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2020年脫硫脫硝行業發展評述和2021年發展展望

2021-01-21 08:56:27來源:中國環保產業協會 田恬 路光杰 馬麗 陳貴福 閱讀量:21325

導讀:煤電是我國二氧化碳排放重點行業,在碳達峰、碳中和的大背景下,煤電企業面臨著轉型的巨大壓力,如何實現突出碳中和取向的綠色低碳轉型成為行業研究熱點。燃煤電廠實現超低排放后的智慧運維成為近年來行業研究熱點。濕法脫硫或將成為水泥工業二氧化硫超低排放主流技術。
  時值歲末年初,為了及時反映環保產業過往一年的發展動態,預測新一年的發展趨勢,我會組織各分支機構編寫了《2020年環保產業發展評述和2021年展望》,供環保企事業單位、專家和管理者參考。
 
  1. 2020年度主要政策標準
 
  (1)電力行業
 
  地方燃煤與污泥耦合電廠相關政策標準發布。9月,江蘇發布《省發展改革委關于進一步促進煤電企業優化升級高質量發展的指導意見》(蘇發改能源發〔2020〕994號),鼓勵煤電企業依托高效發電系統和污染物集中治理設施,實施燃煤耦合生物質(秸稈、污泥)發電技術改造,為環境治理履行社會責任。11月,上海發布《燃煤與污泥耦合電廠大氣污染物排放標準(征求意見稿)》,要求600MW及以上燃煤與污泥耦合電廠顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度不高于5mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。相較于火電發電廠煙氣排放標準,新增了氯化氫(限值10mg/m3),二惡英類(限值0.01mg/m3),銻、砷、鉛、鉻、鈷、銅、錳、鎳、釩及其化合物之和(限值0.05mg/m3)等污染物限值。
 
  地方燃煤電廠大氣污染物排放標準再加嚴。11月,江蘇發布《燃煤電廠大氣污染物排放標準(征求意見稿)》,提出顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度限值為5mg/m3、25mg/m3、30mg/m3,較超低排放(10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3)更加嚴格。該標準一旦正式發布,將成為我國目前最嚴燃煤電廠大氣污染物排放標準。
 
  加快燃煤電廠液氨改尿素。繼2019年4月國家能源局發布《切實加強電力行業危險化學品安全綜合治理工作的緊急通知》,2020年8月國家能源局再次發文《關于加強電力行業危化品儲存等安全防范工作的通知》(國能綜通安全〔2020〕85號),要求積極開展液氨罐區重大危險源治理,加快推動燃煤電廠尿素替代液氨改造。
 
  (2)非電行業
 
  多地對鋼鐵企業試行超低排放差別化電價政策。為進一步推動鋼鐵行業高質量發展,促進產業轉型升級,2020年以來,山東、河南、江蘇、山西等地發布關于鋼鐵企業試行超低排放差別化電價政策的通知,對逾期未完成超低排放改造或改造后未達超低排放要求的鋼鐵企業,實行分階段分層次電價加價。以山西為例, 12月發布《關于鋼鐵企業試行超低排放差別化電價政策的通知》,要求山西全省鋼鐵企業在“有組織排放、無組織排放、清潔運輸方式”中,有一項未達到超低排放要求的,用電價格每千瓦時加價0.01元;兩項未達超低排放要求的,用電價格每千瓦時加價0.03元;三項未達超低排放要求的,用電價格每千瓦時加價0.06元。完成全部超低排放改造的,用電不加價。河南省在試行鋼鐵企業差別化電價的同時,同步試行超低排放差別化水價政策。
 
  地方鋼鐵工業大氣污染物排放標準落地。5月,河南發布地方標準《鋼鐵工業大氣污染物排放標準》,其中燒結(球團)顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3,新建企業自標準實施之日起,現有企業自2021年1月1日起實施。11月1日起,山東現有鋼鐵企業實施地方標準《鋼鐵工業大氣污染物排放標準》(DB37/ 990—2019),其中燒結顆粒物、二氧化硫、氮氧化物限值為10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。
 
  為向多地鋼鐵企業超低排放改造提供技術指導,中國環境保護產業協會發布《鋼鐵企業超低排放改造技術指南》。指南基于已成功運行且評估合格的案例,從源頭減排、有組織排放治理、無組織排放治理、清潔運輸四方面,提出了超低排放改造的工藝、技術、參數選擇要求。
 
