金属、微生物等),且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。减少PM2.5的排放可利用ESP、BP和电袋等高效除尘设施减少其一次颗粒物的排放,也可利用高效脱硫设施和脱硝设施减少易在大气中形成PM2.5的前体污染物,或是在湿法脱硫设施后建设烟气深度净化设施。
总体而言,燃煤废气污染的整治需要向高性能、高可靠性、高适用性、高经济性方向发展,各种污染物综合治理、协同控制。

催化燃烧装置成治理有机废气“好帮手”

“十一五”以来,国家和地方政府部门都加大了对有机废气治理的力度,努力推进新技术和新材料的研发应用。有机废气主要产生于化工行业、玻璃工业、水泥行业中,是可挥发、结构形成复杂的有害气体。目前,我国工业VOC废气治理率<10%,且VOC提标潜力巨大,在政策带动下2013~2015年VOC治理行业将迎来50%~80%CAGR(复合年均增长率)爆发式增长,需求可能超过3000亿。
国内有机废气治理主要运用我国自主研发的催化燃烧装置,该装置目前已成为我国VOCs(挥发性有机化合物)治理的主要技术之一。由于技术简单易行、运行费用低,在浓度低且风量大的有机废气治理中应用普遍,并在此基础上发展了颗粒活性炭吸附浓缩—催化燃烧集成装置和活性碳纤维吸附浓缩—催化燃烧集成装置。在此期间以引进吸收为主,通过技术改进和提高,蓄热燃烧技术(RTO、RCO)也得到了广泛的应用。吸收净化技术目前在一些无机废气的净化方面有所应用,在有机废气净化方面也进行了一些尝试,而生物净化技术在除臭等领域也表现出了良好的应用前景。
吸附浓缩—催化燃烧集成装置、催化燃烧技术、热力焚烧技术和吸附回收技术已成为目前治理的主流技术。但是VOCs其种类繁多、性质各异,所涉及到的污染行业、工艺过程众多,污染气体的排放情况(温度、压力、污染物种类和性质、含尘量及粉尘性质等)差异很大,其特殊性决定了单一的治理技术不可能满足所有排放废气的治理要求,具体情况具体分析,还要根据实际应用范围来选择不同的治理技术。
近年来VOCs治理新技术的研究开发得到了不断发展,主要方式是开发新的材料来提高和改进有机废气处理技术,并且研究开发重点优化和集成技术,得到一定成果,如分子筛转轮吸附浓缩技术、生物净化技术、等离子体净化技术、光催化技术、离子液吸收技术等。

烟尘粉尘等颗粒物治理技术较成熟

烟尘、粉尘等颗粒物作为城市雾霾的首要因素,在工业废气处理中需要特别注意。目前较为成熟的除尘技术有以下几种。
首先最常用的为电除尘技术,它具有应用广泛,国际先进,净化效率高的优点。但由于电除尘器对粉尘有一定的选择性,使设备除尘效率收到限制,于是便出现了一些改进创新技术,如高频电源、烟尘凝聚技术、烟气调质技术、低低温电除尘技术、移动电极电除尘技术等。
其次,袋式和电袋复合除尘技术在近年来发展飞快,相比于电除尘技术,它的除尘效率更高且适用范围更广,结构简单且造价低廉,具有十分可观的经济效益。目前该技术正处于总结应用经验、规范发展的阶段。
湿式电除尘技术的工作原理与传统干式电除尘相似,依靠静电力是尘埃分离,所不同的是湿式电除尘的工作环境为一干一湿,其装置通常布置在湿法脱硫设施的尾部。由于其处理的是湿法脱硫后的湿烟气,能有效捕集烟气中的细颗粒物及易在大气中转化为PM2.5的前体污染物、石膏液滴、酸性气体、重金属汞等,实现烟尘≤10mg/m3及烟气多污染物的深度净化。

