姚常斌：气固湍动多污染物集成净化技术

姚常斌：各位领导、专家，下午好!下面跟大家分享一下我们清新环境自主开发的气固湍动多污染物集成净化技术。

北京清新环境技术股份有限有限公司研发主管 姚常斌

今天分为四个部分，首先是清新环境概况介绍，还有GST技术开发的历程，还有我们沿着GST技术做成的一个技术的集成情况，再一个就是我们GST技术的一个优势。

首先看一下我们公司的介绍，清新环境是成立于2001年，在2002年左右我们自主开发了旋回耦合的技术，并在2005年河北的陡河成功的进行了投产，标志着清新环境自主开发的技术开始正式助推大型火电技术的脱硫达标排放。清新环境在2008年中标了亚洲最大的现役火电站电厂托克托电厂的1到8号机组的特许运营，标志着清新环境开启了特许运营的道路。凭借我们的技术和运营的能力，在2011年我们公司成功在中小板上市，正式成为一家上市公司，能够更好的服务于环境业主。然后在2016年基于在电力的业绩和成绩，我们进入非电领域，收购了中铝旗下的自备电厂的治理和维护，成立了铝能清新，正式进入非电领域。

我们公司是具有大气污染治理的设计和运营的双甲级资质，在去年清新人的共同努力下，去年取得了不错的业绩，大概营收达到了40亿，净利润在6.52亿，资产合计是120亿，在电力行业的统计，我们去年的业绩也是比较不错的，累计的特许经营的基础容量在整个电力行业里是排名第一。签订的合同总量也是整个电力行业里的排名第一。从这张地图上面我们可以看到，我们公司的主要EPC和BOT的业务，我们的项目也是在晋冀鲁豫。我们项目覆盖神化、大唐、华能、华润这五大电力集团。也说明清新环境的技术得到了大的企业的认可。

清新非常注重技术研发，到目前为止清新环境已经授权的专利在98项，在申请的是40项，清新具有从基础研发到整套的技术研发体系，特别在大型装置的经济性、可靠性、稳定性上有自己独特的评价体系。公司在管束除尘、高效喷淋和旋回耦合方面的自己技术的积累，形成SPC3D技术在行业内得到了一些高度的评价，也得到了各方面奖项，最主要的是在电力行业得到了大力的推广和应用，也得到业主们的广泛的好评。

基于清新是一直注重技术研发的公司，清新一直是做湿法脱硫和脱硝的业绩，还有除尘。基于目前市场的发展趋势，也是在不断的更新自己的技术。上午，各位专家也提到了，我们在每一个污染物治理方面都有不错的技术，但是随着国家的政策以及行业的要求，我们会发现，他对每个污染物在深度处理的过程中，对整个技术的治理产业链会越来越长。从这张图我们可以看到，我们这次焦炉烧结机出来要进行脱硫，首先进行脱硝，还有重金属的除尘，还有脱硫。随着超低排放的要求，各种污染物的标准要求会越来越严。治理的技术链会越来越长，但是现在每一个单元的技术都有自己的优势，但也有自己的不足。如果是我们按照每一个污染物都同一个设备，每一个污染物都不断进行改造的话，对后期企业的成本是很大的考验。所以说，现在从技术的发展趋势来说，大家需要有这个技术的集成化，不再一个单一污染物的治理，而是协同的治理。再一个就是这种技术需要节能降耗的需求，不需要再有大量湿法和废水的产生的治理。再有就是控制要精确，精度提高，不需要设备大量的改造。再有就是污染物资源的处理。所以从整个技术的需求来说，活性焦责无旁贷就成为大家技术发展的趋势。目前从钢铁厂主要大的钢铁厂在用的也是活性焦协同净化的技术。

活性焦在脱硫脱硝以及其他污染物脱除有它自己独特的功能，它的机理研究得比较透彻，包括除了脱硫脱硝以外，它还有脱除重金属和二恶英脱除，有很大的好处。虽然说他具有脱硫脱硝和重金属协同净化的能力，但是在烟气组分离，对活性焦吸附过程有不同的工程。这张饼状图大概显示了主要就是一个焦炉的烟气的组成，在里面最主要的它分极性分子和非极性分子，在非极性分子里面它就有一个竞争吸附的作用，上午也有专家说这个问题，所以是二氧化硫和一氧化氮先吸附和后吸附的过程是不一样的。总的结论就是在低温脱硫脱硝过程中首先要脱出二氧化硫，进行一个脱硝的过程。

基于活性焦的脱硫脱硝的机理，要构造整个技术的装置的结构。我们GST的设计原理在这里给大家做一个介绍。从前面的烟气组分，在低温过程中首先进行一个脱硫，再进行一个脱硝。主要脱硝过程中它会对硫和活性焦起到一个覆盖的作用，会降低脱硝的过程。再一个先脱硫再脱硝反应机理上要求反应器的结构进行分层的结构。从这个图上可以看出先脱硫再脱硝，你要适应烟气的特点的话就要分层分结构，先脱硫后脱硝。下面要解决的问题就是要解决活性焦在里面是气固湍动的形式，很多人会问活性焦存在着火的问题，新的反应装置必须能够解决稳定气固的均匀接触和传热均匀。所以在装置里采用的是气固湍动的结构，这样热量可以及时扩散。因为吸附是放热，扩散不出去就存在少塔的问题。反应装置采用多层流化床的结构形式，单层流化床床高不可能太高，太高存在偏流的问题。所以用多层解决脱硫脱硝问题。还有就是活性焦，廉价而且来源非常广。