  水泥工業超低排放改造逐步推進。水泥工業大氣污染物排放標準日益收嚴。3月,安徽省發布《安徽省水泥工業大氣污染物排放標準》,覆蓋水泥工業從源頭到運輸的全部生產領域,其中有組織排放的顆粒物、二氧化硫和氮氧化物排放限值分別為10mg/m3、50mg/m3、100mg/m3,為目前執行的國家《水泥工業大氣污染物排放標準》(GB4915-2013)特別排放限值(20mg/m3、100mg/m3、320mg/m3)的50%、50%、31.2%。同月,河北省發布《水泥工業大氣污染物超低排放標準》,要求顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放限值分別為10mg/m3、30mg/m3、100mg/m3。5月,河南省發布《水泥工業大氣污染物排放標準》,要求水泥窯及窯尾余熱利用系統顆粒物、二氧化硫、氮氧化物限值分別為10mg/m3、35mg/m3、100mg/m3。11月,四川省發布《四川省水泥工業大氣污染物排放標準(征求意見稿)》,其中要求水泥窯及窯尾余熱利用系統顆粒物、二氧化硫、氮氧化物限值分別為10mg/m3、35mg/m3、100mg/m3。12月,江蘇發布《水泥行業大氣污染物排放標準(征求意見稿)》,要求水泥窯及窯尾顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。
 
  自超低排放實施多年來,部分省份如廣東、北京、山東、福建、貴州、重慶等都曾陸續發布水泥工業超低排放政策,2020年排放標準更嚴、改造力度更大。
 
  垃圾焚燒發電大氣污染物治理引起重視。我國生活垃圾焚燒發電產業近年來發展迅猛,隨之而來的污染物排放逐漸引起重視。1月,海南印發《海南省生活垃圾焚燒污染控制標準》,其中顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的24小時均值限值分別為8mg/m3、20mg/m3、120mg/m3。3月,福建再次對《生活垃圾焚燒氮氧化物排放標準》公開征求意見,生活垃圾焚燒氮氧化物排放24h均值不高于100mg/m3。4月,河北發布《生活垃圾焚燒大氣污染控制標準(征求意見稿)》,其中顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的24小時均值限值為8mg/m3、20mg/m3、120mg/m3,并根據不同的脫硝工藝對氨的排放限值做了具體要求,采用SCR脫硝工藝的焚燒爐執行2.5mg/m3限值,采用SNCR-SCR聯合脫硝的焚燒爐執行3.8mg/m3限值,采用其他脫硝工藝的執行8mg/m3限值。
 
  上海、深圳等地均已發布生活垃圾污染控制標準,其中深圳生活垃圾處理設施氮氧化物排放限值為80mg/m3,是目前全球最嚴限值。以上地方標準均在《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2014)的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放限值(20mg/m3、80mg/m3、250mg/m3)基礎上收嚴,較歐盟垃圾焚燒大氣污染物排放標準(2000/76/EC)顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放限值(10mg/m3、50mg/m3、200mg/m3)更為嚴格。
 
  鋼鐵、水泥以外非電行業超低排放標準出臺。3月,河北發布《平板玻璃工業大氣污染物超低排放標準》,規定玻璃熔窯煙氣中顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值分別為10mg/m3、50mg/m3、200mg/m3,并要求氨逃逸濃度限值為8mg/m3。5月,河南發布《工業爐窯大氣污染物排放標準》《煉焦化學工業大氣污染物排放標準》《鋁工業污染物排放標準》,均要求顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值為10mg/m3、35mg/m3、100mg/m3。8月,河北印發《陶瓷工業大氣污染物排放標準》,加強對陶瓷窯及噴霧干燥塔的大氣污染物排放要求,規定了顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放限值為10mg/m3、30mg/m3、100mg/m3,與國家標準相比,分別收嚴了20mg/m3、20mg/m3、80mg/m3。
 
  2. 產業發展概況
 
  (1)電力行業
 
  超低排放成效顯著。根據《中國電力行業2020年度發展報告》數據顯示,自2014年至今,煤電超低排放改造完成率已達86%,全國8.9億千瓦的燃煤機組達到了天然氣的排放水平,全國6000千瓦及以上火電廠供電標準煤耗306.4克/千瓦時,比上年降低1.2克/千瓦時,其所排放的煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量分別約為18萬噸、89萬噸、93萬噸,分別比上年下降約12.2%、9.7%、3.1%。
 
