[脱硫除尘：开启我国资源利用与环境保护的“金钥匙”]资源利用与环境保护

　　环境保护与资源的综合治理，是能源与环境技术领域的重要专项，在国家重大科技专项的统领下，这一研究在近几年取得了喜人的成绩。全国各地结合自身的区位优势，承担了一定的863计划任务。在环境保护与资源领域探寻方面，脱硫与除尘项目已涌现了一批新技术和新工艺，这对我国环境领域的建设将起到重要的作用。
　　
　　名称：大中型燃煤工业锅炉烟气脱硫技术及设备产业化
　　
　　
　　项目介绍：根据课题合同，总目标是开发出具有代表性和自主知识产权、能够在大中型燃煤工业锅炉（35t/h―220t/h）上进行应用的双碱法、氧化镁法、半干半湿法、碱性废物法等3-4项脱硫集成化技术和成套设备，以上技术和设备具有脱硫效率高、运行稳定可靠、投资和运行费用低、自动化控制程度较高等优点；建立20个应用工程实例，实现工程化，推动产业化。本课题覆盖了几种主要脱硫工艺，可满足不同炉型、不同规模、不同煤种及不同地区的要求；初步形成脱硫高技术创新研究和产业化基地。
　　研究成果包括：（1）优化脱硫成套工艺；（2）实现脱硫工艺设备自动化控制；（3）研制开发脱硫剂制备输送系统，优化消化工艺，实现输送自动化；（4）对脱硫主设备进行结构优化和大型化；（5）脱硫废水处理及回用技术，高效脱硫渣水分离技术和设备，以及脱离石膏资源化技术；（6）脱硫技术集成，工程化示范。
　　主要技术指标和水平：（1）双碱法：液气比85%，运行费用85%,运行费用80%，运行费用80%，运行费用 　　2．成果形式：3项发明专利及正在实施申请的8项实用新型专利；16项未发布的研究报告；活性焦烟气净化工程的设计专用软件。24名经过示范工程实践的中、高级技术人才与设计资质。20万Nm3/h 燃煤烟气净化示范工程业绩。资产额度达500多万元人民币的中试基地、设备、仪表等固定资产。
　　
　　3．应用范围：各种电站燃煤锅炉、工业燃煤锅炉、工业窑炉的烟气净化；各种城市垃圾及医疗垃圾焚烧炉烟气净化；各种冶金炉、冶矿焚烧炉、炼焦炉 排放烟气的净化；石油精练废气、化工生产设备排放废气的净化。
　　4．市场预测：我国的能源结构在30年内以煤为主，烟气产生的环境污染非常严重。权威部门（中国环保产业协会）预计，“十五”期间，全国大气污染治理的投资需求为2800亿元（平均560亿元/年），尚不包括冶金、石油、化工、建材等部门烟气与废气处理。活性焦脱硫技术以其特有的技术、经济、环保优势，占据20～30％的市场份额，即平均达到年110～170亿元的产值是保守的估计。在活性焦烟气净化工程中，《活性焦净化装置》占有50％的投资比例，即年产值达到50～85亿元。
　　5．现有基础：已经完全解决活性焦烟气净化及装置的所有技术问题，具备设计各种规模净化工程的能力与经验。并具有更深入开发该技术的技术基础。
　　6．投资规模:以20亿元产值为目标，投资建立产业，是相当有市场前途和发展空间的。
　　7．投资效益：投资建立“活性焦净化工程技术及设备”产业，可以采取滚动发展方式。投资初期，可按产值10亿元规模进行。其需要投资3亿元，建设期1年，其中流动资金1亿元(不足部分贷款解决)，固定资产投资2亿元，年销售额10亿元，年税利2.5亿元，年税后利润1.0亿元，三年内可以收回投资，如用于扩大生产规模，在第4年或者在第5年就可以达到年销售额20亿元规模，此时，年税后利润2亿元。
　　8．对合作者要求：具有资金实力，而热心于环保事业的投资者，可以多家投资，对具有烟气净化市场的集团公司优先考虑。
