广东环保产业协会环保展观感——大气污染控制技术

2009-11-10 16:29:28

第十一届中国国际环保展观感
——大气污染控制技术
  叶代启
     （广东省环保产业专家技术委员会）

中国国际环保展览暨会议（CIEPEC）是由环境保护部、国家发展和改革委员会、科学技术部、住房和城乡建设部、北京市人民政府主办，中国环境保护产业协会承办的环保展览会，每两年在北京举办一次，今年举办的为第十一届。CIEPEC2009以“节能减排、和谐发展”为主题，展览范围包括大气、水、固废、噪声污染防治技术与设备、监测仪器、生态保护技术、清洁生产技术、清洁能源及节能技术与产品、环境友好产品以及环境服务业等。本届展会全面展示了我国乃至世界环保产业的先进技术和装备的整体水平。

随着环保形势的严峻，大气污染控制受到了越来越广泛的关注。本文将展会展示的大气污染控制技术分为脱硫、脱硝、除尘、机动车尾气净化、VOC控制及垃圾焚烧烟气净化六部分分别进行介绍，重点介绍了一些具有良好应用前景的技术。
 

1、脱硫技术

展会各参展商提供的脱硫技术主要以钙法为主，如石灰石/石膏湿法，喷雾干燥吸收器脱硫工艺（SDA），循环流化床干法烟气脱硫（CDS）等。钙法存在容易结垢及副产物回收利用经济性不高等问题。而CANSOLV可再生胺脱硫技术及江南氨回收烟气脱硫技术不存在结垢问题，且副产物回收经济性较好，具有很好的应用前景。
 1.1CANSOLV可再生胺脱硫技术

湿法回收工艺在工程建设费用上较抛弃法要高，但项目整体效益良好，之所以未能推广关键因素在于以前回收工艺在技术可行性和经济合理性等方面不能取得有效的配合和实施，但CANSOLV回收工艺以先进可靠的技术和合理的经济性实现了商业运作。

（1）技术可行性：

1）CANSOLV可再生胺脱硫技术由于其优越的吸收剂方案，吸收剂能再生循环使用，且选择吸收能力强，对烟气SO2浓度几乎没有限制，脱硫效率高（<50mg/Nm³），非常适用于燃用高硫煤机组。

2）CANSOLV系统无磨损、无强腐蚀、无需高压喷嘴，不存在结垢堵塞问题，能保证系统安全稳定运行，不影响锅炉的正常运作。

3）CANSOLV工艺副产品为高纯度饱和干基SO₂气体，能回收用来制取硫酸，无需考虑抛弃填埋，很好地为企业解决了副产品处理后续问题，并带来一定的经济效应。

4）CANSOLV脱硫效率能通过低压蒸汽的输入量来调节，具有可升级性，能满足日益严格的环保要求。

（2）经济合理性：

1）CANSOLV工艺副产品硫酸经济价值高，市场销路好，能为企业带来可观收益。

2）CANSOLV工艺系统消耗主要集中在低压蒸汽上，若工厂自身能提供低压蒸汽，运行成本将大幅度下降（约50%左右），运行成本低。

3）CANSOLV系统出来的副产物为高纯度饱和SO₂，若企业自身有酸厂或其它SO₂消耗系统，SO₂就能直接在企业内消化，这样可回收技术优势使得项目一次性投资进一步降低。
1.2江南氨回收烟气脱硫技术

江南氨回收法烟气脱硫技术是江苏新世纪江南环保有限公司开发的，拥有我国自主知识产权的脱硫技术，是湿式氨法的一种。脱硫副产的亚硫铵溶液既可以通过后续装置干燥结晶制成硫铵化肥出售，也可以不用干燥，将亚硫铵溶液直接运去氮肥厂做复合肥原料，进一步降低能耗，成本低廉。目前应用较多的钙法基本上都是从国外引进，不但要支付较高的先期技术转让费和项目实施时的技术使用费，而且常常是多家国内脱硫公司引进同一种技术，造成资源浪费。

2、脱硝技术

从展会展示的技术来看，脱硝最成熟与应用最广泛的技术为选择性催化还原(SCR)，没有其它具有实用价值及应用前景的新技术。SCR技术的关键为催化剂。目前催化剂在国内市场上供不应求，市场上供应的基本都是国外产品，国产催化剂的研究与应用刚刚开始。