  2020年10月,《大氣重污染成因與治理攻關》總理基金項目順利通過驗收,研究結果顯示我國電力行業開展超低排放以來成效卓越,體現在四個方面:一是燃煤電廠在線儀表測量結果普遍可信,滿足當前執法要求;二是電力行業實施超低排放以來,燃煤電廠已普遍實現達標排放,氮氧化物、二氧化硫、粉塵排放量大幅降低;三是燃煤機組煙氣中顆粒物總和平均排放濃度低;四是燃煤機組排放煙氣中的重金屬、三氧化硫濃度低,現有環保裝置協同脫除效果明顯。
 
  煤電企業轉型升級。近年來,國家和地方鼓勵綜合能源建設政策頻出,2020年9月,江蘇發布《省發展改革委關于進一步促進煤電企業優化升級高質量發展的指導意見》,提出鼓勵煤電企業由單純發電業務向“發電+”的綜合能源服務型企業轉變。一方面煤電企業在對外供電供熱的同時,拓展供冷、供壓縮空氣、供除鹽水和中水回用等業務,另一方面鼓勵煤電企業實施耦合生物質(秸稈、污泥)發電技術改造。各大電力企業積極開展相關業務,其中華潤電力投產污泥耦合摻燒全量處置工程,摻燒處置能力達到6000噸/日(含水率按80%計),北京國電龍源環保、華能長江環保等公司均有污泥耦合摻燒相關業績。
 
  (2)非電行業
 
  鋼鐵行業超6億產能實施超低排放改造。鋼鐵行業推進超低排放是打贏藍天保衛戰的重要舉措,據中國鋼鐵工業協會數據顯示,目前全國共有229家企業6.2億噸左右粗鋼產能已完成或正在實施超低排放改造。按照《關于做好鋼鐵企業超低排放評估監測工作的通知》要求,截至2020年12月底,我國已有首鋼遷鋼、山西太鋼、首鋼京唐、邢臺德龍、山鋼日照、武安新興鑄管、河北縱橫豐南、上海梅鋼等8家超低排放改造 和評估監測工作,并在中國鋼鐵工業協會上公示。以首鋼遷鋼為例,2020年1月,中國鋼鐵工業協會發布公示,首鋼股份公司遷安鋼鐵公司成為全國第一家通過全工序超低排放評估監測的企業。為實現超低排放,首鋼遷鋼對全工序對表梳理,確定并實施70個深度治理項目,總投資16.5億元。評估單位對有組織排口監測、無組織管控、清潔運輸、監測監控設施水平系統進行核查,各項指標均達到要求。為鋼鐵行業實現超低排放產生積極示范效應和引領作用。未來,鋼鐵行業超低排放改造將走上更加規范、綠色低碳、高質量的發展之路。
 
  水泥行業超低排放改造提上日程。按照“十三五”規劃要求,每噸水泥熟料綜合能耗從112千克標煤降至105千克標煤,主要污染物排放量平均降低30%以上。據統計,截止2020年底全國已有10多條水泥熟料生產線SCR脫硝裝置投運。西安西礦環保承建了我國首臺水泥SCR脫硝項目,采用“高溫電除塵器+SCR脫硝一體化”組合技術,實現顆粒物排放濃度≤10mg/m³、二氧化硫排放濃度≤35mg/m³、氮氧化物排放濃度≤50mg/m³。近幾年來,濕法脫硫工藝在部分高硫煙氣的水泥廠中得到應用。據統計,截止2020年底全國已有超過100條水泥熟料生產線建設了濕法脫硫裝置。廣東惠州光大水泥光華廠2×4500t/d水泥熟料生產線窯尾煙氣脫硫采用了“雙塔雙循環”技術,將二氧化硫排放濃度控制在35mg/m3以下。
 
  3. 2021年發展展望
 
  (1)電力行業
 
  碳達峰、碳中和對煤電行業影響重大。2020年9月第七十五屆聯合國大會上,中國提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和”。煤電是我國二氧化碳排放重點行業,在碳達峰、碳中和的大背景下,煤電企業面臨著轉型的巨大壓力,如何實現突出碳中和取向的綠色低碳轉型成為行業研究熱點。
 
