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      臭氧發生器消毒機-臭氧脫硝設備-鍋爐改造-廢氣廢水處理設備-山東志偉

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      臭氧設備在煙氣脫硝行業的發展概況和市場容量

      作者:志偉來源:摘要 日期:2019-02-23 10:30

      (1)臭氧設備在煙氣脫硝行業的發展背景

      ①大氣污染嚴重,氮氧化物排放量持續增長

      我國在“十一五”期間實施了二氧化硫減排戰略,煙塵和二氧化硫污染惡化的趨勢得到了有效遏制。但總體上大氣污染物濃度仍處于較高水平,特別是氮氧化物排放量持續增長,使我國酸雨從硫酸型向硝酸型轉變。控制酸雨的根本措施是減少二氧化硫和氮氧化物的排放。氮氧化物活性高、氧化性強,能促進酸雨的形成,對動物的呼吸系統危害較大,若不嚴格控制,今后一段時期我國城市光化學煙霧、酸雨污染和灰霾天氣將呈迅速惡化之勢。 2009年全國氮氧化物排放總量達到 1,692.7 萬噸, 2010 年達到 2,273.6 萬噸, 2011 年氮氧化物排放總量 2,404.3 萬噸, 2012 年氮氧化物排放總量 2,337.8 萬噸, 2013 年氮氧化物排放總量 2,227.3 萬噸, 2014 年達到 2,078 萬噸, 2015 年為 1,851.9 萬噸。控制氮氧化物排放量已成為“十三五”期間環保工作的重點。

      ②國家對空氣質量的重視和相應政策支持

      2010 年 5 月 11 日,國務院辦公廳轉發了環保部等部委的《關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量的指導意見》,該意見要求加強氮氧化物污染減排,建立氮氧化物排放總量控制制度,明確了脫硝設施安裝政策。新建、擴建、改建火電廠應根據排放標準和建設項目環境影響報告書批復要求建設煙氣脫硝設施,重點區域內的火電廠應在“十二五” 期間全部安裝脫硝設施,其他區域的應預留煙氣脫硝設施空間,重點開展鋼鐵、石化、化工等行業氮氧化物污染防治。2011 年 7 月 29 日,環保部和國家質檢總局聯合發布了新修訂的《火電廠大氣污染物排放標準》,新標準將自 2012 年 1 月 1 日起實施,新標準將燃煤鍋爐的氮氧化物排放濃度限值統一確定為 100mg/m3,其中新建機組從 2012 年起執行,現有機組從 2014 年 7 月起執行。《火電廠氮氧化物防治技術政策》(環發[2010]10 號)鼓勵開發新技術,鼓勵具有自主知識產權的煙氣脫硝技術、脫硫脫硝協同控制技術以及氮氧化物資源化利用技術的研發和應用。2011 年 8 月 31 日,國務院印發了《“十二五”節能減排綜合性工作方案》,確定了“十二五”期間全國各省(區、市)化學需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物排放總量控制目標及各地區的分擔量,比較“十一五”期間增加氨氮和氮氧化物兩項控制目標,提出“將污染物總量控制作為環評前置條件”、“實施脫硝電價”等 50 條政策措施。方案的出臺正式將氮氧化物納入總量控制指標,方案要求 2015 年氮氧化物排放總量控制在 2,046.2 萬噸,比 2010 年的 2,273.6 萬噸下降10%。《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》(國函[2012]146 號)提出到 2015年,重點區域氮氧化物排放量下降 13%,環境空氣質量有所改善,二氧化氮年均濃度下降 7%;大力推進火電行業氮氧化物控制,加快燃煤機組低氮燃燒技術改造及脫硝設施建設,單機容量 20 萬千瓦及以上、投運年限 20 年的現役燃煤機組全部配套脫硝設施,脫硝效率達到 85%以上,綜合脫硝效率達到 70%以上。2013 年 9 月國務院發布的《大氣污染防治行動計劃》中提出“全面整治燃煤小鍋爐,加快重點行業脫硫、脫硝、除塵改造工程建設。綜合整治城市揚塵和餐飲油煙污染。大力發展循環經濟,培育壯大節能環保產業,促進重大環保技術裝備、產品的創新開發與產業化應用。”2014 年 5 月 15 日,國務院辦公廳發布的《2014-2015 年節能減排低碳發展行動方案》提出“2014-2015 年,單位 GDP 能耗、化學需氧量、二氧化硫、氨氮、氮氧化物排放量分別逐年下降 3.9%、 2%、 2%、 2%、 5%以上,單位 GDP 二氧化碳排放量兩年分別下降 4%、 3.5%以上。”2014 年 9 月 12 日,國家發展改革委、環境保護部、國家能源局發布的《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020 年)》(發改能源[2014]2093 號)提出:“東部地區(遼寧、北京、天津、河北、山東、上海、江蘇、浙江、福建、廣東、海南等 11 省市)新建燃煤發電機組大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值(即在基準氧含量 6%條件下,煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于 10、 35、 50 毫克/立方米),中部地區(黑龍江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等 8 省)新建機組原則上接近或達到燃氣輪機組排放限值,鼓勵西部地區新建機組接近或達到燃氣輪機組排放限值。”即實行煙氣污染物的超低排放。

