為落實習近平總書記關于二氧化碳減排的碳達峰、碳中和“30/60”目標，需要全社會共同努力。工業(yè)生產過程中二氧化碳排放來自水泥、石灰、鋼鐵和電石生產過程中的化學反應或物理變化過程（能源活動除外）。2019年中國年石灰產量3億噸，占世界總產量的70.75%。根據中國建筑材料聯(lián)合會發(fā)布《中國建筑材料工業(yè)碳排放報告（2020 年度）》：2020 年水泥、石灰行業(yè)的二氧化碳排放量分別位居建材行業(yè)前兩位，排放量分別同比上升1.8％和14.3％。2020 年，水泥工業(yè)二氧化碳排放12.3 億噸，同比上升1.8％，其中煤燃燒排放同比上升0.2％，工業(yè)生產過程排放同比上升2.7％。此外，水泥工業(yè)的電力消耗可間接折算約合8955 萬噸二氧化碳當量。石灰石膏工業(yè)二氧化碳排放1.2 億噸，同比上升14.3％，其中煤燃燒排放同比上升5.5％，工業(yè)生產過程排放同比上升16.6％。此外，石灰石膏工業(yè)的電力消耗可間接折算約合314 萬噸二氧化碳當量。以上合計占國內二氧化碳排放量的20%左右。

石灰生產中，根據脫硫石灰石的質量要求，按照純度90%計算，每噸石灰煅燒產出二氧化碳～400kg。豎窯燒一噸石灰，大約用140公斤標煤。如果煤的熱值是6000大卡，就要增加15%，消耗～160kg，按照含碳量80%計，需排放二氧化碳470kg。兩者合計CO2的產出率可以達到870kg。

CaCO3=CaO+CO2(g)

MgCO3=MgO+CO2(g)

2C+O2(g)=2CO(g)

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)

CaO+H2O=Ca(OH)2

Ca(OH)2+SO2(g)=CaSO3+H2O(g)

除建材行業(yè)外，石灰還廣泛地應用于煙氣凈化領域。在危廢處置行業(yè)，當石灰直接用于干法脫酸時，利用率通常在30%以下；在垃圾發(fā)電行業(yè)，當石灰用于半干法脫酸時，利用率通常在50%左右。按照石灰含量>85%計算，這樣折合每脫除一噸二氧化硫需消耗石灰約2.1～3.5t，合計排放二氧化碳1.8~3.0t。

當采用鈉基干法脫酸時，以艾爾環(huán)保推出的小蘇打脫硫劑為例，每脫除一噸二氧化硫需消耗小蘇打2.63t，釋放二氧化碳1.38t。由于小蘇打是蘇打為原料與回收的二氧化碳以1：1比例反應制取的，因此實際釋放量減少1/2，即釋放量為0.69t。

Na2CO3+CO2(g)+H2O=2NaHCO3

 

2NaHCO3+SO2(g)+1/2O2(g)=Na2SO4+H2O(g)+2CO3(g)

兩者比較，可以看出每脫除一噸二氧化硫，鈉基干法比鈣基干法要減少二氧化碳排放1.1～2.3t。如果加上石灰、消石灰等粉碎等過程中的電力消耗，減排的二氧化碳量將更為顯著。

艾爾環(huán)保我國城市生活垃圾焚燒廠年實際處理量增長到1.1億噸以上，按照每噸垃圾焚燒使用消石灰6～10kg估算，年用量約100萬噸，如果替換成小蘇打干法脫酸，則可每年減排二氧化碳100～200萬噸。在危廢處置、燃煤發(fā)電等行業(yè)的煙氣凈化上，也大量使用了的消石灰。隨著對石灰礦山開采、破碎煅燒等設施的環(huán)保要求越來越高，更節(jié)能環(huán)保減排的鈉基干法脫酸將在更多的工業(yè)場景上得到應用，預計可減少二氧化碳排放數百萬噸以上。

