朱廷钰：非电行业烟气排放特征及控制技术

简单介绍中科院过程所这个团队，在科学院中大气污染治理算是一个有特色的行业，这个行业从“十一五”开始做了中国第一台烧结机脱硫，承担了科技部863的课题。

中国2015年粗钢产量8.04亿吨，钢铁产量大，产能早就失衡了。钢铁生产的污染物排放标准现在还是很宽松。在电力行业减排空间有限的情况下，加强钢铁行业多污染物协同控制势在必行。钢铁行业以烧结、球团或转炉为例，烧结机只要有投资，技术上完全可以实现。钢铁上的二氧化硫排放标准比较高，有一定道理，因为钢铁行业烧结机是多污染物，尤其里面存在二恶英，二恶英是轻质型，不容易损，所以国外如果考虑到二恶英排放，最多是半干工艺，国内龙净或中科院CFB，也包括SCA，因为不溶于水，而且二恶英是衡量的，很难对一个物质单独去催化分解不划算，这种情况下考虑烧结机二氧化硫适当标准，提出一个适当高值是合理的。在国外很多国家，二氧化硫没有这么高的标准，德国脱硫只要求60%，甚至50%。总体来说国内标准比国外高很多，造成大量气态污染物转成固态污染物，而固态污染物又不治理。治理成本反应不出问题。

燃煤电站烟气和烧结机烟气很大不同，排放运行过程当然对二次技术开发带来新要求，二次开发新模式当然要考虑在技术和设计进行重新的研发。所以，烧结烟气不同于电厂烟气，对环保技术的要求更高，不能“照搬”。钢铁行业烧结机有很多问题，现在更多关注是颗粒物和二氧化硫。2014年烧结机标准发布，烧结机应像垃圾焚烧一样，形成每年强制检测制度。我国有标准，但是没有检测，烧结机行业二恶英排放量绝对是全国最高的。二恶英难以检测，分布在固相和气相，测试数据不准，比例有很大可变性，但是钢铁行业二恶英排放可能居第一位。氮氧化物排放浓度为300，烧结机的氮氧化物和燃烧不一样。燃煤主要是热力型，温度足够高，而烧结机的氮氧化物不高，更多是来自燃料。那么氮氧化物排放浓度300的标准意味着全中国百分之七八十的烧结机都不需要处理，像在京津冀地区或珠三角区域，整个烧结机排放标准是100，而国家标准是300，超标的很少，宝钢也没有超标，因为来源于燃料。

另外，即使超标脱硫效率也不像燃煤那么固定，燃煤处理SCR达到80%，甚至有些90%。而烧结机不需要，排放浓度高的也就是400，即30%的处理效率或是更高。所以不考虑二氧化硫，氮氧化物的治理也是有新的需求感。烧结机是由不同风箱组成，一个120平方米的烧结机大概有17-18个风箱组成;一个300平方米的烧结机大概有20多个风箱。每一个风箱温度和污染物浓度不同，含湿量也不一样。二分之一或三分之一的风箱完全可以达到钢铁行业烧结机排放标准。

但是现在普遍做法是把所有风箱烟气全部抽出来统一治理，污染物治理最大成本取决于气量，而不是浓度，这种治理方法极不合理，所以我们建议将来烧结机应该采取选择性治理。即能够达标排放的气体可以直接排放，不达标的部分就采取工艺处理，这样才能够实现有效治理，降低投资成本和运行费用。

钢铁行业硫的排放主要与铁矿石的含硫量密切相关，我们团队测试了攀枝花、澳大利亚、鞍钢等案例的铁矿石硫含量。我国烧结机排放浓度绝大多数在2000以内，只有西南地区极个别的钢厂超标，在7000—10000左右。钢铁行业氮氧化物大部分可以达标排放，二恶英的数据不具有任何代表性，因为二恶英测试机器很贵。我国钢铁行业只有宝钢有测试设备，和宝钢医院合作测了大概有效的数据，可以看到二恶英排放并不合理，甚至有时候二恶英排放远远低于国家排放，有的甚至是比别的国家还要低。所以，二恶英的治理需求还要验证，排放特征也不在此提及了。垃圾焚烧特点是浓度高，但是是气量小。

发展进步的三个趋势，第一是单一污染更高，第二是多污染物协同控制和联合控制，现在更多采用联合，协同是利用氧化还原、吸热放热、产物原料等方式进行耦合，现在根本没有做到。第三，关注常规和非常规，以后的需求肯定要满足总量要求。从全国环境统计公报可以看到，脱硫设施平均效率由2014年84%增长到2015年的88%，后装装置有提高。湿法前三工艺：石灰石石膏法，双碱法和氨法，和燃煤技术有相似。双碱法基本都不见了，在一个很小的区域，现在国家明确规定90平方米以下烧结机要淘汰掉，180平方米的烧结机才能立项。半干法前三工艺：CFB法，SDA法，密相干塔法。科学研究现在所提出来烧结机分级循环计划和余热利用，可以余热利用和减少气压，合理改变经济性。

