武漢天禹智控科技有限公司
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淺論碳中和背景下 煙氣治理工藝的戰(zhàn)略性統(tǒng)籌化抉擇
發(fā)布時(shí)間：2024-02-181、引言 中國能否在復(fù)雜的國際形勢下贏得先機(jī)，搶占零碳經(jīng)濟(jì)的新**，碳博弈已然成為大國博弈的新舞臺(tái)。 2021年3月27日，在“華夏機(jī)構(gòu)**者年會(huì)暨第十四屆金蟬獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)盛典”上，全國工商聯(lián)環(huán)境商會(huì)副會(huì)長兼首席環(huán)境政策專家駱建華表示，氣候變化是百年未有之變局的核心議題，碳中和是未來三十年大國博弈的新焦點(diǎn)。 當(dāng)碳排控制放已成為環(huán)保主旋律時(shí)，然而當(dāng)今二氧化硫的治理卻助推了碳排放以及二次污染的產(chǎn)生。那么在碳達(dá)峰、碳中和的國策的背景下如何選擇脫硫工藝技術(shù)來符合國家戰(zhàn)略？ 2、傳統(tǒng)濕式脫硫 從1927年英國倫敦在泰吾士河岸的巴特富安和班支賽德兩電廠首先采用石灰石脫硫工藝開始，到現(xiàn)在脫硫技術(shù)已經(jīng)發(fā)展近百年。從石灰石石膏法、氧化鎂為代表的濕法脫硫，到循環(huán)流化床、噴霧干燥法為代表的的半干法脫硫，直到以爐內(nèi)噴鈣、電子束照射或活性炭吸為代表的干法煙氣脫硫技術(shù)在不同的歷史發(fā)展階段，對于煙氣中二氧化硫的脫除都作出了非凡的貢獻(xiàn)。 濕法脫硫由于在脫除二氧化硫的同時(shí)產(chǎn)生大量的廢水，并且增加了排放煙氣的顆粒物含量，要想保證煙氣塵含量達(dá)標(biāo)，后續(xù)還要增設(shè)類似于濕電之類的除塵器；干法脫硫是在半干法脫硫的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種全新的脫硫技術(shù)，兩者雖然都克服了濕法脫硫的一些弊端，但是這三者脫硫產(chǎn)生的副產(chǎn)物，無論是硫酸鈣還是硫酸鎂、硫酸鈉，目前情況下作為固廢，給企業(yè)帶來的后續(xù)處理難度就不言而喻。 以焦化行業(yè)為例，從2021年以來新建焦化企業(yè)的環(huán)評批復(fù)來看，環(huán)保主管部門已審慎的提出“焦?fàn)t煙氣脫硫灰按危廢要求暫存和管理，待投產(chǎn)后明確固廢性質(zhì)再根據(jù)相應(yīng)要求處置。”隨著國家環(huán)保政策的日益嚴(yán)苛，伴隨人們對于煙氣脫硫副產(chǎn)物更為清醒的認(rèn)識(shí)，上述批復(fù)已經(jīng)隱隱透露，將其列入危險(xiǎn)廢棄物**的日子指日可待。 此外看一下國內(nèi)主流的鈣法脫硫是如何釋放二氧化碳的；燃煤電廠鈣法脫硫反應(yīng)如下： CaCO3 + SO2 + H2O → CaSO3 + CO2 + H2O 由此可以看出，每脫除1摩爾的二氧化硫便產(chǎn)生1摩爾的二氧化碳。亦即每脫除1kg二氧化硫便產(chǎn)生0.68kg二氧化碳。按一個(gè)300MW的發(fā)電機(jī)組，煙氣量120萬Nm3/h，按照煙氣平均二氧化硫含量4000mg/Nm3，年運(yùn)行8000小時(shí)核算，每年需要脫除二氧化硫38080噸，則產(chǎn)生二氧化碳26180噸。 國家能源局發(fā)展規(guī)劃司司長李福龍2019年9月20日********舉行的新聞發(fā)布會(huì)上公布，“按照“十三五”規(guī)劃，到2020年我國的目標(biāo)是把煤電裝機(jī)控制在11億千瓦”。據(jù)此計(jì)算，全國燃煤電廠至少有300MW的發(fā)電機(jī)組3666個(gè)。根據(jù)網(wǎng)上信息“目前，從美國、日本、德國三國大規(guī)模應(yīng)用的鈣法脫硫工藝裝置來看，濕式鈣法脫硫占主導(dǎo)地位，在美國約占80％、日本約占75％、德國約占90％，應(yīng)用的單機(jī)容量已達(dá)100萬kW以上。我國燃煤電廠也大部分采用了該種脫硫方法，使用比例約占90%以上”。據(jù)此，上述燃煤機(jī)組，采用濕式鈣法脫硫的達(dá)到3300家之多。那么這些燃煤電廠一年濕式鈣法脫硫產(chǎn)生的二氧化碳高達(dá)86394000噸！而這僅僅是燃煤發(fā)電領(lǐng)域。 而近年比較流行的半干法脫硫，行業(yè)內(nèi)大量采用CaO（石灰）作為脫硫劑，其反應(yīng)原理較為簡單，但脫硫劑CaO的制造過程本身就是一個(gè)破壞石礦釋放CO2的過程。 煙氣中的二氧化硫污染雖然消除較為簡單，但隨之產(chǎn)生的二氧化碳，固廢或危廢對環(huán)境的危害和后續(xù)治理的難度卻進(jìn)一步提高了；環(huán)保治理頭疼醫(yī)頭，腳疼醫(yī)腳的單一治理模式已經(jīng)結(jié)束，環(huán)保主管部門抓什么，企業(yè)“鉆頭不顧腚”的治理什么的年代也即將成為過去時(shí)，生態(tài)環(huán)境綜合整治，協(xié)同化處理，無害化治理的理念將成為未來環(huán)保的主旋律。