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市场需要硫硝汞同时脱除技术

日期:2015年12月25日 16:29

传统污染控制系统具有冗长复杂,硫、硝资源浪费,副产物二次污染等缺陷;多污染物协同控制技术,脱硝副产物可作为农用化肥;脱硫副产物易商品化,无二次污染;氮肥增益烟气多污染物协同控制技术,企业只需出资在传统技术条件下环保设备投资额的90%,环保运行费用的90%,还能按1:1分得高硫煤与低硫煤的差价收益,预计3年~5年收回环保设备成本。
随着我国对燃煤污染物控制种类越来越多、排放标准越加严格,烟气治理的工艺流程正在变得复杂而冗长,除尘、脱硫、脱氮、脱汞和温室气体控制等一系列措施使得许多企业望而却步,一次和多次性投资大、运行费用高。
中国环境科学研究院大气污染控制技术研究中心主任张凡表示,目前我国燃煤电厂污染物治理技术基本是以引进国外工业化国家技术为主,其技术种类比较单一。目前迫切需要开展适合我国国情的燃煤烟气多污染物协同治理技术的研发。“中国环境科学研究院已申请“863”科技攻关项目,专门研发燃煤烟气多污染物协同治理技术。”
烟气治理舶来技术有隐患
石灰石-石膏法脱硫技术和选择性催化还原脱硝技术,污染控制系统冗长复杂、硫硝资源浪费、副产物二次污染
张凡介绍说,目前,我国已投产应用的脱硫技术主要包括石灰石-石膏法、氨法、和干法、半干法脱硫等,应用最为广泛的是石灰石-石膏法技术。脱硝技术主要是在低氮燃烧的基础上采用选择性催化还原(SCR)或选择性非催化还原(SNCR)技术,其中以SCR技术为主。
他指出,我国现有的这些烟气治理技术如石灰石-石膏法脱硫技术、选择性催化还原脱硝技术等主要存在着污染控制系统冗长复杂、硫硝资源浪费、副产物二次污染等问题。
首先是燃煤烟气脱硫以石灰石-石膏湿法技术为主,造成石灰石开采量大,脱硫石膏资源化率较低,石膏堆积和脱硫废水二次污染严重等问题。
据统计,我国每年脱硫所需石灰石开采量约2000多万吨,每年排放的脱硫副产品(石膏)和脱硫废水分别近1亿吨,二者均含有较高浓度重金属,易形成二次污染问题;同时也造成了我国石灰石、硫、水资源的严重浪费。
脱硝采用的选择性催化还原(SCR)技术,存在对液氨需求量大、废催化剂二次污染等问题。张凡说,SCR技术以尿素或液氨为脱硝剂,每年运行需消耗大量的氨,若我国80%的电厂采用SCR技术,则每年消耗约500万吨的氨,占全国氨总产量的10%,而其副产物为不可回收的氮气。
同时,这一技术所用的催化剂主要成分以进口为主,限制了我国SCR脱硝事业可持续性发展,并且所用催化剂失效后难以处置,所含重金属易造成二次污染。
在脱汞方面,目前以协同脱除为主,存在污染转移问题。中国环境科学研究院开展公益项目(“燃煤烟气控制技术对汞等有害物减排规律研究”和“燃煤工业锅炉、窑炉重金属污染物排放标准限值及控制策略研究”)的研究结果表明,燃煤汞的60%~70%迁移至飞灰、脱硫石膏及脱硫废水中,容易形成汞的二次污染。
专家指出,针对我国目前燃煤烟气治理技术的现状,迫切需要开发适合我国国情的硫硝汞同时脱除与副产物商品化技术。
协同控制技术能否实现突破?
降低治理投资、占地、能耗和运行费用,减少二次污染并实现副产物的资源化再利用
业内专家表示,烟气多污染物协同控制技术从系统设计角度出发,对各污染物治理工艺进行一体化设计,同时有效配置动力、配电、输送等配套系统,降低污染治理的投资、占地、能耗和运行费用,减少二次污染并尽可能实现副产物的资源化再利用,具备商业推广价值,是未来减排技术的发展方向。
目前,国内外烟气多种污染物联合脱除技术研发主要集中在联合脱硫脱硝脱汞方面,有些还处在研发阶段,有些已取得了一定研究成果,并在部分领域建设了示范工程。比如活性炭吸附-催化一体化控制技术、臭氧氧化化学联合吸收技术、电子束法脱硫脱硝技术和氮肥增益烟气多污染物协同控制技术等。但是,这些技术还有待进一步试用完善后推广。