目前，国内已经投产的SCR催化剂厂家有东方凯特瑞，江苏龙源与大拇指环保科技集团。其中，江苏龙源与大拇指环保科技集团均是引进日本CCIC的全套技术，没有自主知识产权。东方凯特瑞则具有自主知识产权，是中国第一家，也是唯一一家国产的催化剂厂家。

1）江苏龙源催化剂有限公司全套引进了日本日挥触媒化成株式会社JGCC&C（原CCIC）具有国际先进水平的蜂窝式催化剂生产技术，一期年产量3000立方米。

2）大拇指环保科技集团于2008年4月与日本触媒化成工业株式会社签订了脱硝催化剂技术转让合同，成为我国第一个投资烟气脱硝催化剂生产的民营企业，年产6000m³烟气脱氮催化剂生产线及10套脱氮成套装置。

3）东方锅炉集团公司与德意志联邦共和国KWH公司共同投资兴办成都东方凯特瑞环保催化剂有限责任公司，合营公司正式投产后，年生产能力为4500m³（按7.4mm标准节距）。

瑞基与重庆远达的SCR催化剂厂还在调试与建设中，没有投产。重庆远达是License许可，整套引进国外技术，没有自主知识产权。瑞基公司在引进的基础上，正在进行自主研发，如果成功，则成为中国第二家国产SCR催化剂厂。

发达国家的脱硝工作开展较早，SCR催化剂的性能较好，但也因此价格比较高，达到了5万/方。进入中国市场的国外催化剂企业主要有：

3、除尘技术

从展会中可以看出电除尘器主要是通过调整电场极配形式、阴极小框架结构、阴极绝缘及其悬吊方式等结构优化来达到除尘目的的，没有大的创新性。而袋式除尘器的最大创新之处在于滤袋，首先是PTFE滤袋的国产化生产，其次是抗高温滤袋的应用。
 

3.1 PTFE滤袋

PTFE纤维是目前为止全世界可找到的耐化学药品性最好的纤维，它从“氟”石中提炼出来。其纤维熔点327℃，瞬间耐温可达到300℃；具有优异的化学性能稳定性和耐热性，能耐所有pH值范围内的强酸、强碱侵蚀，能承受各种强氧化剂腐蚀，耐水解性能极佳；有良好的阻燃性、绝缘性、隔热性、光稳定性，摩擦系数低、粘附性小、无吸湿性及吸水性。现已大量应用于垃圾焚烧除尘、化工厂等恶劣环境中。PTFE滤袋的国产化生产大大降低了成本，对市场推广具有很大的促进作用。主要生产厂家有上海三帆净化科技有限公司和上海市凌桥环保设备厂有限公司。

3.2 抗高温滤袋

袋式除尘器对高温烟气的除尘是通过耐高温的纤维滤料来实现的，有广州市新力金属有限公司生产的金属纤维烧结毡过滤介质和江西江联普开电力环保工程有限公司的不锈钢纤维滤料。其中金属纤维烧结毡过滤介质是由金属板网、粗金属纤维、细金属纤维三层复合组成，经高温真空烧结成一体而形成网状立体结构，最高温度可达1000℃，而不锈钢纤维则相对较低，只有400℃左右。另外金属纤维烧结毡过滤介质还具有高过滤精度（＞99.9%）、高空隙率（≈70%）、高透气性（透气系数：350-450）、耐腐蚀、抗气流冲击、抗机械振动、阻力小（低于20Pa）、即可用压缩气体反吹清灰也可以用清水清洗等优点。

其主要适用于钢铁、水泥、机械、有色、化学等不能直接采用常规袋式除尘器进行处理烟气，需要增加冷却装置或采用掺冷风的方法才能进行处理，来达到国家最新的环保标准的行业。
 

3.3 电布袋除尘器

在发展高效除尘器的同时，也出现了多种用不同机理组合的除尘设备，但是大都是多种方法的简单组合，并未实现真正的一体化，在原理方面也没有创新。展会中宣化冶金环保设备制造（安装）有限责任公司就为用户提供了两种电袋除尘器，一种是自主研发的电-袋复合除尘器，另一种是从韩国（株）洁宜特公司引进的Hi-Filter电布除尘器。其中前者是电除尘和布袋除尘的简单组合，即在前面由一电场或两电场电除尘器，紧接着是一低压脉冲布袋除尘器；而后者是采用弯曲的复合形式，在电除尘器极板间设置布袋，实现了真正的一体化。

