脱硫脱硝系统行业发展概况及技术展望

03-12 157

脱硫脱硝系统产业发展概况 
  总体行业动态:燃煤电站脱硫脱硝进入深度治理消缺阶段,非电行业成为大气治理的重点。 
  (1)电力行业 
  通过近10年的治理,煤电超低排放改造完成率已达80%,全国8.1亿千瓦的燃煤机组基本达到了天然气的排放水平,提前完成2020年改造目标。随着我国燃煤电厂实现超低排放,减排效果显著,超低排放改造遗留的问题进入消缺阶段,目前突出的需求是脱硫废水零排放、“液氨改尿素”改造、过量喷氨(氨逃逸超标)改造治理。此外,生态环境部发文要求,不得强制企业治理“湿烟羽”,因此“湿烟羽”市场观望气氛严重。 
  (2)非电行业 
  非电行业烟气主要污染物排放居高难下,成为大气污染治理重点和改善区域空气质量的关键。 
  1) 钢铁行业超低排放全面开展。2019年4月五部委联合发布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》,到2025年底前,重点区域钢铁企业超低排放改造基本完成,全国力争80%以上产能完成改造。地方钢铁企业超低排放改造时间表普遍在国家计划的基础上加快加严,浙江、上海等地要求2022年底前基本完成钢铁企业超低排放改造工作。我国钢材产量排名前三的省份为河北、江苏、山东,三省钢材产量占比约达全国总产量的44%。据公开资料显示,河北省钢铁企业超低排放改造进度已然过半,江苏省进度不及河北,今年将全力推进,山东省作为我国钢铁产业结构调整一试点省份,计划尝试通过对大气污染传输通道城市钢铁企业采取转移重组、搬迁等方式,实现调整布局、转型升级。
   2) 非电行业时代来临,烟气治理仍有难题待解。相对于电力,非电行业的超低排放改造更复杂。这表现在:i. 非电行业排放源众多,包括钢铁、水泥、焦化、有色、玻璃等众多工业行业;ii. 各个工业行业的工艺过程不同,排放的污染物种类、浓度差异较大,不同烟气的温度、湿度、流量、流速等参数波动较大;iii. 技术支撑不足。非电涉及的每个工业行业都有各自的特点,从技术适应性看,一种技术或一套技术要满足不同污染源排放特征,实现超低排放难度可想而知。 
  3) 钢铁行业烟气治理的一大的难点是脱硝。脱硫、除尘工艺较成熟,大多数企业也能够实现二氧化硫、颗粒物超低排放指标要求,在技术路线上也有多种选择。在烟气治理过程中,钢铁企业要高度重视源头减量和过程控制技术的应用,同时要结合自身实际,慎重选择治理技术,只有这样,才能达到事半功倍的效果。 
  4) 无组织排放治理逐渐受到重视。“十二五”以来,钢铁行业实施除尘改造和烟气脱硫脱硝大气污染治理工程,有组织排放量大幅下降,无组织排放问题在钢铁行业越发凸显。钢铁行业物料吞吐量大、粉粒料较多、产尘点数量多、料场扬尘、运输扬尘、厂房烟尘外逸等无组织排放问题突出,颗粒物无组织排放量占钢铁行业污染物排放总量的50%以上。生态环境部发布《关于推进实施钢铁钢业超低排放的意见》将无组织排放要求也纳入钢铁超低排放指标要求中。无组织排放成为钢铁工业污染治理的重点之一。
   3. 脱硫脱硝系统行业技术展望
   (1)火电行业 
  1) 脱硝装置还原剂“液氨改尿素”成为趋势 
  江苏盐城市响水县化学储罐发生爆炸事故,国家能源局综合司发布《切实加强电力行业危险化学品安全综合治理工作的紧急通知》,要求推进燃煤发电厂开展液氨罐区重大危险源治理,加快推进尿素替代升级改造进度,未来尿素水解市场容量巨大。尿素水解制氨技术具有能量消耗低、运行过程中安全稳定、占用厂房面积小的优点,同时需克服难点包括水解反应器腐蚀问题、机组负荷变化响应时间问题、管道输送产品气冷凝问题。 
  2) 脱硝装置氨逃逸问题需要引起高度重视 
  由于普遍低负荷运行,NOx排放标准严格而环保监管并不考核氨排放、氨在线监测技术缺陷等原因,喷氨过量普遍存在于燃煤电厂脱硝装置运行过程中。从工艺上分析,过量喷氨是“大水漫灌”,解决这个问题的关键是实施喷氨的“精准滴灌”,基于反应器各个区域的氮氧化物、氨浓度,通过精准喷氨的方式达到精准控制氨浓度的目的,各大发电企业正在开展脱硝装置喷氨系统改造以解决这个突出问题。 
  3) 低成本脱硫废水零排放技术 
  当前,国内火电厂脱硫废水零排放技术仍处于各种技术工业化示范应用阶段,归纳起来主要有两条工艺路线:i. 以烟气余热蒸发方式实现电厂脱硫废水零排放的工艺路线,即烟道喷雾干燥技术,该技术具有节能环保、运行稳定、占地面积小等优点。但废水蒸发不完全易对烟道造成腐蚀和积灰堵塞;ii. 以水处理方式实现零排放的工艺路线,即“预处理软化+膜浓缩减量+蒸发结晶”技术,该技术成熟可靠、已有几例成功运行案例且不对电厂发电生产造成任何影响,但投资和运行费用较高,处理过程中易产生较多的固体废弃物。 
  4) 燃煤电厂“湿烟羽现象” 
  “白色烟羽”治理技术可分为三大类:烟气再热技术、烟气冷凝技术和烟气冷凝再热复合技术。电厂湿烟羽现象已受到相关部门关注,地方政府陆续将燃煤锅炉消除“有色烟羽”写入地方环保标准。但是在2019年,对湿烟羽的治理质疑之声较多,生态环境部出台的《京津冀及周边地区2019-2020年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》公开强调,消除湿烟羽,实际上对控制污染物排放作用不大,反而增加能耗,间接增加污染物排放。对稳定达到超低排放要求的电厂,不得强制要求治理“白色烟羽”。 
  (2)非电行业 
  非电行业烟气主要污染物排放居高难下,成为大气污染治理重点和改善区域空气质量的关键。
  1) 钢铁超低排放全面开展,SCR烟气脱硝技术市场占比高钢铁行业烟气治理最大的难点是脱硝。钢铁行业氮氧化物排放限值从300mg/Nm3提高到50mg/Nm3后,很多企业难以达标,急需治理改造。市场上的主要烟气脱硝技术方案有活性炭法、SCR法和氧化法等。 
  据公开材料汇总的2019年部分拟建、新建钢铁超低排放项目及工艺路线,共统计出42个项目,除去工艺路线未知的5项,剩余37个项目中,采用SCR脱硝的有27个项目,占比达73%,其中包含两个低温SCR脱硝项目。经过近两年的市场实践与选择,逐步占据钢铁行业脱硝市场主流的是SCR脱硝技术。
 
