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2020年脱硫脱硝行业发展评述和2021年发展展望

文章出处:未知 人气:发表时间:2021-01-21 14:29

时值岁末年初,为了及时反映环保产业过往一年的发展动态,预测新一年的发展趋势,我会组织各分支机构编写了《2020年环保产业发展评述和2021年展望》,供环保企事业单位、专家和管理者参考。

1. 2020年度主要政策标准
(1)电力行业
地方燃煤与污泥耦合电厂相关政策标准发布。9月,江苏发布《省发展改革委关于进一步促进煤电企业优化升级高质量发展的指导意见》(苏发改能源发〔2020〕994号),鼓励煤电企业依托高效发电系统和污染物集中治理设施,实施燃煤耦合生物质(秸秆、污泥)发电技术改造,为环境治理履行社会责任。11月,上海发布《燃煤与污泥耦合电厂大气污染物排放标准(征求意见稿)》,要求600MW及以上燃煤与污泥耦合电厂颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度不高于5mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。相较于火电发电厂烟气排放标准,新增了氯化氢(限值10mg/m3),二噁英类(限值0.01mg/m3),锑、砷、铅、铬、钴、铜、锰、镍、钒及其化合物之和(限值0.05mg/m3)等污染物限值。
地方燃煤电厂大气污染物排放标准再加严。11月,江苏发布《燃煤电厂大气污染物排放标准(征求意见稿)》,提出颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度限值为5mg/m3、25mg/m3、30mg/m3,较超低排放(10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3)更加严格。该标准一旦正式发布,将成为我国目前最严燃煤电厂大气污染物排放标准。
加快燃煤电厂液氨改尿素。继2019年4月国家能源局发布《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》,2020年8月国家能源局再次发文《关于加强电力行业危化品储存等安全防范工作的通知》(国能综通安全〔2020〕85号),要求积极开展液氨罐区重大危险源治理,加快推动燃煤电厂尿素替代液氨改造。