两者相比，Hi-Filter电布除尘器具有除尘效率高（除尘效率可达到99.99%以上，出口排放浓度小于10mg/Nm³），阻力小（500-1000Pa，比国内技术的减小800-1000Pa），布袋使用寿命长（三年以上），运行维护费用低（运行维护费比国内技术低70%左右），维修方便（设备分室运行，某一个室出现故障，可以关掉进出风口截止阀，进行维修，不影响整套设备的运行）等优势，在华城马道工业园区S公司得到成功应用。基于该技术的优势及成功应用，认为该技术很值得在广州推广应用，适用范围为：热供给及发电设施，水泥、石灰及水泥相干制品的制造设施，金属制造及熔炼设施，有色金属制造设施，细微粉尘排放设施，废弃物处理设施等。
 

4、机动车尾气净化技术

未来的排放标准对柴油机颗粒和氮氧化物提出了越来越严格的要求，因此这里我们主要介绍目前备受关注的柴油车尾气颗粒和氮氧化物的去除技术。

4.1 柴油车排放颗粒的去除

随着环保的要求,美国、日本等发达国家制定了对于柴油车排放颗粒物(PM)越来越严格的标准，发展中国家及我国的某些城市中也对柴油车排放颗粒物(PM)提出了严格的限制。为了达到这些排放要求,各国开展了广泛的研究，不断推陈出新。机动车方面相关参展商亦推出了自己具有实际应用价值的或是新颖的DPF技术：

（1）开放式微粒过滤器

开放式微粒过滤器，是由依米泰克公司针对柴油机车辆设计的新型过滤器，该设计方案的原理在于：随着部分废气渗漏到邻近管道，在有开放细孔的纤维网层把微粒分离出来，这是通过改变穿过流道中冲压的铲子多次流过整个管道的气流流向来完成。而进一步分离微粒则要通过管道中的开放式过滤效应。分离出来的微粒在超过200℃温度下，按照连续净化原理，用二氧化氮进行氧化。

该过滤器已被批量安装在轿车和载重汽车上，证明了其机械稳定性。已于2004年开始正式量产，实际运行超过百万公里。据依米泰克公司提供，在欧洲使用该产品后，减轻环境污染的潜力是每年碳颗粒排放量18000吨。

（2）H-CDPF装置（复合再生DPF装置）

H-CDPF装置，是由日进电气设计的。由过滤器和控制器两部分组成，通过电加热器来提高尾气温度，增强催化剂的催化活性，通过氧化燃烧使得捕集在过滤器中的颗粒能有效的被去除。对柴油车尾气中排放的颗粒物（黑烟）减少80%以上，一氧化碳、碳氢化合物减少90%以上。过滤器采用耐热性高导热性好的碳化硅为过滤材料，并涂有贵金属铂金涂层的壁流式结构将柴油车尾气中的碳烟能更好地捕集。

H-CDPF装置的特性：使用催化剂和电加热器复合再生的方式；带有自我检测电子装置；优良的耐久性；排气噪音最小化。但因其使用了贵金属催化剂，所以价格较贵。
 

4.2 氮氧化物去除技术

（1）SCRi系统

该系统是由依米泰克公司设计的集成了持续再生捕集颗粒功能的SCR系统。通常，把主动再生的颗粒捕集器和SCR系统组合使用存在许多困难：颗粒再生过程中的高温增加了SCR单元的热负荷；无法使尿素充分水解；使消音器的总体积过大；逐渐增大的背压提高了发动机油耗，而且二氧化碳的排放也会同时升高等。

而依米泰克公司设计的SCRi技术把其开发的开放式微粒过滤器（PM-METALIT）和应用了紊流载体技术的SCR系统集成到了一起。其中PM-METALIT被放置在尿素喷嘴和氮氧化物还原催化器之间，它不仅起到了净化颗粒物的作用而且它的独特紊流结构还起到了使尿素充分雾化的作用。在这个系统最前面的氧化催化器用于生成NO2，NO2在后级的颗粒捕集器里用于净化颗粒物，同时在氮氧化物还原催化器里它还加速了还原反应特别是在冷启动阶段的氮氧化物还原。金属载体背压很小，另外由于采用了紊流结构载体使得整个系统结构更为紧凑，因此SCRi系统使得降低油耗降低CO₂排放成为可能。