介绍一下焦化行业。2015年，焦化行业SO2 排放量为17.7 万吨，NOx 为63.8 万吨。110万吨/年焦炉烟气量约为30万Nm3/h;

我国很多行业都在实行超低排放，现在排放标准不起作用了。我国焦化行业几乎是全部不达标，不管是独立的焦化还是钢铁企业联合焦化普遍都不达标。焦化行业排放标准非常低，二氧化硫50，特别排放30。欧盟国家200—500，因为国外焦化联合化工行业，焦炉热量用的是焦炉煤气或高炉煤气，如果高密集型，主要是一氧化碳气体，燃烧温度低，所以普遍小于两三百，如果是焦炉煤气最高不到七八百，所以国外是500，因此鼓励利用高炉煤气做焦炉。但是我国不能达到，定的50，谁也达不到，氮氧化物排放很高，都达到了1000。炼焦化学工业污染物排放标准 GB 16171-2012 排放浓度限值是150，从1000降到150按照常规的SCR也达不到。焦炉行业最近和中铁合作，准备在煤气焦化做一个150万吨的焦化厂计划。大家比较公认的两种工艺，一种是低温SCR，高效脱硫加SCR，这个装备据说不错，但是有一个巨大的问题，脱硫成本很大。23万平方米功放气量投资估算超过5000万，所以经济性有优化空间。焦炉烟气脱硫脱硝技术有脱硫+除尘+低温SCR技术和活性炭脱硫脱硝技术。为什么要用碳酸钠?是因为需要特别高的脱硫效率，低温SCR解决不了硫的问题，一般忽视小于10个PPM，效率会下降，耐存会提高，所以前面不管有多少都要排放小于30。任何一种技术自己的优点和缺点，活性炭脱硫脱硝技术优点更多是体现吸附能力，如果单独只有一个优点，经济性肯定令人置疑，因为用完了以后可以资源化利用。现在有一个误区，很多人认为活性炭脱硫效率只有30%，主要是因为喷氨的时机不对。活性炭的技术有三个比较关键，一个是二氧化硫和一氧化碳的技术吸附，因为二氧化硫存在直接把一氧化碳吸附抑制，而氨的吸附比二氧化硫还要多。第二是二氧化硫和氨的反应生出了硫氨盐。

2015年中国水泥行业23.5亿吨，每吨熟料产生的水泥窑尾烟气量约为2500Nm3/t。NOx排放量为191.7万吨，烟(粉)尘95.8万吨。2014年底，水泥企业共3535家，其中由熟料生产的水泥企业1793家，脱硝设施920套，占比26%。水泥排放总量很高，理论上来说，脱硝效率SCNR可以做到60%，但是大量工业证明，效率普遍在50%左右，考虑到氨的泄露等因素。现在水泥行业排放标准在进行调研，如加严对水泥行业意味着全部要考虑SNCR。现在水泥行业排放标准总体是200，对水泥行业来说意味着脱氮要考虑SCR，投资成本少。德国规定采用二次燃料替代率<60%时，NOx不得超过500mg/Nm3，二次燃料替代率>60%时，不大于200mg/Nm3，我国在行业间平衡还存在很多问题。《国家环境保护“十二五”规划》新型干法水泥窑要进行低氮燃烧技术改造，新建水泥生产线要安装效率不低于60%的脱硝设施。玻璃行业2009年SO2 约35万吨，烟尘2.7万吨，NOx 约46万吨，NOx浓度高：2000~3000 mg/Nm3。玻璃行业的含氧量现在全行业都提出抗议，要由8%以上改成15%，其实达不到，玻璃行业的氮氧化物的含量非常高。钢铁烧结机氮氧化物含量一般是200，玻璃一般是3000以上。存在的问题及技术需求有，玻璃炉窑烟气由于NOx浓度高，在常规湿法烟气脱硫工艺过程中，“白烟”现场严重，亟需研发新型的湿法同时脱硫脱硝技术。玻璃炉窑尾气余热发电产生的烟气温度较低(180~300℃)，NOx浓度高(1500~4000mg/m3)，亟需低温NH3-SCR脱硝技术。

有色行业，中小型企业散点分布、集约化程度低，单位产量污染物排放量高。有色冶炼Hg排放量占全国工业的52%，锌冶炼占有色冶炼Hg排放量60%以上。现在国家重金属按照要求应该减排汞20%，全世界重金属排放据说联合国提出来5%。以上是我的一些研究分享，谢谢。