低成本清洁能源受青睐

随着世界各国日益增长的能源需求和环保观念的逐渐深入,清洁能源的推广使用已然成为世界的必然趋势。根据数据统计,中国已经成为了全球清洁能源投资第一大国,使用清洁能源不仅能够保护环境,减少污染物的排放,更具有十分客观的经济效益。
在我国的清洁能源项目中,光伏发电技术近年来发展迅速,其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行,受到各国企业组织的青睐,具有广阔的发展前景。在政府政策的推动下,光伏产业和光伏应用实现有机结合,对促进经济持续健康发展具有重要的现实意义,并且太阳能发电确实做到了零污染零排放。
而风能、水能的利用也可达到抑制工业废气排放的目的,设备成本较发电机设备低。近日,山东电网清洁能源装机达到660万千瓦标志着其风力发电已形成规模,按照其初步规划,到2015年,山东风电装机将达到800万千瓦,其中陆上风电装机600万千瓦,海上风电装机200万千瓦。山东电网为清洁能源机组科学调控和并网发电奠定了基础。但是,风能和水能的使用受到环境和地势地形的影响,投入生产需要综合考虑。
燃煤污染作为工业废气的污染源头,这个问题一直困扰着我们。然而,神华国华三河电厂1号35万千瓦机组“近零排放”环保改造于近日通过验收,改造后的燃煤机组污染物排放将达到燃气机组排放标准。神华国华电力研究院总经理孙平曾表示:“如果我国燃煤机组都进行‘近零排放’环保技术改造,全国的粉尘排放量将降低95%、二氧化硫排放将降低94%、氮氧化物排放将降低92%。煤炭成为清洁能源便不再是梦想。”该项技术成功实现了将煤炭转化为清洁能源的目标,燃煤废气的污染即将成为历史。
一些正在研发的新型能源也正在悄悄走近我们的生活,地热能、可燃冰、页岩气等,这些有待开发的清洁能源又是一种新的尝试,地热能冬季烘暖和页岩气的开发利用已经应用投产。
此外,政府有关部门和生产企业对新能源汽车的生产和推广宣传力度也日益加大,新的技术改变汽车原有的驱动方式和燃料消耗类型,减少车辆的尾气排放,降低城市空气污染程度。
应对环境污染的愈演愈烈和全球性的能源危机,清洁能源的普及使用无异为我们打开了新的思路。

工业废气还须综合治理

工业废气的综合治理并不代表一味的关、停、减少,堵不如疏,若是将被视为大气污染罪魁祸首的工业废气科学转化为有循环价值的合成气体,或是从废气中分离出可利用气体,将会真正的实现变废为宝。
早在去年,日本研究开发出了一种新材料,这种晶体能选择性地吸附和捕捉气体中的一氧化碳分子,能够从钢铁厂的废气等混合气体中提纯一氧化碳。研究小组利用这种新材料,成功从一氧化碳和氮气的混合气体中分离出了一氧化碳。而在一氧化碳浓度很低的混合气体中反复操作,可分离出浓度达到90%以上的一氧化碳气体。通过此种方法得到的一氧化碳气体又可投入到工业生产当中,降低污染又经济环保。
近日,我国首套焦炉气制合成天然气装置成功投产,并网输气。该装置年产合成天然气1亿立方米,可实现年减排二氧化碳20万吨,开辟了我国重污染工业废气制备清洁能源的新途径。经过技术研发和加工,我国已可以将焦炉气为甲烷浓度大于88%的合成天然气,实现废弃物零排放。该项目每年可减排焦炉气2.4亿立方米、二氧化碳20万吨、粉尘总量10吨,可替代燃煤145万吨,实现年销售收入2.5亿元、利润6000万元。
与开发清洁能源相比,将废弃提炼、分离、转化成洁净能源具有现实意义,可操作性强,且成效显著。我国也正在努力研发多种工业废气的转化使用方案,力争使“废”气处理不再“费”。

基础性工业行业的确普遍存在废气污染问题,但它们也是社会经济持续发展的重要条件和保证,面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态退化的严峻形势,以及生态文明建设的国家需求,必将按照国家大气污染防治行动计划,长期承担大气污染物控制的减排重任。对工业废气的综合治理要长期进行,加大整治的决心和力度,还人们一个蓝天!



 

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