张凡介绍说,他们研发的氮肥增益烟气多污染物协同控制技术,根据将烟气中部分的NO氧化成NO2就能达到很好吸收效果的原理,通过自制的催化剂在一定浓度硝酸中催化氧化烟气中的NO,使得NO和NO2比例为1:1左右,利用氨等碱液吸收去除,副产物硝酸铵通过氢氧化钙等钝化生成为硝酸铵钙,以实现脱硝的目标。
脱硫则通过自制稀土催化剂的氧化液与烟气中的二氧化硫反应,生成稀硫酸。同时在脱硫段,由于吸收液和催化剂的氧化性可将烟气中的零价汞氧化为二价汞并将其吸收脱除。
张凡表示,这一技术工艺简单,方便易行,综合能耗低;脱硝副产物硝酸铵钙可作为农用化肥回收;脱硫副产物硫酸,易商品化,且无副产物二次污染问题;脱硫段可同时协同脱除汞,还可避免汞的二次污染。
他还说,这一技术以氯铵形式回收了烟气中的氯离子,使脱硫工艺水可循环利用,实现无废水排放;脱除效率高,SO299%以上,NOx90%以上;由于NO的氧化不受烟气中其他成分和浓度的影响,因而能够适用不同氮氧化物浓度、成分的燃煤锅炉、工业锅炉、窑炉等烟气污染物的治理。
烟囱如何成为宝藏?
协同控制技术已运用于示范工程,可回收副产品硫酸和氮肥,可应用于高硫煤
中国环境科学研究院大气污染控制技术研究中心副研究员王洪昌告诉记者,环科院与常州循天能源环境科技有限公司合作,在武汉长利玻璃有限公司已完成了1000m3/h实际玻璃烟气的中试研究,将氮肥增益烟气多污染物协同控制技术运用于实践。结果显示,SO2基本被完全脱除,NOX出口浓度控制在300mg/Nm3以内。目前正在进行示范工程的建设工作,预计今年年底验收运行。
常州循天能源环境科技有限公司徐俊伟表示,他们尝试运用合作共建EPCO模式,武汉长利玻璃有限公司出资在传统技术条件下脱硫脱硝设备投资额的90%,承担在传统技术条件下环保运行费用的90%,常州循天负责余下所需费用和设备运营维护。
这一技术的原理主要是,将烟气中的二氧化硫变为硫酸、氮氧化物变为氮肥。“对我们来说,烟囱是被作为第三矿藏来开发的,废物处理好了,取出来就是宝,硫酸和氮肥都可以卖钱。”徐俊伟说。
常州循天的收益,第一部分就是销售副产品硫酸和氮肥。他们的工艺与传统的脱硫工艺不同,能够有效处理高硫煤,煤的硫分越高收到的硫酸越多。所以,这一技术工艺对煤的宽泛要求是亮点。
由于使用高硫煤,相对于使用低硫煤来说,又能省下一大笔能源成本。高硫煤与低硫煤的差价收益,常州循天和武汉长利按1:1分成,这是常州循天的第二部分收益。
“既节省设备成本和运行费用,还可以享受使用高硫煤的差价。”徐俊伟说,他们算了笔账,武汉长利3年~5年就可以把环保设备成本收回。
另外,常州循天无条件、免费送给武汉长利脱汞的设备、技术和运行服务。
徐俊伟表示,他们的工艺不是“交钥匙工程”,他们签了10年服务运营合同,技术经中试论证,可以保证10年~30年达标排放,并远低于国家规定的排放限值。既可让排污企业省钱,又可让环保服务企业挣钱,让大家认为环保是有回报的,变被动为主动,真正实现环保、社会和经济等效益的统一。
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协同控制技术效益预期
中国环境科学研究院大气污染控制技术研究中心副研究员王洪昌算了笔账,以2011年为例,我国SO2、NOX排放量分别约为2200万吨、2400万吨,如40%采用氮肥增益烟气多污染物协同控制技术,则可回收副产物硫酸约1400万吨、硝酸铵钙约3000万吨,节水1亿吨(按脱硫效率为95%,脱硝效率为80%,硫酸、硝酸铵钙回收率98%计算、工艺水可循环利用)。
另外,我国是世界主要硫磺进口国,每年进口约1000万t,因此,采用本工艺技术对硫资源的回收可有效缓解我国硫磺的进口压力。
王洪昌说,中国环境科学研究院大气污染控制技术研究中心计划,明年完成一个75吨以上的自备电厂脱硫脱硝脱汞试点,并逐步向工业锅炉和水泥窑推广。
 

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