　　9．合作形式与意向：（1）合作方以资金投入，引入资金可在2～3亿元范围内考虑；我方以资金、市场、技术入股，组成有限责任公司；各方比例可以商定； 待项目组建完成后，经营1～2年后，发起股份公司上市；建成大型的环保设备企业。（2）转让专利使用权，转让方式、费用协商解决。
　　
　　名称：集散控制式流光放电半湿法烟气脱硫技术
　　
　　项目介绍：等离子体被称为物质的第四态，等离子体空气净化技术是国际公认的最具发展前景的空气净化技术，被誉为21世纪环境科学四大关键技术之一，其最大的优点在于能同时去除烟气中SO2、NOX等多种有机成分。
　　“集散控制式流光放电半湿法烟气脱硫技术”是世界上首次采用交直流叠加（AC/DC）电源流光放电等离子体发生技术，通过适当极配，在优化流光的基础上，利用流光放电等离子体引发显著化学效应的机理，引进流光放电脱硫活化复相的反应机制，建立流光放电分区湿式反应器系统，最终建立流光放电烟气脱硫半湿法连续稳定的完整流程，实现了一种低初投资、低运行费、高脱硫率、同时兼具脱硝效果的具有国际先进水平的烟气脱硫新技术。
　　
　　名称：新型水煤浆气化技术
　　
　　项目介绍：国家863计划“新型水煤浆气化技术”课题(2003AA521020)开发我国具有自主知识产权的国际领先水平的四喷嘴对置式水煤浆气化技术。四喷嘴对置式水煤浆气化技术采用受限射流条件下四喷嘴对置形成撞击流，加强混合，强化热质传递，达到理想的工艺效果――比氧耗低、比煤耗低、碳转化率高、有效气含量高。创新点包括：多喷嘴对置式气流床气化炉、交叉流式洗涤水分布器、复合床高温煤气冷却洗涤设备、预膜式长寿命高效气化喷嘴、高效节能型煤气初步净化系统和直接换热式含渣水处理系统。加压、大容量、气流床的四喷嘴对置式水煤浆气化技术，煤种适应性强，可采用资源丰富、分布广泛烟煤或褐煤，并对粒度、灰分和含硫量有较大的兼容性。可作为核心技术集成为煤基大宗化学品生产装置、联合循环发电(IGCC)装置、煤基“多联产”装置，或者为煤直接液化、间接液化等提供气源。四喷嘴对置式水煤浆气化技术的工业装置(日处理煤1150吨)正在建设中。建设大型煤化工基地，采用本技术作为气头极为合适。投资约1.2亿元建设日处理煤1500吨的四喷嘴对置式水煤浆气化装置，为年产30万吨甲醇(或30万吨合成氨，或20万吨二甲醚)提供气源，年利润约为2.5亿元(或2.1亿元，或3.0亿元)。以专利实施许可的方式进行技术合作。
　　
　　名称：以半干法为基础的新型燃煤汞排放控制技术
　　
　　项目介绍：鉴于世界各国所重视的燃煤汞污染问题，寻找经济合理的汞排放控制方法，开发出适用于中国燃煤锅炉和具有自主知识产权的除汞技术。目前本成果已申请了国家发明专利。本成果开创性地提出了以半干法为基础的燃煤汞排放控制技术方案，并反复进行了以半干法为基础的燃煤烟气中汞去除小试和中试实验，结果表明该方法能够同时脱除烟气中三种形态的汞，汞去除效率可达到85％以上。
　　目前，国外已有汞污染控制技术运用于垃圾焚烧炉行业，而我国还没有专门脱除烟气中汞的工业性装置。鉴于燃煤烟气中汞浓度较低，脱除难度较大，国外在该领域的技术处于工业性试验和中试阶段，还没有大规模推广。随着日益严格的环保要求，燃煤重金属污染控制的特别是汞的污染控制必将提到议事日程上来。