(2)非电行业
多地对钢铁企业试行超低排放差别化电价政策。为进一步推动钢铁行业高质量发展,促进产业转型升级,2020年以来,山东、河南、江苏、山西等地发布关于钢铁企业试行超低排放差别化电价政策的通知,对逾期未完成超低排放改造或改造后未达超低排放要求的钢铁企业,实行分阶段分层次电价加价。以山西为例, 12月发布《关于钢铁企业试行超低排放差别化电价政策的通知》,要求山西全省钢铁企业在“有组织排放、无组织排放、清洁运输方式”中,有一项未达到超低排放要求的,用电价格每千瓦时加价0.01元;两项未达超低排放要求的,用电价格每千瓦时加价0.03元;三项未达超低排放要求的,用电价格每千瓦时加价0.06元。完成全部超低排放改造的,用电不加价。河南省在试行钢铁企业差别化电价的同时,同步试行超低排放差别化水价政策。
地方钢铁工业大气污染物排放标准落地。5月,河南发布地方标准《钢铁工业大气污染物排放标准》,其中烧结(球团)颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3,新建企业自标准实施之日起,现有企业自2021年1月1日起实施。11月1日起,山东现有钢铁企业实施地方标准《钢铁工业大气污染物排放标准》(DB37/ 990—2019),其中烧结颗粒物、二氧化硫、氮氧化物限值为10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。
为向多地钢铁企业超低排放改造提供技术指导,中国环境保护产业协会发布《钢铁企业超低排放改造技术指南》。指南基于已成功运行且评估合格的案例,从源头减排、有组织排放治理、无组织排放治理、清洁运输四方面,提出了超低排放改造的工艺、技术、参数选择要求。
水泥工业超低排放改造逐步推进。水泥工业大气污染物排放标准日益收严。3月,安徽省发布《安徽省水泥工业大气污染物排放标准》,覆盖水泥工业从源头到运输的全部生产领域,其中有组织排放的颗粒物、二氧化硫和氮氧化物排放限值分别为10mg/m3、50mg/m3、100mg/m3,为目前执行的国家《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2013)特别排放限值(20mg/m3、100mg/m3、320mg/m3)的50%、50%、31.2%。同月,河北省发布《水泥工业大气污染物超低排放标准》,要求颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放限值分别为10mg/m3、30mg/m3、100mg/m3。5月,河南省发布《水泥工业大气污染物排放标准》,要求水泥窑及窑尾余热利用系统颗粒物、二氧化硫、氮氧化物限值分别为10mg/m3、35mg/m3、100mg/m3。11月,四川省发布《四川省水泥工业大气污染物排放标准(征求意见稿)》,其中要求水泥窑及窑尾余热利用系统颗粒物、二氧化硫、氮氧化物限值分别为10mg/m3、35mg/m3、100mg/m3。12月,江苏发布《水泥行业大气污染物排放标准(征求意见稿)》,要求水泥窑及窑尾颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。
自超低排放实施多年来,部分省份如广东、北京、山东、福建、贵州、重庆等都曾陆续发布水泥工业超低排放政策,2020年排放标准更严、改造力度更大。
垃圾焚烧发电大气污染物治理引起重视。我国生活垃圾焚烧发电产业近年来发展迅猛,随之而来的污染物排放逐渐引起重视。1月,海南印发《海南省生活垃圾焚烧污染控制标准》,其中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的24小时均值限值分别为8mg/m3、20mg/m3、120mg/m3。3月,福建再次对《生活垃圾焚烧氮氧化物排放标准》公开征求意见,生活垃圾焚烧氮氧化物排放24h均值不高于100mg/m3。4月,河北发布《生活垃圾焚烧大气污染控制标准(征求意见稿)》,其中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的24小时均值限值为8mg/m3、20mg/m3、120mg/m3,并根据不同的脱硝工艺对氨的排放限值做了具体要求,采用SCR脱硝工艺的焚烧炉执行2.5mg/m3限值,采用SNCR-SCR联合脱硝的焚烧炉执行3.8mg/m3限值,采用其他脱硝工艺的执行8mg/m3限值。
上海、深圳等地均已发布生活垃圾污染控制标准,其中深圳生活垃圾处理设施氮氧化物排放限值为80mg/m3,是目前全球最严限值。以上地方标准均在《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放限值(20mg/m3、80mg/m3、250mg/m3)基础上收严,较欧盟垃圾焚烧大气污染物排放标准(2000/76/EC)颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放限值(10mg/m3、50mg/m3、200mg/m3)更为严格。
钢铁、水泥以外非电行业超低排放标准出台。3月,河北发布《平板玻璃工业大气污染物超低排放标准》,规定玻璃熔窑烟气中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值分别为10mg/m3、50mg/m3、200mg/m3,并要求氨逃逸浓度限值为8mg/m3。5月,河南发布《工业炉窑大气污染物排放标准》《炼焦化学工业大气污染物排放标准》《铝工业污染物排放标准》,均要求颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值为10mg/m3、35mg/m3、100mg/m3。8月,河北印发《陶瓷工业大气污染物排放标准》,加强对陶瓷窑及喷雾干燥塔的大气污染物排放要求,规定了颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放限值为10mg/m3、30mg/m3、100mg/m3,与国家标准相比,分别收严了20mg/m3、20mg/m3、80mg/m3。