      2015 年 8 月 18 日,財政部和環境保護部聯合發布的《關于加強大氣污染防治專項資金管理提高使用績效的通知》提出“資金安排向重點治理任務傾斜。大氣污染治理任務重、資金需求量大,各地應按照輕重緩急安排專項資金,優先保障國家確定的重點治理任務,同時因地制宜保障好省級政府確定的重點工作。”2015 年 8 月 29 日第二次修訂的《中華人民共和國大氣污染防治法》規定“國家鼓勵和支持大氣污染防治科學技術研究,開展對大氣污染來源及其變化趨勢的分析,推廣先進適用的大氣污染防治技術和裝備,促進科技成果轉化,發揮科學技術在大氣污染防治中的支撐作用。”

      (2)臭氧氧化技術在煙氣脫硝中的應用

      ①臭氧氧化脫硝技術簡介

      臭氧氧化煙氣脫硝技術在國外已是成熟的工程應用技術,已進入工業化應用階段,在國內應用剛剛起步。臭氧脫硝主要是利用臭氧的強氧化性將不可溶的低價態氮氧化物氧化為可溶的高價態氮氧化物,然后在洗滌塔內將氮氧化物吸收,達到脫除的目的, BOC 公司的 LoTOx 技術即采用此原理進行煙氣脫硝。而 BELCO公司則將 BOC 公司的 LoTOx 技術與自己研發的 EDV 濕法洗滌系統結合,形成一體化的脫硫脫硝系統,在石油石化行業用于石油精煉廠中加熱器、鍋爐等的廢氣治理。該一體化的脫硫脫硝系統,在不同的 NOX 等污染物濃度和比例下,可以同時高效率脫除煙氣中的 NOx、二氧化硫和顆粒物等污染物。同時, LoTOx 技術還不影響其他污染物控制技術。目前該技術在四川石化煉化一體化工程 250 萬噸/年重油催化裂化裝置中已獲得應用,由公司提供臭氧系統設備集成,是臭氧氧化脫硝工藝在國內石油煉化廢氣處理同時脫硫脫硝的第一例應用。隨著該技術的推廣,在國內的熱電、焦化、玻璃等行業,已有眾多的成功運行業績,其效果得到了驗證。

      臭氧在煙氣脫硝工藝中的應用示意圖

      隨著我國環保標準要求的提高,一些傳統的煙氣脫硝工藝難以滿足嚴格的減排要求,臭氧氧化脫硝技術成為較好選擇。采用臭氧高級氧化技術不僅對氮氧化物具有良好的脫除效果,而且對煙氣中的其他有害污染物,比如重金屬汞也有一定的去除能力。

      ②煙氣脫硝技術對比

      煙氣脫硝技術一般是指對燃燒排放的尾氣進行脫硝處理,即后端脫硝,主要有選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)和氧化脫硝等技術。與后端脫硝對應的是前端脫硝,是指在燃燒過程中控制氮氧化物產生的各種低氮燃燒技術。氧化脫硝技術主要是指利用氧化劑進一步氧化氮氧化物,并在后級通過其他工藝吸收氮氧化物的脫硝技術。氧化劑可采用臭氧、雙氧水等,一般采用臭氧。