　　该成果可直接应用于控制烟气中汞排放的场合，如燃煤锅炉、垃圾焚烧锅炉和一些需要尾气处理化工生产厂家，在国内外出台燃煤汞污染排放控制标准后会得到大规模应用。美国已在2004年对燃煤电站锅炉的汞排放进行控制，并出台相应的环保标准和控制要求。不久的将来我国也将会出台相应的环保标准，这样本成果的应用不仅可显著降低我国煤燃烧利用中产生的汞污染问题，改善生态环境，而且由于我国燃煤锅炉数量巨大和垃圾焚烧炉数量的日益增长，可形成相关的环保产业，对我国的可持续发展具有现实和深远意义。
　　目前该项目技术还处于研制阶段，投资规模根据用户锅炉要求确定。由于我国在燃煤锅炉方面还没有出台相关的环保标准,另外国内还没有相关的产业，合作方一方面需要有开拓精神，另一方面采用共同合作开发方式，共同寻找示范工程，将本项目技术推向市场。
　　
　　名称：低能态等离子体烟气NOx脱除技术
　　
　　项目介绍：国家863计划项目“低能态等离子体烟气NOx脱除技术研究”主要以我国燃煤主要污染物NOx和SOx治理为研究对象，为我国燃煤脱硫(SOx)脱硝(NOx)（特别是大型电站燃煤锅炉脱硫脱硝）的技术和装备提供技术基础和支撑，具有重要的环保意义和广泛的前景和市场。等离子体法是被国际上公认的最有前途的新一代脱硫脱硝技术，它主要是利用高能量电子使烟气中的分子被激活、电离甚至裂解、产生大量离子及自由基等活性粒子，实现清洁、高效的脱硫脱硝。
　　
　　主要技术特点：（1）脱除效率高，可达85％以上；（2）与国外同类研究相比，无须添加任何反应物（如氨），无二次污染；（3）采用吸附－等离子体联合反应系统，有效降低能耗。其很高的经济性表现为：（1）与其它成熟技术（如湿法脱硫脱硝）相比，设备投资少（约1/5 � 1/10）；（2）所有核心装备和器件均可国产化，极大地降低制造成本。该技术系在国家重点基础研究发展规划项目（973）“燃煤NOx的生成与抑制机理研究（G1999022209）”基础上，开展并完成烟气NOx等离子还原脱除机理与方法研究，并进一步开展技术基础和小型工业试验研究，在创新发明和技术路线等方面，具有完全的自主知识产权，已申报国家发明专利。
　　
　　名称：移动床颗粒层过滤除尘技术
　　
　　项目介绍：国电热工研究院在国家科技部863课题“带静电促进的移动颗粒层过滤煤气高温除尘技术研究开发”、973课题“煤气高温净化”、“九五”国家重点科技攻关计划专题“高温煤气除尘工艺与设备的研究开发”的支持下，开发了适合高温、高压气体（煤气或烟气）除尘的逆流移动床颗粒层过滤器。
　　该颗粒层过滤器用石英砂作过滤介质，可在0.1～3.0MPa、0～850℃条件下运行，采用气力清灰，实现了颗粒层过滤与循环清灰的一体化运行，性能稳定，除尘效率达到99.5%～99.9%。已进行了半工业性的热煤气除尘实验。
　　
　　获得了两项实用新型专利：移动颗粒层过滤除尘器；带静电促进作用的颗粒层过滤除尘器。两项发明专利正在申请：双程移动床颗粒层过滤器；均匀流场移动床颗粒层过滤器。
　　移动床颗粒层过滤是最有希望、最有发展前途的用于IGCC和PFBC-CC的高温除尘技术之一。与其它过滤器相比，在400～850℃下具有明显的优势，可替代价格较高的金属或陶瓷过滤器。它可广泛应用于洁净煤发电、冶金、化工、煤炭及城市环保多种领域的净化或资源回收系统中，对工业界减少粉尘排放、回收贵重催化剂或原料都有重要的意义，推广应用前景广阔。
　　
　　名称：电子束半干法烟气净化技术
　　