2. 产业发展概况
(1)电力行业
超低排放成效显著。根据《中国电力行业2020年度发展报告》数据显示,自2014年至今,煤电超低排放改造完成率已达86%,全国8.9亿千瓦的燃煤机组达到了天然气的排放水平,全国6000千瓦及以上火电厂供电标准煤耗306.4克/千瓦时,比上年降低1.2克/千瓦时,其所排放的烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放量分别约为18万吨、89万吨、93万吨,分别比上年下降约12.2%、9.7%、3.1%。
2020年10月,《大气重污染成因与治理攻关》总理基金项目顺利通过验收,研究结果显示我国电力行业开展超低排放以来成效卓越,体现在四个方面:一是燃煤电厂在线仪表测量结果普遍可信,满足当前执法要求;二是电力行业实施超低排放以来,燃煤电厂已普遍实现达标排放,氮氧化物、二氧化硫、粉尘排放量大幅降低;三是燃煤机组烟气中颗粒物总和平均排放浓度低;四是燃煤机组排放烟气中的重金属、三氧化硫浓度低,现有环保装置协同脱除效果明显。
煤电企业转型升级。近年来,国家和地方鼓励综合能源建设政策频出,2020年9月,江苏发布《省发展改革委关于进一步促进煤电企业优化升级高质量发展的指导意见》,提出鼓励煤电企业由单纯发电业务向“发电+”的综合能源服务型企业转变。一方面煤电企业在对外供电供热的同时,拓展供冷、供压缩空气、供除盐水和中水回用等业务,另一方面鼓励煤电企业实施耦合生物质(秸秆、污泥)发电技术改造。各大电力企业积极开展相关业务,其中华润电力投产全球最大污泥耦合掺烧全量处置工程,掺烧处置能力达到6000吨/日(含水率按80%计),北京国电龙源环保、华能长江环保等公司均有污泥耦合掺烧相关业绩。

(2)非电行业
钢铁行业超6亿产能实施超低排放改造。钢铁行业推进超低排放是打赢蓝天保卫战的重要举措,据中国钢铁工业协会数据显示,目前全国共有229家企业6.2亿吨左右粗钢产能已完成或正在实施超低排放改造。按照《关于做好钢铁企业超低排放评估监测工作的通知》要求,截至2020年12月底,我国已有首钢迁钢、山西太钢、首钢京唐、邢台德龙、山钢日照、武安新兴铸管、河北纵横丰南、上海梅钢等8家超低排放改造 和评估监测工作,并在中国钢铁工业协会 官网上公示。以首钢迁钢为例,2020年1月,中国钢铁工业协会发布公示,首钢股份公司迁安钢铁公司成为全国第一家通过全工序超低排放评估监测的企业。为实现超低排放,首钢迁钢对全工序对表梳理,确定并实施70个深度治理项目,总投资16.5亿元。评估单位对有组织排口监测、无组织管控、清洁运输、监测监控设施水平系统进行核查,各项指标均达到要求。为钢铁行业实现超低排放产生积极示范效应和引领作用。未来,钢铁行业超低排放改造将走上更加规范、绿色低碳、高质量的发展之路。
水泥行业超低排放改造提上日程。按照“十三五”规划要求,每吨水泥熟料综合能耗从112千克标煤降至105千克标煤,主要污染物排放量平均降低30%以上。据统计,截止2020年底全国已有10多条水泥熟料生产线SCR脱硝装置投运。西安西矿环保承建了我国首台水泥SCR脱硝项目,采用“高温电除尘器+SCR脱硝一体化”组合技术,实现颗粒物排放浓度≤10mg/m3、二氧化硫排放浓度≤35mg/m3、氮氧化物排放浓度≤50mg/m3。近几年来,湿法脱硫工艺在部分高硫烟气的水泥厂中得到应用。据统计,截止2020年底全国已有超过100条水泥熟料生产线建设了湿法脱硫装置。广东惠州光大水泥光华厂2×4500t/d水泥熟料生产线窑尾烟气脱硫采用了“双塔双循环”技术,将二氧化硫排放浓度控制在35mg/m3以下。