談起鹵素自由基（特別是氯自由基），大家一定會聯(lián)想到鹵族元素化合物（氟利昂等）導致的平流層臭氧層空洞。然而，在近10年來關于對流層的研究中，科學家們逐漸發(fā)現，鹵素自由基扮演著不一樣的角色。它們可以通過快速氧化一系列碳氫化合物，影響大氣中經典自由基（OH，HO2.RO2）的濃度，進而促進臭氧的產生，并控制多種大氣污染物的濃度。目前關于鹵素自由基的研究大多集中于硝酰氯（CINO2）和氯氣（CI2)，其光解產生的氯自由基可以影響大氣氧化性。但是，在污染地區(qū)，是否存在其他的鹵素活化通道來貢獻鹵素自由基？它們的影響有多大？這些都尚不清楚。

2017年12月冬季，該文研究團隊在華北平原（河北望都）開展了國內＊＊關于活性鹵素化合物（Cl2、Br2、HOCI、HOBr和BrCI)的綜合野外觀測實驗，意外發(fā)現此地區(qū)存在大量的非預期的活性鹵素化合物，其中以高活性的Brcl為主（Brcl＊高濃度為482ppt)。BrcI在大氣中能通過光解，同時釋放溴自由基和氯自由基。因此，BrCl既是活性溴化合物，也是活性氯化物。此研究是除北極研究外，世界范圍內第一個報道持續(xù)性高BrCl濃度的地面觀測，并且此濃度比北極地區(qū)地面觀測＊高值大10倍。這一發(fā)現十分令人震驚。此外，在2018年3月，研究團隊在距離河北觀測地點300km處的泰山山頂(1465ma.s.1.)也觀測到很高濃度的BrcI(高達190ppt）。但是，如此高濃度的活性鹵素物質是從哪里來的呢？

對觀測數據的分析發(fā)現：活性溴物質與燃煤排放指示劑具有很強的相關性。根據對觀測數據的進一步分析，研究者證實此地區(qū)冬季燃煤活動能排放大量含氯、溴顆粒物與活性溴化合物。并且進一步利用2017年中國散煤調研報告數據以及文獻報道的散煤含氯含溴量計算，觀測所在地華北平原的2017年冬季散煤燃燒量可以合理地解釋我們觀測到的高濃度的活性溴化合物和含氯、溴顆粒物。而活性溴化合物與含氯顆粒物的非均相反應過程，會導致BrCl的產生，進而通過光解同時貢獻了溴自由基和氯自由基。

此外，研究發(fā)現，日間還同時存在一個與硝酸鹽有關的光活化途徑來維持活性溴物質的日間濃度。因此，高濃度活性鹵素物質（尤其是BrCl)可能普遍存在于我國冬季北方燃煤地區(qū)。

如此高濃度的活性鹵素物質對大氣環(huán)境有什么影響呢？

為了進一步探究活性鹵素化合物對大氣氧化性及臭氧生成的貢獻，研究團隊自主搭建并開發(fā)了一個含氯含溴的化學箱式模型。該模型是目前國際上包含氯溴化學氣相機理＊全面的此類模型。研究發(fā)現：

1. BrCl的快速光解對該地區(qū)大氣中氯和溴兩種自由基的貢獻占比均達到50%以上。以往研究較多的硝酰氯主要是在夜間被活化生成，因此日間對氯自由基的貢獻有限。而BrCl具有日間活化機制，可以持續(xù)地釋放氯和溴自由基，具有不可忽視的作用。
2. 氯和溴兩種自由基可以大幅增強對揮發(fā)性有機物的氧化速率(其中烷烴可以達180%，醛酮類可提高90%)，同時能使大氣中經典氧化劑(OH, HO2, RO2)的平均濃度增加25%，50%和75%，并增加55%的臭氧凈生成速率。大氣氧化性的增強可加快二次顆粒物的生成。
3. 此外，產生的溴自由基可以極大增強元素汞向二價汞的氧化。氧化后的二價汞具有毒性，易溶于水，極易通過沉積作用進入地面和生態(tài)系統(tǒng)。中國華北平原地區(qū)是世界上具有高濃度的元素汞地區(qū)之一。因此，高濃度溴自由基促進的二價汞生成和快速沉積，可能會極大增加排放地區(qū)的人類和生態(tài)系統(tǒng)的毒性風險。