      常用的后端脫硝技術對比

      從上表看出選擇性非催化還原法(SNCR)脫硝效率不高,在一些場合不能滿足新修訂的煙氣排放標準;氧化脫硝技術脫硝效率高,但之前我國沒有掌握先進的臭氧技術和氧化脫硝技術, 在實踐中應用的案例不多; 選擇性催化還原法(SCR)脫硝效率相對較好,但催化劑使用以及后續更換需要進口,價格昂貴,運行還有不穩定因素和一定的安全隱患。在保證 NOX脫除率為 80%~95%的情況下, LoTOx 運行費用為 1,700~1,950 美元/噸 NOX, SCR的運行費用 2,364~2,458 美元/噸 NOX。新修訂的《火電廠大氣污染物排放標準》將氮氧化物的排放濃度限值大幅降低,各種脫硝技術的技術水平都需要提升,既要提高脫硝效率以符合新發布的煙氣排放標準,又需要符合投資少、經濟高效的原則。實踐證明,臭氧氧化脫硝技術能夠滿足新的煙氣排放標準,大型臭氧設備的國產化大大降低了初始投資。電能是臭氧氧化脫硝運行的主要消耗,火電廠采用臭氧氧化脫硝優勢明顯,如果使用內部核算電價,運行成本可進一步降低。目前,臭氧氧化脫硝技術已在國內多個熱電廠應用,取得了優良的脫硝效果,也將逐步成為火電廠脫硝技術之一。在石油石化等行業,氮氧化物排放濃度高且不穩定,臭氧氧化脫硝技術成為最好的選擇方式之一。隨著我國臭氧技術水平的提高,大型國產臭氧設備在實踐中應用案例的增多,國家發改委脫硝電價補償政策及地方政府超低排放改造補貼政策的出臺,臭氧氧化脫硝技術將在我國大氣污染防治中發揮重要的作用。

      (3)臭氧設備在煙氣脫硝行業的市場容量

      2011 年 9 月,環保部新聞發言人陶德田就新修訂的《火電廠大氣污染物排放標準》表示,據測算,實施新標準在大幅削減污染物排放的同時,還將帶動相關的環保技術和產業市場的發展,形成脫硝、脫硫和除塵等環保治理和設備制造行業約 2,600 億元的市場規模。近年來,大氣污染治理的市場熱點集中于火電廠脫硝、脫硫和除塵領域。由于受國家重視發展較早,政策要求嚴格, 電價補貼、價格稅費等機制相對完善,火電廠脫硫脫硝除塵治理市場已相對成熟。整體氧化脫硝裝置是高效廢氣處理集成系統, 需要大規格的臭氧系統設備。

      ①石油石化行業的煙氣脫硝市場

      氧化脫硝技術在石化行業已成熟應用并取得良好效果。石油石化行業的煙氣脫硝需求巨大,單套設備合同標的高,公司設備已在各石化企業得到應用。截至2015 年 8 月,我國共計有 200 多套催化裂化裝置,將需要大規模的臭氧設備。

      ②火電廠煙氣脫硝市場

      氮氧化物減排是“十三五”大氣污染治理重點,截至 2015 年 6 月,全國二氧化硫排放總量接近兩千萬噸、氮氧化物兩千多萬噸,要實現環境質量根本好轉,二氧化硫、氮氧化物總量至少要下降到百萬噸級水平,我國將在“十三五”實施更加嚴格的二氧化硫和氮氧化物排放控制標準,火電廠原有及新建機組均需進行嚴格的脫硝處理。2016 年, 我國全口徑發電設備容量 16.46 億千瓦。 其中, 火電達 10.54 億千瓦,占比約為 64%,依然是我國電力產能的主力軍。目前,氧化脫硝技術在火電廠煙氣脫硝中已開始應用。可以預見,臭氧氧化脫硝技術以其明顯的優勢,將逐步成為火電廠采用的主要煙氣脫硝技術之一。隨著“十三五”更為嚴格的脫硝處理規則的實施,未來幾年我國將迎來火電廠脫硝項目的建設高峰期,這將為臭氧系統設備制造行業帶來巨大的市場機會。另外,未來新增電廠對煙氣脫硝裝置也存在巨大的需求。根據我國能源結構情況, 未來火電裝機容量將持續增長, “十三五”期間全國煤電規劃開工規模 2.6 億千瓦,投產規模 2.5 億千瓦, 2020 年我國煤電裝機預計達到 11.6 億千瓦。未來 10 年火電廠每年新增 5,000 萬千瓦的裝機容量,這將持續帶來對臭氧設備的需求。

      ③其他行業煙氣脫硝市場

      水泥、鋼鐵、化工、玻璃等行業的窯爐排放的煙氣也需要進行脫硝處理,《國家環境保護“十二五”規劃》要求加快其他行業脫硫脫硝步伐,加強水泥、石油石化、煤化工等行業二氧化硫和氮氧化物治理,新建水泥生產線要安裝效率不低于 60%的脫硝設施,“十三五”規劃則將施行更為嚴格的煙氣脫硝處理規定,更為嚴格的開展燃煤鍋爐煙氣治理,新建燃煤鍋爐要安裝符合國家脫硫脫硝處理規定的脫硫脫硝設施。臭氧氧化脫硫脫硝技術在這些行業已有應用業績,隨著我國環保標準的進一步提高,煙氣脫硝市場持續增長,臭氧設備需求也必將持續增長。

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