臭氧发生器消毒机-臭氧脱硝设备-锅炉改造-废气废水处理设备-山东志伟

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  • 产品名称: 锅炉电厂超低排放改造
  • 产品编号: g003
  • 上架时间: 2013-08-19
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大气污染严重,氮氧化物排放量持续增长

我国在“十一五”期间实施了二氧化硫减排战略,烟尘和二氧化硫污染恶化的趋势得到了有效遏制。但总体上大气污染物浓度仍处于较高水平,特别是氮氧化物排放量持续增长,使我国酸雨从硫酸型向硝酸型转变。控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。氮氧化物活性高、氧化性强,能促进酸雨的形成,对动物的呼吸系统危害较大,若不严格控制,今后一段时期我国城市光化学烟雾、酸雨污染和灰霾天气将呈迅速恶化之势。 2009年全国氮氧化物排放总量达到 1,692.7 万吨, 2010 年达到 2,273.6 万吨, 2011 年氮氧化物排放总量 2,404.3 万吨, 2012 年氮氧化物排放总量 2,337.8 万吨, 2013 年氮氧化物排放总量 2,227.3 万吨, 2014 年达到 2,078 万吨, 2015 年为 1,851.9 万吨。控制氮氧化物排放量已成为“十三五”期间环保工作的重点。

②国家对空气质量的重视和相应政策支持

2010 年 5 月 11 日,国务院办公厅转发了环保部等部委的《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》,该意见要求加强氮氧化物污染减排,建立氮氧化物排放总量控制制度,明确了脱硝设施安装政策。新建、扩建、改建火电厂应根据排放标准和建设项目环境影响报告书批复要求建设烟气脱硝设施,重点区域内的火电厂应在“十二五” 期间全部安装脱硝设施,其他区域的应预留烟气脱硝设施空间,重点开展钢铁、石化、化工等行业氮氧化物污染防治。2011 年 7 月 29 日,环保部和国家质检总局联合发布了新修订的《火电厂大气污染物排放标准》,新标准将自 2012 年 1 月 1 日起实施,新标准将燃煤锅炉的氮氧化物排放浓度限值统一确定为 100mg/m3,其中新建机组从 2012 年起执行,现有机组从 2014 年 7 月起执行。《火电厂氮氧化物防治技术政策》(环发[2010]10 号)鼓励开发新技术,鼓励具有自主知识产权的烟气脱硝技术、脱硫脱硝协同控制技术以及氮氧化物资源化利用技术的研发和应用。2011 年 8 月 31 日,国务院印发了《“十二五”节能减排综合性工作方案》,确定了“十二五”期间全国各省(区、市)化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物排放总量控制目标及各地区的分担量,比较“十一五”期间增加氨氮和氮氧化物两项控制目标,提出“将污染物总量控制作为环评前置条件”、“实施脱硝电价”等 50 条政策措施。方案的出台正式将氮氧化物纳入总量控制指标,方案要求 2015 年氮氧化物排放总量控制在 2,046.2 万吨,比 2010 年的 2,273.6 万吨下降10%。《重点区域大气污染防治“十二五”规划》(国函[2012]146 号)提出到 2015年,重点区域氮氧化物排放量下降 13%,环境空气质量有所改善,二氧化氮年均浓度下降 7%;大力推进火电行业氮氧化物控制,加快燃煤机组低氮燃烧技术改造及脱硝设施建设,单机容量 20 万千瓦及以上、投运年限 20 年的现役燃煤机组全部配套脱硝设施,脱硝效率达到 85%以上,综合脱硝效率达到 70%以上。2013 年 9 月国务院发布的《大气污染防治行动计划》中提出“全面整治燃煤小锅炉,加快重点行业脱硫、脱硝、除尘改造工程建设。综合整治城市扬尘和餐饮油烟污染。大力发展循环经济,培育壮大节能环保产业,促进重大环保技术装备、产品的创新开发与产业化应用。”2014 年 5 月 15 日,国务院办公厅发布的《2014-2015 年节能减排低碳发展行动方案》提出“2014-2015 年,单位 GDP 能耗、化学需氧量、二氧化硫、氨氮、氮氧化物排放量分别逐年下降 3.9%、 2%、 2%、 2%、 5%以上,单位 GDP 二氧化碳排放量两年分别下降 4%、 3.5%以上。”2014 年 9 月 12 日,国家发展改革委、环境保护部、国家能源局发布的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020 年)》(发改能源[2014]2093 号)提出:“东部地区(辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南等 11 省市)新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量 6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于 10、 35、 50 毫克/立方米),中部地区(黑龙江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等 8 省)新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值,鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。”即实行烟气污染物的超低排放。