 

因此，該研究建議未來除了關注燃煤排放活動產生的二氧化碳，顆粒物，含硫含氮物質以外，同時需要密切關注鹵素化合物和汞。該研究為控制中國北方地區(qū)農村燃煤，推進“煤改氣”“煤改電”等清潔供暖工作提供新的科學依據。

 

該研究論文的共同第一作者彭翔和汪維昊（現工作于譜育科技）為香港理工大學王韜教授組博士生，王韜教授為論文的通訊作者。復旦大學陳建民教授團隊、中科院生態(tài)中心牟玉靜教授團隊、山東大學薛立坤教授團隊、山東建筑大學王金鶴博士、美國A.R.Ravishankara院士、西班牙Alfonso Saiz-Lopez教授團隊、法國Christian George教授等多家單位和多位科學家參與了該研究，為本研究提供了重要的觀測數據及觀測結果分析支持。

1、PM2.5基本概念

近年來，中國成為世界上霧霾現象＊嚴重的地區(qū)之一，PM2.5濃度居高不下。根據國電環(huán)境保護研究院教授級高工、世界銀行煙氣脫硫項目顧問馬果駿先生的研究報告，燃煤電廠在降低PM2.5上還有很多優(yōu)化空間。

PM2.5：空氣動力學當量直徑小于或等于2.5微米的顆粒物；

PM2.5來自于自然和人為的污染源；

且PM2.5不是一種單一成分的空氣污染物，是由大量不同化學成分組成的一種復雜又可變的大氣污染物

PM2.5的主要成分是硫酸、硫酸氫銨、硫酸銨、硝酸銨、元素碳C和有機碳。由污染源直接排出的PM2.5成為“一次粒子”；由污染源排出的氣態(tài)污染物經過冷凝或在大氣中發(fā)生復雜的化學反應而生成的PM2.5稱為“二次粒子”。

為保障2008年北京奧運會空氣質量開展的“北京市空氣質量達標戰(zhàn)略研究” 表明，北京市的PM2.5 的組成：

• 29%工業(yè)燃煤
• 15%生物質燃燒
• 13%二次硫酸鹽
• 10%機動車
• 9%二次硝酸鹽
• 8%揚塵
• 16%其它

 

2、PM2.5的影響

2.1 PM2.5對健康的危害

• ·PM 2.5可被直接進入人體肺泡， 又稱可入肺顆粒物；
• PM2.5會引起三種呼吸系統(tǒng)的疾?。?/li>
• PM2.5作為病毒、病菌的載體，引起感冒、肺結核和肺炎；
• PM2.5會引起呼吸系統(tǒng)的過敏，如哮喘病、肺泡炎；
• PM2.5會引起免疫力降低，增加肺癌的發(fā)生率。

 

2.2 PM2.5對大氣能見度的影響

大氣能見度是有大氣中顆粒物對光的散射和吸收決定的：

如果完全沒有顆粒物，大氣分子對光的散射是很小的，能見度可達到100-300km；在極干凈的城空氣中能見度可以達到30km；當大氣能見度下降到l0km，大氣的相對濕度低于80%時，定義為霾。

3、燃煤煙氣與PM2.5

燃煤煙氣對PM 2.5 的貢獻，根據地域不同約在10%-25%之間。

燃煤煙氣排放的特點：

固定點源；煙氣排放量大；有組織排放；可控排放；

合理推論：燃煤企業(yè)又將成為嚴控“領頭羊” 。

由燃煤煙氣排放的PM 2.5可分為：

可過濾顆粒（一次PM)：機械性顆粒；顆粒較大，1~ 2.5μm;

可凝結顆粒（ 二次PM’ )：氣體、蒸汽狀態(tài)；在環(huán)境中生成二次PM。

可過濾顆粒與可凝結顆粒的比例約為1:3~1:1。

目前沒有專門針對PM 2.5的控制技術。工業(yè)部門現有的、己成熟運行的APC都有脫除PM2.5 的能力；但效率或容量均有限制。

 

4、SCR煙氣脫硝系統(tǒng)

SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的影響：

SCR催化劑在還原煙氣中NOx的同時，會將煙氣中約1~ 3%的SO2催化氧化成為SO3，這會使含硫量較高的燃煤煙氣中可凝結硫酸氣溶膠增加；過量氨的逃逸會增加煙氣中氨鹽的濃度。

減少SCR生成的SO3對PM2.5的影響，有以下方法：

選用對SO2氧化能力較低的催化劑；缺點：價格貴、對煙氣脫汞不利；

在空預器前設置DSI裝置脫除煙氣中的SO3，缺點：需要增加投資，吸收劑價格貴，運行費用較高。

 

5、布袋除塵器

2003年Lillieblad對一個芬蘭燃煤電廠的高氣布比的布袋除塵器的PM2.5和汞排放進行了測試，布袋材質為有PTFE涂層的PPS（聚苯硫醚），已使用了31000小時， 狀況良好；試驗結果如表所示：

測試結果表明：

布袋除塵器出口的煙氣中，PM1.0為3～6%，PM2.5為15～20%，PM10為79～88%。被測試的布袋除塵器的亞微米級顆粒排放的增加是由于布袋的覆膜具有約0.4μm直徑的小孔的緣故。

結論是：布袋除塵器的捕集效率在顆粒直徑為0.2 – 3μm范圍內，大約為99.5%。

6、可凝結顆粒物

6.1 氣溶膠與有色煙羽

燃煤煙氣可凝結顆粒物的主要來源是SOx和NOx，以SOx為主。煙氣中SO3與煙氣中水分結合，形成硫酸氣溶膠，粒徑＜0.3μm；硫酸氣溶膠排出煙囪先進入大氣后與環(huán)境中的正離于反應生成二次PM2.5（近地污染）。煙氣中的SO2在環(huán)境中因光化學氧化、液相氧化和顆粒氧化等過程被氧化為SO3，并生成硫酸鹽氣溶膠。SO2在大氣環(huán)境中的壽命為數天，而硫酸鹽氣溶膠卻可遷移1000km 以上（遠程污染）。

干式ESP和布袋除塵器無法脫除可凝結PM2.5!

6.2 濕式洗滌器

常規(guī)濕法FGD不能有效脫除微細顆粒物：常規(guī)濕法FGD會因帶出漿液中的固體物而增加排放顆粒的濃度；常規(guī)濕法FGD不能有效脫除SO3。

因此，煙氣脫硫的濕法洗滌器對于PM2.5的脫除效率不高；濕法脫硫還可能增加顆粒物的排放，且氨法脫硫更增加了氨逃逸的風險。降低濕法FGD出口煙氣中PM2.5的有效措施：

1）在FGD的下游安裝WESP，容量有限，且對氨法脫硫效果很差；

2）在FGD 的上游安裝干法FGD。

 

6.3 干法FGD

干法FGD在脫除SO2 的同時，可以有效脫除SO3、HCl和HF等酸性氣體；大部分干法FGD的終端設備是除塵器，如果采用布袋除塵器，一次PM2.5的排放問題得到解決。

 

艾爾環(huán)保引進****的蘇打制造商比利時索爾維公司的干法FGD產品，結合自身豐富的大氣治理工程技術和經驗，已在國內建設了數十套干法FGD裝置并可靠運行，為中國的大氣環(huán)境治理事業(yè)做出了一份努力!

根據《廣東省科學技術廳關于2020年度廣東省科學技術獎工作的通知》（粵科函區(qū)字〔2020〕391）要求，現將我司華南分公司廣州艾爾環(huán)保工程有限公司與項目合作人吳軍良教授參與2020年度廣東省科學技術獎獲獎項目“大風量低濃度工業(yè)揮發(fā)性有機物污染治理策略與關鍵技術及應用”有關內容進行公示，詳見附件。

 

公示時間：2020年8月7日至2020年8月14日，共7日。

 