　　项目介绍：电子束法烟气净化技术是一种烟气净化新工艺，经过多年的研究开发，已从小试、中试和工业示范逐步走向商业化。该方法是当今唯一达到工业应用水平的能够同时脱硫脱硝的烟气净化技术，可达到90%以上的脱硫率和80%以上的脱硝率；不产生废水废渣，没有二次污染，副产品为硫酸铵和硝酸铵混合物，可作为化肥原料；对于不同烟气量及SO2浓度有较好的适应性和负荷跟踪性，适应范围比较广泛；系统简单，操作方便，过程容易控制；脱硫、脱硝的初投资和运行成本低于常规方法。基于以上特点，该技术是一种可资源化的污染治理技术，可实现硫氮资源的综合利用和自然生态平衡；该技术能适应未来大气污染治理的要求，技术前瞻性好，具有很好的的技术经济性和良好的市场前景。
　　从目前电子束法烟气净化技术的现状及发展趋势看，该技术的市场前景十分广阔，日本荏原公司已就该技术在中国申请了二十多项专利，在一定程度上垄断中国市场。国外对烟气脱硫技术的垄断，也使脱硫设备投资偏高，国内市场难以承受。虽然国内部分研究机构已经开始了关于电子束法烟气净化技术的研究，但是其原理和工艺与国外相同，缺乏竞争力。
　　在上述背景之下，清华大学核能技术设计研究院与北京国网电力技术有限公司等单位合作，通过自身的努力，提出了具有自主知识产权的电子束半干法烟气净化工艺。基于这种新工艺，建立了烟气处理量为10000Nm3/h的实验装置。
　　目前该装置已经进行了大于2000小时的累计实验运行，获得了大量的数据，并对其反应机理提出了全新的看法,同时对技术的可行性及可靠性作了深入的研究。
　　该项技术在2001年初通过了国家科技部委托国家电力公司组织的专家评审，受到了国内外广泛的关注。这对打破外国公司对我国电子束法烟气净化技术的垄断，发展具有我国自主知识产权技术的烟气净化产业有着深远的意义。
　　
　　名称：燃煤烟气干法同时脱硫脱硝与硫资源化新技术
　　
　　项目介绍：该项目发明了干法催化同时脱硫脱硝工艺和系列催化剂，并且实现了硫的资源化。燃煤排放的SO2和NOX严重污染大气及生态环境。现有技术为分别脱除，如湿法脱硫、干法脱硝。湿法脱硫占地大、耗水量大、处理成本高、易造成二次污染；炉内固硫技术的固硫剂利用率低，脱硫率低。目前我国尚无自主产权的脱硝技术。国外采用的低NO燃烧有一定效果，但脱除率低，还需配备烟气脱硝；国外烟气脱硝在400 ℃左右同时脱硫脱硝技术、催化剂再生技术和硫资源化技术。实现同时脱硫脱硝，达到脱硫率400。该项目研究开发在200>90%，脱硝率>85%，硫资源回收率>85%。可以与电站燃煤锅炉流程匹配，也可以与现有工业燃煤锅炉匹配。该项目简单有效的再生和硫资源化技术适用于中、小锅炉。工艺特点是：双塔组合，一塔脱硫脱硝，一塔再生，再生气体进入硫资源化装置产生产品。C烟气进行同时脱硫脱硝中试，预计将于2003年底完成实验。
　　
　　名称：燃煤超细颗粒物团聚促进技术
　　
　　项目介绍：可吸入颗粒物是目前我国城市大气环境的首要污染物，燃煤是大气中颗粒物的主要来源。煤燃烧过程中粗颗粒可以有效的通过各种除尘方式脱除，而超细颗粒的脱除率很低。同时超细颗粒物富集了许多有毒重金属组分，对人类和环境危害更大。
　　该技术开辟一条全新的燃烧超细颗粒物的排放控制新思路。发明一种烟尘团聚促进技术，提供一种最佳效率/成本比的超细颗粒物排放和烟尘黑度控制方法。在不改变现有除尘设备和参数的前提下、不增加大型设备、不需大量投资的基础上，发明的一种全新技术。该技术促进超细颗粒物团聚，提高ESP对超细颗粒物的脱除效率，达到用袋式除尘器置换ESP才能达到的目标，甚至超过袋式除尘器的除尘效率。实现对0.1-10µm细粒子以及超细粒子的脱除效率达到99.9%。
　　该项技术由国家“863”计划资助，由华中科技大学煤燃烧国家重点实验室开发。
　　
　　名称：中空纤维膜接触器分离、回收燃煤烟气中二氧化碳
　　