2015 年 8 月 18 日,财政部和环境保护部联合发布的《关于加强大气污染防治专项资金管理提高使用绩效的通知》提出“资金安排向重点治理任务倾斜。大气污染治理任务重、资金需求量大,各地应按照轻重缓急安排专项资金,优先保障国家确定的重点治理任务,同时因地制宜保障好省级政府确定的重点工作。”2015 年 8 月 29 日第二次修订的《中华人民共和国大气污染防治法》规定“国家鼓励和支持大气污染防治科学技术研究,开展对大气污染来源及其变化趋势的分析,推广先进适用的大气污染防治技术和装备,促进科技成果转化,发挥科学技术在大气污染防治中的支撑作用。”

(2)臭氧氧化技术在烟气脱硝中的应用

①臭氧氧化脱硝技术简介

臭氧氧化烟气脱硝技术在国外已是成熟的工程应用技术,已进入工业化应用阶段,在国内应用刚刚起步。臭氧脱硝主要是利用臭氧的强氧化性将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物,然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收,达到脱除的目的, BOC 公司的 LoTOx 技术即采用此原理进行烟气脱硝。而 BELCO公司则将 BOC 公司的 LoTOx 技术与自己研发的 EDV 湿法洗涤系统结合,形成一体化的脱硫脱硝系统,在石油石化行业用于石油精炼厂中加热器、锅炉等的废气治理。该一体化的脱硫脱硝系统,在不同的 NOX 等污染物浓度和比例下,可以同时高效率脱除烟气中的 NOx、二氧化硫和颗粒物等污染物。同时, LoTOx 技术还不影响其他污染物控制技术。目前该技术在四川石化炼化一体化工程 250 万吨/年重油催化裂化装置中已获得应用,由公司提供臭氧系统设备集成,是臭氧氧化脱硝工艺在国内石油炼化废气处理同时脱硫脱硝的第一例应用。随着该技术的推广,在国内的热电、焦化、玻璃等行业,已有众多的成功运行业绩,其效果得到了验证。

臭氧在烟气脱硝工艺中的应用示意图

随着我国环保标准要求的提高,一些传统的烟气脱硝工艺难以满足严格的减排要求,臭氧氧化脱硝技术成为较好选择。采用臭氧高级氧化技术不仅对氮氧化物具有良好的脱除效果,而且对烟气中的其他有害污染物,比如重金属汞也有一定的去除能力。

②烟气脱硝技术对比

烟气脱硝技术一般是指对燃烧排放的尾气进行脱硝处理,即后端脱硝,主要有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)和氧化脱硝等技术。与后端脱硝对应的是前端脱硝,是指在燃烧过程中控制氮氧化物产生的各种低氮燃烧技术。氧化脱硝技术主要是指利用氧化剂进一步氧化氮氧化物,并在后级通过其他工艺吸收氮氧化物的脱硝技术。氧化剂可采用臭氧、双氧水等,一般采用臭氧。

常用的后端脱硝技术对比

从上表看出选择性非催化还原法(SNCR)脱硝效率不高,在一些场合不能满足新修订的烟气排放标准;氧化脱硝技术脱硝效率高,但之前我国没有掌握先进的臭氧技术和氧化脱硝技术, 在实践中应用的案例不多; 选择性催化还原法(SCR)脱硝效率相对较好,但催化剂使用以及后续更换需要进口,价格昂贵,运行还有不稳定因素和一定的安全隐患。在保证 NOX脱除率为 80%~95%的情况下, LoTOx 运行费用为 1,700~1,950 美元/吨 NOX, SCR的运行费用 2,364~2,458 美元/吨 NOX。新修订的《火电厂大气污染物排放标准》将氮氧化物的排放浓度限值大幅降低,各种脱硝技术的技术水平都需要提升,既要提高脱硝效率以符合新发布的烟气排放标准,又需要符合投资少、经济高效的原则。实践证明,臭氧氧化脱硝技术能够满足新的烟气排放标准,大型臭氧设备的国产化大大降低了初始投资。电能是臭氧氧化脱硝运行的主要消耗,火电厂采用臭氧氧化脱硝优势明显,如果使用内部核算电价,运行成本可进一步降低。目前,臭氧氧化脱硝技术已在国内多个热电厂应用,取得了优良的脱硝效果,也将逐步成为火电厂脱硝技术之一。在石油石化等行业,氮氧化物排放浓度高且不稳定,臭氧氧化脱硝技术成为最好的选择方式之一。随着我国臭氧技术水平的提高,大型国产臭氧设备在实践中应用案例的增多,国家发改委脱硝电价补偿政策及地方政府超低排放改造补贴政策的出台,臭氧氧化脱硝技术将在我国大气污染防治中发挥重要的作用。