3. 2021年发展展望
(1)电力行业
碳达峰、碳中和对煤电行业影响重大。2020年9月第七十五届联合国大会上,中国提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。煤电是我国二氧化碳排放重点行业,在碳达峰、碳中和的大背景下,煤电企业面临着转型的巨大压力,如何实现突出碳中和取向的绿色低碳转型成为行业研究热点。
脱硝系统氨逃逸控制尚待解决。煤电行业为应对脱硝系统氨逃逸超标运行的突出问题,各发电企业正积极开展脱硝装置喷氨系统的改造。以国家能源集团为例,其自主研发的大数据人工智能i-SCR测量及控制系统,通过大数据、人工智能等新技术实现对烟气成分精确测量、智能控制脱硝系统喷氨等功能,解决氨逃逸过大、烟气成分检测不准、氮氧化物无法实现稳定排放等难题。
燃煤电厂智慧运维成为行业热点。燃煤电厂实现超低排放后的智慧运维成为近年来行业研究热点。北京国电龙源环保研发的“基于大数据的燃煤电厂烟气超低排放智慧管理平台”,在燃煤电厂“环保岛”脱硫、脱硝、电除尘等设备生产运行环节中,运用大数据技术进行数据采集、处理、存储、建模分析、机器学习和辅助决策,对设备运行工况、能耗及排放指标进行实时监控及展示,开展节能降耗统计分析,在实现环保指标最优基础上最大限度地降低能源消耗。同时,对设备的运维和检修进行故障预警,实现燃煤电厂环保设备的“预知维护、安全管控、智能执行”。

(2)非电行业
钢铁行业距离全面高质量发展还有一定距离。钢铁企业环保水平参差不齐,与《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》要求尚存在较大差距,主要体现在两方面:一是铁前工序超低排放改造还需应用更多突破性创新治理技术。铁前工序能耗占70%以上,二氧化硫、氮氧化物排放量约占全流程的2/3,是污染物排放治理的重点。二是无组织排放控制亟待加强。无组织排放源点多、线长、面广,占钢铁工业颗粒物排放的50%以上,是超低排放改造的重中之重。三是清洁运输难以实现。每生产1吨粗钢需4~5倍的厂外运输量,运输带来的实际污染物排放量占钢铁行业污染物排放总量的30%以上,有些区域难以实现铁运、海运等集中运输方式。

水泥工业深度脱硝将在部分地区启动。SCR脱硝是水泥炉窑超低排放改造当前主流工艺。SCR脱硝技术根据布置点位的不同,分为高温高尘、中温高尘和低温低尘3种布置方式,其中水泥工业以高温高尘为主。高温高尘SCR脱硝工艺配套预除尘处理后,氮氧化物排放浓度可达50mg/m3以下,但是存在改造难度大、经济性欠佳、占地大等问题。更受企业青睐的低温低尘SCR脱硝工艺,虽然具有SCR反应器尺寸减小、成本降低、占地较少,但低温催化剂抗硫性能不佳,成功应用业绩尚未见报道。
湿法脱硫或将成为水泥工业二氧化硫超低排放主流技术。水泥工业二氧化硫主要来源于原料或燃料。燃料、原料硫含量高时,烟气中二氧化硫可达800mg/m3以上,部分企业甚至达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。水泥熟料煅烧过程中的石灰石和石灰都是良好的脱硫剂,与燃煤电厂炉内喷钙技术类似,水泥熟料烧成工艺具有自脱硫功能,但脱硫效率有限,遇到高含硫量的原料时,靠自脱硫作用难以使二氧化硫稳定在200mg/m3以下。湿法脱硫工艺采用窑灰或生料做脱硫剂,应用到水泥烟气的治理上,节约了脱硫系统的成本;脱硫废水经预处理后引至窑头篦冷机蒸发实现零排放,二氧化硫排放浓度可低于50mg/m3。未来或将成为水泥工业二氧化硫超低排放主流技术。

除水泥工业以外,部分地区还发布关于平板玻璃、陶瓷等建材行业超低排放标准或超低排放改造工作方案。以当前的政策趋势来看,未来超低排放改造将在更多的非电力行业领域推广实施。

 

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