（2）氮氧化物捕集技术

在通常的柴油发动机和稀薄燃烧汽油机中，一般的三元催化转化器并不能有效地降低氮氧化物的排放。为了降低氮氧化物的排放，依米泰克公司提供了NOx捕集器。在存储容量饱和的情况下，则通过一个短暂的再生过程使捕集器中的氮氧化物分解，对此氮氧化物传感器会指示何时应进行该再生过程。因为，载体在传感器后面仍有存储体积，所以可避免氮氧化合物的溢出。氮氧化物被捕集器的存储涂层所吸收，在捕集器再生过程中通过与一氧化碳和碳氢化合物的反应净化氮氧化物。该氮氧化物捕集器吸收率高，持续再生能力强，适用于稀薄燃烧发动机。

5、VOC控制技术

挥发性有机化合物（VOCs）废气的污染是继SO2、NOx和氟里昂后,世界各国关注的又一焦点。随着VOCs排放法规的不断严格，VOCs控制、治理技术也日臻完善，此次展会的参展商们让我们详尽的了解了国内外VOCs控制、治理技术的最新动态。

常用的VOCs控制技术都存在自身的缺点，如微生物处理技术的影响因素较多，降解原理仍处于探索阶段；等离子体技术，投资较高，产生的副产物会形成二次污染；臭氧氧化技术成本高，很难得到推广应用。

值得大力推广的VOCs控制技术，主要分成两大类：源头控制和末端治理。
 

5.1 源头控制技术

从源头减少VOCs的产生，才是控制VOCs的根本。北京天一润邦涂料有限公司生产的水溶性漆，就实现了“VOCs零排放”的目标。其生产的水溶性漆，是以水为溶剂的油漆，不同于现有的有机溶剂型油漆，所以它无毒、无害、无污染。该系列产品彻底解决了有机溶剂型产品中醛、酮、酯和烃类等的产生，这就大大减少了VOCs的排放，按照其年产量来估算，相当于一年减少VOCs9000吨，是完完全全的环保产品。该系列水溶性漆已成功应用在北京八大处公园外墙、宝裕源酒店内外墙、青岛卷烟厂车间地坪及北京地铁四号线地坪、内墙等地方。水溶性漆的使用做到了真正从源头上削减VOCs的产生量。
 

5.2末端治理技术

在末端治理技术中，有较好应用前景的技术有冷凝回收技术和蓄热催化燃烧技术。

（1）冷凝回收技术

对于高沸点、高浓度的VOCs可以采用冷凝法对其加以回收利用。昊华工程有限公司采用对有机物有着优异选择性吸附性能的活性碳纤维为吸附材料。当有机废气通过活性碳纤维层时，其中的有机物被活性碳纤维吸附、截留，其中的氮气、氧气等无机气体得到净化排放。当活性碳纤维吸附有机物达到一定数量时，用水蒸汽进行脱附再生。使其从活性碳纤维上脱附下来，随着水蒸汽一起进入间接冷凝器中，冷凝成为液体，流入分层槽后分层回收；沸点低于冷却温度有机物在水蒸汽冷凝后仍为气体，可送入气柜回收。经脱附再生的活性碳纤维，再反复用于吸附过程。

该工艺可高品质地从有机尾气中回收烷烃、烯烃、芳香烃、酮、醇、醛、卤代烃等有机溶剂和气体，尾气中有机物的回收率可达99％以上，具有活性碳纤维用量少，装置占地小，全自动运行，吸附解吸速度快，运转耗能低，投资回收期短，环境效益显著等一系列优点。

（2）蓄热催化燃烧技术

蓄热催化燃烧技术，VOCs处理热氧化法的一种，是在热氧化装置中加入蓄热式热交换器,预热VOCs废气,再进行氧化反应。近年来，随着蓄热材料的发展,蓄热式热交换器的热回收率已很高,而且占用空间越来越小，这样辅助燃料的消耗很少。同时,由于目前的蓄热材料都选用陶瓷填料,所以可处理腐蚀性或含有颗粒物的VOCs废气。这些特点就奠定了该技术在未来处理VOCs方面的大力推广应用。

例如，北京中电联环保工程有限公司采用韩国KOCAT公司自行开发的，拥有专利技术的旋转翼型蓄热式燃烧法(RTO)/蓄热式催化氧化法(RCO)就已经取得了很好的工程业绩，去除效率高达97%，热回收率高达95.5%。