(3)臭氧设备在烟气脱硝行业的市场容量

2011 年 9 月,环保部新闻发言人陶德田就新修订的《火电厂大气污染物排放标准》表示,据测算,实施新标准在大幅削减污染物排放的同时,还将带动相关的环保技术和产业市场的发展,形成脱硝、脱硫和除尘等环保治理和设备制造行业约 2,600 亿元的市场规模。近年来,大气污染治理的市场热点集中于火电厂脱硝、脱硫和除尘领域。由于受国家重视发展较早,政策要求严格, 电价补贴、价格税费等机制相对完善,火电厂脱硫脱硝除尘治理市场已相对成熟。整体氧化脱硝装置是高效废气处理集成系统, 需要大规格的臭氧系统设备。

①石油石化行业的烟气脱硝市场

氧化脱硝技术在石化行业已成熟应用并取得良好效果。石油石化行业的烟气脱硝需求巨大,单套设备合同标的高,公司设备已在各石化企业得到应用。截至2015 年 8 月,我国共计有 200 多套催化裂化装置,将需要大规模的臭氧设备。

②火电厂烟气脱硝市场

氮氧化物减排是“十三五”大气污染治理重点,截至 2015 年 6 月,全国二氧化硫排放总量接近两千万吨、氮氧化物两千多万吨,要实现环境质量根本好转,二氧化硫、氮氧化物总量至少要下降到百万吨级水平,我国将在“十三五”实施更加严格的二氧化硫和氮氧化物排放控制标准,火电厂原有及新建机组均需进行严格的脱硝处理。2016 年, 我国全口径发电设备容量 16.46 亿千瓦。 其中, 火电达 10.54 亿千瓦,占比约为 64%,依然是我国电力产能的主力军。目前,氧化脱硝技术在火电厂烟气脱硝中已开始应用。可以预见,臭氧氧化脱硝技术以其明显的优势,将逐步成为火电厂采用的主要烟气脱硝技术之一。随着“十三五”更为严格的脱硝处理规则的实施,未来几年我国将迎来火电厂脱硝项目的建设高峰期,这将为臭氧系统设备制造行业带来巨大的市场机会。另外,未来新增电厂对烟气脱硝装置也存在巨大的需求。根据我国能源结构情况, 未来火电装机容量将持续增长, “十三五”期间全国煤电规划开工规模 2.6 亿千瓦,投产规模 2.5 亿千瓦, 2020 年我国煤电装机预计达到 11.6 亿千瓦。未来 10 年火电厂每年新增 5,000 万千瓦的装机容量,这将持续带来对臭氧设备的需求。

③其他行业烟气脱硝市场

水泥、钢铁、化工、玻璃等行业的窑炉排放的烟气也需要进行脱硝处理,《国家环境保护“十二五”规划》要求加快其他行业脱硫脱硝步伐,加强水泥、石油石化、煤化工等行业二氧化硫和氮氧化物治理,新建水泥生产线要安装效率不低于 60%的脱硝设施,“十三五”规划则将施行更为严格的烟气脱硝处理规定,更为严格的开展燃煤锅炉烟气治理,新建燃煤锅炉要安装符合国家脱硫脱硝处理规定的脱硫脱硝设施。臭氧氧化脱硫脱硝技术在这些行业已有应用业绩,随着我国环保标准的进一步提高,烟气脱硝市场持续增长,臭氧设备需求也必将持续增长。

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