在環(huán)保治理的過程中，污染物要源頭控制和末端治理相融合，水、氣、聲、渣要協(xié)同化一體治理：不能因?yàn)橹卫砦鬯臀廴玖舜髿猓灰膊荒芤驗(yàn)橹卫泶髿猓涂梢援a(chǎn)生危害土壤、水資源的固廢，甚至是危廢。 3、碳稅、碳交易將極大地影響未來工礦企業(yè)的格局 碳價(jià)格的制定無非是兩種做法：一是通過市場交易來定價(jià)，二是通過碳稅來定價(jià)。當(dāng)前，我國已經(jīng)有了7個(gè)***，但在沒有二氧化碳總量控制的情況下，很難形成真實(shí)的碳價(jià)格。據(jù)全國工商聯(lián)環(huán)境商會(huì)副會(huì)長兼首席環(huán)境政策專家駱建華介紹，當(dāng)前，我國的碳交易量大概是2億噸，每噸的價(jià)格是20塊錢，而按照歐美的預(yù)算，100美*左右交易額才是比較合理的。如參照國外行情定價(jià)，碳排放多少將極大地影響未來工礦企業(yè)的生存經(jīng)營能力和行業(yè)的格局。 4、新形勢下的脫硫選擇 氨法脫硫在上世紀(jì)70年代初，日本與意大利等國就開始研制其工藝并相繼獲得成功。進(jìn)入90年代后，氨法脫硫工藝漸漸得到了應(yīng)用。由于氨法脫硫工藝主體部分屬化肥工業(yè)范籌，對電力企業(yè)而言比較陌生，這是氨法脫硫技術(shù)未得到廣泛應(yīng)用的主要因素。伴隨氨法脫硫工藝自身的不斷完善和改進(jìn)，逐步解決了氣溶膠、氨損、副產(chǎn)品穩(wěn)定性等諸多的問題，氨法脫硫工藝逐漸被諸多企業(yè)和環(huán)保部門完全接受。 氨法脫硫?qū)煔庵械亩趸蜣D(zhuǎn)化為硫酸銨、硫酸氫銨抑或亞硫酸銨等重要的***，而整個(gè)過程無任何的二次污染和三廢排放，真正將污染物變廢為寶，徹底消除了企業(yè)煙氣脫硫后續(xù)CO2排放、副產(chǎn)物處理消納的難題。氨法脫硫經(jīng)過工藝深入開發(fā)，在脫除煙氣中二氧化硫的同時(shí)，徹底將顆粒物去除干凈，達(dá)到超低、超凈排放的要求。一套裝置，既脫除了二氧化硫，又不產(chǎn)生溫室氣體，同時(shí)還產(chǎn)生高附加值的副產(chǎn)物，解決了當(dāng)今環(huán)保的諸多疑難雜癥。 氨法脫硫本身不產(chǎn)生廢水，反而在生產(chǎn)過程在消化部分廢水，對于企業(yè)污水處理就減輕了很大荷載。氨法脫硫產(chǎn)生的副產(chǎn)物能夠外售，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，以往的環(huán)保治理是只有社會(huì)效益和環(huán)保效益，氨法脫硫真正實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益。 5、結(jié)語 “梯級(jí)分離凈化氨法脫硫除塵一體化技術(shù)”，將硫污染轉(zhuǎn)換為硫資源，徹底消除了煙氣中二氧化硫的環(huán)境污染，將其轉(zhuǎn)化為硫酸銨化肥，用于農(nóng)家有機(jī)肥料。該技術(shù)在國家環(huán)保部2010年第103號(hào)公告《國家先進(jìn)污染防治示范技術(shù)**》和《國家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄》中被列為燃煤電廠煙氣脫硫的示范技術(shù)。 該技術(shù)將硫污染轉(zhuǎn)化為硫資源，其轉(zhuǎn)化反應(yīng)分為吸收、再生和氧化三個(gè)階段，這三個(gè)階段的發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下： 吸收作用：NH3 +SO2+ H2O＝NH4HSO3 2NH3 +SO2+ H2O＝(NH4)2SO3 (NH4)2SO3 +SO2+ H2O＝2NH4HSO3 再生作用：NH4HSO3+ NH3＝(NH4)2SO3 氧化作用：(NH4)2SO3＋O2= (NH4)2SO4 “梯級(jí)分離凈化氨法脫硫除塵一體化技術(shù)”生產(chǎn)過程中可以生產(chǎn)硫酸銨，也可以生產(chǎn)亞硫酸氫銨、亞硫酸銨、有機(jī)肥，對于改善土壤結(jié)構(gòu)、提高農(nóng)作物的品質(zhì)是十分有利的。 “梯級(jí)分離凈化氨法脫硫除塵一體化技術(shù)”自研發(fā)問世以來，在化工、電力、焦化、冶煉、碳素、造紙等多個(gè)行業(yè)創(chuàng)造了超低排放、變廢為寶的先例。經(jīng)國內(nèi)目前已經(jīng)開車運(yùn)行的幾十套氨法脫硫除塵裝置的運(yùn)行效果來看，該技術(shù)從*一代發(fā)展到現(xiàn)在的第六代，工業(yè)化運(yùn)行已經(jīng)十分成熟、可靠，實(shí)現(xiàn)了二氧化硫的資源化綜合利用，符合綠色低碳循環(huán)發(fā)展的理念，值得在國內(nèi)**氣超低排放中大力推廣和使用。