  2) 干法/半干法脱硫技术成为钢铁企业烟气脱硫市场主流目前非电市场上主要烟气脱硫技术方案有活性炭法、湿法脱硫、旋转喷雾法、循环流化床半干法等。
 
  据公开材料汇总的2019年部分拟建、新建钢铁超低排放项目及工艺路线,36个脱硫项目中,采用湿法脱硫的项目数占比为27.8%,采用半干法/干法脱硫技术的项目数占比为77.8%(部分项目采用多种工艺路线),其中,采用循环流化床半干法脱硫的项目有10个(27.8%),采用活性炭干法脱硫脱硝一体化技术的项目有7个,采用旋转喷雾技术的项目有6个。干法/半干法脱硫成为钢铁行业脱硫市场的主流技术。 
  4. 脱硫脱硝行业发展展望
 
  烟气脱硫脱硝改造重点由电力行业转向非电行业,而非电行业中钢铁企业超低排放改造又首当其冲。京津冀、长三角、汾渭平原等重点地区钢铁企业改造取得积极进展,特别是在烧结机头有组织排放治理方面成效显著。然而,还有大量的钢铁企业的环境面貌并未发生根本转变,与全面超低排放,且经得起历史检验的要求相比还有较大差距。未来脱硫脱硝行业继续向非电行业发展,市场上纷繁的技术将经过实践考验优胜劣汰,非电行业烟气治理逐步走上更加规范、高质量的发展之路。