　　项目介绍：目前，控制二氧化碳的排放技术主要包括提高能源利用率、二氧化碳的分离和回收技术、二氧化碳的储存技术（深海储存和地质储存）和开发新能源。其中分离回收烟气中的二氧化碳，使之转化为有用的物质，具有二氧化碳分离效率高，而且变废为宝，经济性好，非常适合我国的经济状况。
　　该课题旨在开发一种先进的膜接触器用于分离、回收燃煤烟气中CO2的技术，其工艺如下：燃煤烟气经除尘脱硫后变成40-50℃净烟气（不经再热器）送入中空纤维微孔膜接触器，膜接触器的结构与管壳式热交换器类似，烟气在中空纤维微孔膜元件间流动，在微孔膜元件中的吸收液与烟气中CO2进行化学反应，形成一种弱联结的化合物。富CO2的吸收液经热交换器加热到100-115℃被通入再生塔内，将CO2释放，同时再生的吸收剂经热交换器冷却后循环利用。
　　该技术的主要技术指标为：
　　1．使用烟气温度＜100℃
　　2．烟气中CO2脱除率＞90％
　　3．烟气阻力＜300mmH2O
　　4．回收CO2的纯度＞99％
　　5．膜使用寿命2－3年
　　试验研究表明，微孔膜接触器既具有膜分离法高选择性的优点，又有化学吸收法高分离率的优点。而且采用中空纤维微孔膜接触器分离烟气中CO2，由于吸收液不和烟气直接接触，因此可以解决化学吸收法目前存在烟气夹带吸收液和烟气中杂质对再生塔的腐蚀问题。因此该技术满足了锅炉烟气量大、压力小的特点，非常适合于烟气中二氧化碳的分离与回收，是一种很有前途的二氧化碳的分离与回收方法。而分离后的纯CO2气体可广泛用于各种化工、石油、食品加工过程，如作为制造尿素、脂肪族聚碳酸酯等化工产品的原料，超临介CO2是化工过程广泛使用的溶剂，CO2气体可注入油田，提高油田产量，CO2气体还用于食品、饮料的生产。
　　该技术适合各种锅炉烟气的CO2气体分离回收，特别是用于油田锅炉烟气的二氧化碳气体分离回收，二氧化碳气体可注入油田，提高油田产量。
　　
　　名称：烟气排放连续监测系统关键技术与集成设备研制
　　
　　项目介绍：该项目的主题是在现有研制工作的基础上，研究高性能的烟气连续自动监测的关键技术，开发出基于统一应用平台的多项实时在线连续监测的集成设备。重点研制烟气采样与预处理技术及关键设备、烟气中主要污染物浓度监测的关键技术和设备、相关的数据处理技术与传输技术和设备。目前，已完成烟气采样与与处理设备的研制与认证，形成序列化产品，广泛用于气态污染物的连续监测。在烟气颗粒物浓度仪、烟气流速仪等方面已形成系列化产品。数据的处理与传输技术等相关产品已进入市场。
　　该项成果可广泛应用于锅炉烟气排放在线监测。随着国民环境保护意识的提高及相关法律、法规的出台，本技术产品的应用前景非常可观。
　　
　　名称：燃煤电厂锅炉烟气微细粒子高效控制与设备
　　
　　
　　项目介绍：该项目研发适合我国燃煤电厂锅炉烟气条件的微细粒子控制的高效袋式除尘技术和装备，形成具有自主知识产权的集成技术和成套设备，并建成示范工程，填补我国电站锅炉烟气袋式除尘器技术和产品的空白，达到产业化规模条件，显著提高国内环保企业在国际市场上的竞争力。本项目在保证电厂发电机组正常生产的前提下实现锅炉烟气袋式除尘，烟尘排放浓度小于30mg/m3，满足火电厂烟尘排放新标准和总量控制的要求，也为今后电厂锅炉烟气实施半干法脱硫做前期准备。本研究成果的推广与应用可大幅度消减电力工业烟尘排放量，显著改善城市空气质量，实现行业、地区和企业粉尘排放总量控制，减轻电力企业缴纳排污费用的压力。研究成果可直接应用于电厂新建项目中，也适宜部分老厂除尘改造，即将电除尘器改为袋式除尘器。