下面构建了GST的结构形式多层流化床的气固湍动的形式。多层床里面结构有几个关键点，首先是气固分布，这个结构在大型装置，比如我们在烧结或者是焦炉烟气比较大的情况下，像气固截面是比较大的，大概有有7、8米或者十几米的一个结构，这时候气固湍动或者气固的接触形式就非常重要，所以说它底部分布板这个结构是非常重要的。再一个气固湍动气体是从下到上和固体逆流的过程，固体还有从上到下的传输过程。气固湍动和移动床最大的差异性就是必须通过料层进行一个料封的作用，才能保证这个气体和固体的均匀接触，这些结构和关键点都在冷态实验装置进行解决。如果直接从廉价的活性煤直接制取活性炭，或者在制焦过程中产生的活性焦成本会大幅度降低，而且会减少运输成本和生产成本。通过装置发现，采用高品质的活性炭和低品质的活性焦去研究，发现它的脱硫跟焦的种类并不大，因为这里面核心的是快速吸附解析的过程，和传统移动床的模式不是一样的。本身我们的装置是快速反应，对活性焦进行改性，实验结果发现改性脱节效果可以大幅度提升。

GST进行中试流程，从烟气进行吸附，首先进行脱硫再进行脱硝，后面再接一个布袋进行除尘，从而达到脱硫、脱硝、除尘一体化的过程。在绿色的圆柱体吸附饱和之后，活性焦再进行解析，从而完成整个的吸附解析的循环过程。活性焦一直在里面转，有损耗再补充新焦。中试通过模拟软件对整个工艺过程进行了模拟，系统能量的优化，进行了三维的布局，整个中试设计出详细设计，到后面电气施工、安装工业化的条件，公司流程来操作。保证我们在放大过程中能解决工程上应用的问题。

这是我们现场的装置，在今年上半年完成整个装置的调试和运行，目前脱硫基本上可以达到100%的效果，脱硝在50%到80%，未来正在改进催化剂，改进活性焦进行进一步的提升脱硝效率，目前脱硝已经达到50毫克以下的标准。

单纯的技术，只是气固湍动的核心反应装置的中试的研发，里面还涉及到其他的结构单元，比如这是我们技术的全流程的图，在进一步GST有核心的东西就是活性焦的具备，目前我们这个活性焦涉及到跟我们传统用的脱硫的柱状焦不一样的，那我们需要研究，清新也是2004年就开始活性焦的研究，也取得了不错的成果，也有其他部门进行配合。再一个我们经过脱硫脱硝除尘之后，后面的烟气如果是180度的情况下，余热进行发电利用的情况下，可以整个节能，整个环保设施的能耗进行大幅的降低，我们通过初步的测算，如果是后面进行发电或者余热利用，可以将整个环保设施的电耗全部被清零，达到近零能耗的需求。活性焦里面解析过程会产生一定的废水，废水处理部门也对我们这个项目和现在存在的状况做了一些基础的研究，并且进行项目的落地。

下面是活性焦的介绍。我们公司具有成型焦和破碎焦的研发平台，从原料选取到工业制备到工业化生产都有自己的体系。然后建立了中试的工业化的生产。基于研发和工业生产的能力，我们公司作为第一起草单位，起草了烟气集成净化专用炭产品国家标准，今年7月份开始生效执行了。同时也起草了行业标准、企业标准。

还有一个技术集成利涉及到解析气涉及制酸过程中废水处理，很多种金属污染物在除杂过程中进行废水的处理，这个废水的处理难度是比较大的，因为里面有重金属还有酸性。

下面介绍一下GST优势。首先移动床和固定床技术，移动床用侥特别便宜，传热传质比较均匀，反应器体积会大幅度缩减，成本会减少。另外是逆流，比较均匀，提高反应效率。这个装置用的焦可以用便宜的焦。我们过程可以直接破碎、炭化、火化制成活性焦，成本比较低。再一个我们可以用工业生产过程中的边角料，比如说我们现在大量的兰炭是不能使用的，但是我们通过兰炭破碎的情况下，可以直接应用于我们气固湍动多污染物集成净化的工艺。再一个我们气固湍动硫化过程中，它的焦对焦的颗粒没有影响，小颗粒也可以在整个系统里进行循环解析吸附的一个过程，而我们在移动床活性焦的情况下，大量的碎焦颗粒它不能充分的运用，它会造成床内的颗粒运动的阻塞。再一个就是气固湍动传热传质、反应效率都会比较高。再一个投资成本比移动床要低三分之一的效率，比现在的石灰石还要高一点，但是如果我们把后面的余热发电上去的话，投资成本会大幅的降低。再一个反应装置控制比较灵活。在移动床和其他装置反应过程中，传感器的个数非常多，每个点都要测，但是气固分布均匀，热量不能导出的情况下难以测里面的发生点，气固湍动的时候温度比较均匀，这个点的设置就会比较灵活。再一个，我们可以气固湍动过程中，每一层可以及时排料、卸料都比较方便，随时可以卸料、加料。

总结起来GST技术大概有六个特点，一个是活性焦比较廉价，再有就是高效的气固反应，活性焦的全生命周期的利用，再一个是分期协同净化，装置比较紧凑，再一个是整个装置的运行成本比较低。

(根据速记整理，未经本人审核)