公示期間，如對公示內容有異議，請以書面形式向學校科技處（高新技術開發(fā)科）反映。以個人名義反映情況的，請?zhí)峁┱鎸嵭彰ú⒑灻?、?lián)系方式和反映事項的證明材料等；以單位名義反映情況的，請?zhí)峁﹩挝幻Q（并加蓋公章）、聯(lián)系人、聯(lián)系方式和反映事項的證明材料等。凡匿名異議、超出期限異議的不予受理。

https://s2.d2scdn.com/2020/08/07/Fl7AWfO3PCKkVrIlQ2CTYHXe3u9c.pdf

2020年7月24日，國際頂尖活性炭品牌廠家卡爾岡攜技術團隊，國際＊＊集團索爾維攜小蘇打技術精英到我司進行交流。

劉麗艷總經理帶領艾爾團隊進行接待，三方就“焚燒爐后端的煙氣凈化” “活性炭市場應用”充分交換意見。

卡爾岡，索爾維與艾爾都是各自行業(yè)內的翹楚，在技術不斷更迭的的快節(jié)奏里，始終以以一當十的氣魄走在行業(yè)前列。我們的產品很昂貴，是指工業(yè)品可持續(xù)發(fā)展的昂貴，旨在給客戶提供了性價比更高的產品以及服務。

接下來劉麗艷總經理將帶領艾爾團隊，持續(xù)與各大領域龍頭企業(yè)展開深刻技術交流，不斷升級豐富團隊經驗，給客戶提供更專業(yè)的技術服務。

2020年6月4日，艾爾環(huán)?？偨浝韯⒖倲y團隊回訪淮安危廢工廠，該工廠是國內危廢行業(yè)首家成功使用小蘇打干法脫硫的企業(yè)。

本項目以小蘇打干法取代消石灰干法，并減少了部分堿液用量，承擔了50%負荷的脫酸。半年多來，小蘇打干法系統(tǒng)運行良好，硫氯指標均達超低排放要求，且從未出現板結堵塞現象，大大減少了現場日常維護保養(yǎng)的壓力，同時因為堿液用量的降低，濕法及后端三效蒸發(fā)的壓力明顯減少，腐蝕問題也顯著改善。

對于艾爾提供的解決方案及產品，業(yè)主副總經理成總表示高度贊揚及由衷的感謝。小蘇打干法帶來的不僅僅是環(huán)保的合規(guī)、維護的簡便、運行的穩(wěn)定，更是能帶來巨大的經濟價值。

1、概述

目前多數生活垃圾焚燒發(fā)電廠采用常規(guī)的煙氣凈化工藝為：SNCR+石灰乳旋轉噴霧半干法脫酸+消石灰干法脫酸+活性炭噴射+布袋除塵器+引風機+煙囪排放。隨著各地環(huán)保要求的日益嚴格，針對垃圾焚燒發(fā)電產業(yè)的排放標準不斷提高，特別是一些省份提出的NOx排放限值規(guī)定已遠低于歐盟工業(yè)排放指令（EU2010/75/EC），比如《海南省生活垃圾焚燒污染控制標準（DB46/484-2019）》氮氧化物限值為120mg/m3，垃圾焚燒煙氣氮氧化物排放濃度限值低于80～120mg/m3成為趨勢。于是更有效率、更適用的煙氣脫硫脫硝技術的需求越來越凸顯。

各地生活垃圾焚燒煙氣排放標準對比

2、SCR脫硝傳統(tǒng)技術解決方案

2.1工藝技術

由于垃圾焚燒煙氣具有高含塵、強腐蝕的特點，SCR脫硝系統(tǒng)通常必須設置在脫酸除塵系統(tǒng)以后以保證催化劑的正常運。催化劑是SCR脫硝工藝的核心，催化劑的反應溫度主要分為高溫、中溫、中低溫、低溫。表1為國內外催化劑的主要應用情況：

國內垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)目前使用較多的是低溫催化劑，但是由于旋轉噴霧半干法脫酸除塵后煙氣溫度～140℃以下，而低溫SCR系統(tǒng)催化劑還原反應的適宜溫度為160～180℃，因此須考慮增加煙氣再熱系統(tǒng)對煙氣進行加熱。