  脫硝系統氨逃逸控制尚待解決。煤電行業為應對脫硝系統氨逃逸超標運行的突出問題,各發電企業正積極開展脫硝裝置噴氨系統的改造。以國家能源集團為例,其自主研發的大數據人工智能i-SCR測量及控制系統,通過大數據、人工智能等新技術實現對煙氣成分精確測量、智能控制脫硝系統噴氨等功能,解決氨逃逸過大、煙氣成分檢測不準、氮氧化物無法實現穩定排放等難題。
 
  燃煤電廠智慧運維成為行業熱點。燃煤電廠實現超低排放后的智慧運維成為近年來行業研究熱點。北京國電龍源環保研發的“基于大數據的燃煤電廠煙氣超低排放智慧管理平臺”,在燃煤電廠“環保島”脫硫、脫硝、電除塵等設備生產運行環節中,運用大數據技術進行數據采集、處理、存儲、建模分析、機器學習和輔助決策,對設備運行工況、能耗及排放指標進行實時監控及展示,開展節能降耗統計分析,在實現環保指標基礎上最大限度地降低能源消耗。同時,對設備的運維和檢修進行故障預警,實現燃煤電廠環保設備的“預知維護、安全管控、智能執行”。
 
  (2)非電行業
 
  鋼鐵行業距離全面高質量發展還有一定距離。鋼鐵企業環保水平參差不齊,與《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》要求尚存在較大差距,主要體現在兩方面:一是鐵前工序超低排放改造還需應用更多突破性創新治理技術。鐵前工序能耗占70%以上,二氧化硫、氮氧化物排放量約占全流程的2/3,是污染物排放治理的重點。二是無組織排放控制亟待加強。無組織排放源點多、線長、面廣,占鋼鐵工業顆粒物排放的50%以上,是超低排放改造的重中之重。三是清潔運輸難以實現。每生產1噸粗鋼需4——5倍的廠外運輸量,運輸帶來的實際污染物排放量占鋼鐵行業污染物排放總量的30%以上,有些區域難以實現鐵運、海運等集中運輸方式。
 
  水泥工業深度脫硝將在部分地區啟動。SCR脫硝是水泥爐窯超低排放改造當前主流工藝。SCR脫硝技術根據布置點位的不同,分為高溫高塵、中溫高塵和低溫低塵3種布置方式,其中水泥工業以高溫高塵為主。高溫高塵SCR脫硝工藝配套預除塵處理后,氮氧化物排放濃度可達50mg/m3以下,但是存在改造難度大、經濟性欠佳、占地大等問題。更受企業青睞的低溫低塵SCR脫硝工藝,雖然具有SCR反應器尺寸減小、成本降低、占地較少,但低溫催化劑抗硫性能不佳,成功應用業績尚未見報道。
 
  濕法脫硫或將成為水泥工業二氧化硫超低排放主流技術。水泥工業二氧化硫主要來源于原料或燃料。燃料、原料硫含量高時,煙氣中二氧化硫可達800mg/m3以上,部分企業甚至達1000mg/m3以上,改用低含硫量燃料、原料后,二氧化硫可降至100mg/m3以下。水泥熟料煅燒過程中的石灰石和石灰都是良好的脫硫劑,與燃煤電廠爐內噴鈣技術類似,水泥熟料燒成工藝具有自脫硫功能,但脫硫效率有限,遇到高含硫量的原料時,靠自脫硫作用難以使二氧化硫穩定在200mg/m3以下。濕法脫硫工藝采用窯灰或生料做脫硫劑,應用到水泥煙氣的治理上,節約了脫硫系統的成本;脫硫廢水經預處理后引至窯頭篦冷機蒸發實現零排放,二氧化硫排放濃度可低于50mg/m3。未來或將成為水泥工業二氧化硫超低排放主流技術。
 
  除水泥工業以外,部分地區還發布關于平板玻璃、陶瓷等建材行業超低排放標準或超低排放改造工作方案。以當前的政策趨勢來看,未來超低排放改造將在更多的非電力行業領域推廣實施。
 
  原標題:2020年脫硫脫硝行業發展評述和2021年發展展望

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