有机废气经过引风机引入，并被推动进入旋转轴中央。旋转轴将进口的废气与出口的净化气进行分离。废气从底部进入反应器，向上通过陶瓷蓄热体时发生第一次换热过程而升温达到设定温度(RTO过程为850℃，RCO过程为350~400℃)，升温后的气体经过燃烧区进行燃烧氧化反应(RTO)或经过催化剂层(RCO)进行催化氧化反应。经燃烧区后，气体转折向下，RCO经过第二层催化剂进行催化氧化反应。高温气体第二次通过蓄热体后释放热量并储存于出口的陶瓷蓄热体。最后气体经旋转体净化口排出。氧化温度借助VOCs自身氧化反应放出的热量维持，若热量不足以维持反应温度，可启动加热炉升温。

该系统具有设备和安装费用低；占用空间小；旋转分布器保持稳定的操作温度。连续的高分布效率(可达99％)；热回收效率高(95-97%)；VOCs完全氧化；气体泄漏少；去除VOCs种类多；应用领域广泛等特点。

6、垃圾焚烧烟气净化技术

对生活垃圾进行焚烧处理，并综合利用垃圾焚烧所产生的热能，在国际上已是一种成熟的城市固体废弃物处理技术。随着“十一五”的推进，城市生活垃圾焚烧处理也在我国进入了大规模和实质性的推广阶段，并且在将来也会得到越来越广泛的应用。对于一个生活垃圾焚烧发电厂来说，在垃圾焚烧处理技术中，对环境影响最大以及首要解决的问题就是垃圾焚烧烟气的净化，因此，烟气净化工艺及设备的选择，是重中之重。

参与此次环保展会的各个环保公司也都体现出了当今环保市场对于垃圾焚烧烟气净化技术的要求。目前世界范围内应用最广、最有效的烟气净化工艺组合仍然是“半干法脱酸+活性炭喷射+布袋除尘器”。下面，就展会中垃圾焚烧烟气净化较先进的关键设备做简单介绍。

6.1 吉宝西格斯高速旋转雾化器

吉宝西格斯建设工程（中国）有限公司是新加坡吉宝集团下属公司，是全球领先的环保科技公司，拥有环保产业中各个环节的核心知识与关键技术，包括连接焚烧烟气净化技术。由西格斯开发的在高速旋转雾化器目前在烟气半干法脱酸过程中使用得到了越来越多的使用，其寿命和使用效果都优于其它同类产品。

吉宝西格斯高速旋转雾化器有设计紧凑、雾化均匀稳定、石灰耗量低、“结块”风险小等特征。其是一款体积小巧、易于操作的系统（最大外径380mm，总高度低于1m）。系统有一个开放式的雾化盘，内置开放式的雾化室（类似水泵叶轮），从而大大减少了石灰结块的危险，而开放式的雾化盘也很容易进行维护。雾化器配备了一个复合分配器和一个简单的直接驱动装置（没有变速箱），其中，复合分配器可以将冷却水单独注入反应塔内，从而避免管道内形成碳酸钙而造成堵塞。

吉宝西格斯旋转雾化器配备有快速接头，并且配有专用工具和搬运箱，更换备用的雾化器最多只需15分钟。

由于吉宝西格斯旋转雾化器的良好而稳定的雾化效果，以及由于国产产品的使用寿命，近年来在国内垃圾焚烧电厂得到了越来越多的应用，但价格高于国产产品。

6.2 Everloy垃圾焚烧电厂用喷嘴

自1938年创立至今，Everloy公司一直以超硬合金和喷嘴的制造、销售为主业，其产品在世界范围内占据领先地位。其中，Everloy共立喷雾喷嘴在垃圾废弃物焚化炉里，被采用了各种喷嘴，拥有压倒性的供货实绩。

随着垃圾焚烧处理技术的普及，焚烧烟气净化市场日渐增大，供应商也越来越多，涉及了烟气净化工艺的各个方面，包括其工艺核心技术及设备原配件等。但就国内垃圾焚烧烟气净化市场而言，相对于国际先进水平，我国的工艺技术还比较陈旧落后，一些关键设备的技术指标和使用寿命等与世界先进水平还有相当一段的差距，导致目前使用时还需依赖进口。因此，针对中国垃圾焚烧烟气净化的实际现状，不断开发，有的放矢，仍是目前国内垃圾焚烧市场需要面临的挑战。