對有濕法洗滌裝置的煙氣凈化系統(tǒng)，還需要設置一臺或兩臺GGH來回收部分熱量，減少加熱蒸汽消耗，需要提高的煙氣溫度仍在30℃左右。由于高壓蒸汽可直接用于汽機發(fā)電，價值很高，且設備和管路維護要求高、熱損很大，這樣就大幅度地降低了裝置的經濟效益水平。

 

2.2存在的問題

（1）旋轉噴霧半干法脫酸除塵后煙氣溫度約140℃以下，而低溫SCR系統(tǒng)催化劑還原反應的適宜溫度為160～180℃，因此必須增加煙氣再熱系統(tǒng)對煙氣進行加熱，按照煙氣溫度升高30℃，需消耗蒸汽～130kg/噸垃圾，此部分蒸汽如進入汽輪機發(fā)電，按照汽輪機汽耗5kg/（KW·h），此部分可發(fā)電26KW·h/t垃圾。由于耗費大量蒸汽，導致運行成本大幅度提高。

（2）旋轉噴霧半干法脫酸脫硫精度不高，脫除SO2的效率一般為85%左右，雖然能穩(wěn)定達到國家標準的要求，但是殘余的SO2若在SCR催化劑床層中氧化為SO3，這是非常不利的。因為SO3與煙氣中的水以及NH3反應，會生成硫酸銨和硫酸氫銨，這些硫酸鹽，尤其是硫酸氫銨是一種粘稠的物質，會造成催化劑腐蝕、堵塞、中毒，縮短催化劑的使用壽命。

 

3、小蘇打干法脫酸技術

3.1工藝技術

此工藝技術采用70目左右的脫硫專用小蘇打，經過研磨機研磨成d90=30μm的超細小蘇打粉末后，以空氣為介質通過氣力輸送的方式噴射到脫酸塔內與180℃～210℃的高溫煙氣接觸混合，在高溫下碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉Na2CO3、H2O和CO2，由于分解時的“爆米花”效應，顆粒表面積再增大4倍以上，成為極為疏松多孔的高活性顆粒，與煙氣中的SO2、HCl等各種酸性氣體快速反應，脫除率可達到95～99%，反應產物經布袋除塵器除去，凈化后的煙氣可達到：含塵量≤5mg/m3、SO2≤10mg/m3、HCl≤5mg/m3，溫度≥170℃，然后進入SCR脫硝系統(tǒng)。

 

3.2 技術應用優(yōu)勢

（1）采用小蘇打干法脫酸后，進入SCR脫硝系統(tǒng)煙氣溫度不低于170℃，可滿足低溫SCR系統(tǒng)催化劑還原反應的＊佳溫度，不需要額外的蒸汽對其加熱升溫。

（2）小蘇打不僅能夠脫除SO2、HCl、HF、HBr等物質，還能有效脫除煙氣中已有的SO3，降低了進入SCR脫硝系統(tǒng)SO3的含量，減少了硫酸銨和硫酸氫銨生成量，保證了催化劑壽命，降低了成本。

（3）小蘇打還具有一定的協(xié)同脫硝作用。小蘇打與SO2反應生成的亞硫酸鈉具有強還原性，可部分與氮氧化物發(fā)生氧化還原反應。小蘇打的協(xié)同脫硝效率約10～20%。

（4）以主流配置的旋轉噴霧半干法脫酸來說，脫除SO2、HCl的效率可達到85%～95%，可以穩(wěn)定達到目前的國家標準要求。當排放濃度進一步降低時，再追求更高的脫酸效率往往帶來脫硫劑消耗增加、飛灰產量增加、布袋凝露糊袋風險等系列技術經濟問題。此時，采用具有更高活性的小蘇打干法脫酸，脫除SO2、HCl的效率可達到95%～99%，取得＊佳的整體技術經濟效果。

 

4、結束語

伴隨著我國環(huán)境治理工作的不斷加強，相信在不久的將來，做為本身就是綠色環(huán)保工程的生活垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)，煙氣排放標準會更加嚴格，小蘇打干法脫酸和SCR脫硝系統(tǒng)會逐漸得到推廣應用，技術優(yōu)勢和經濟優(yōu)勢將得到進一步發(fā)揮。