为落实习近平总书记关于二氧化碳减排的碳达峰、碳中和“30/60”目标，需要全社会共同努力。工业生产过程中二氧化碳排放来自水泥、石灰、钢铁和电石生产过程中的化学反应或物理变化过程（能源活动除外）。2019年中国年石灰产量3亿吨，占世界总产量的70.75%。根据中国建筑材料联合会发布《中国建筑材料工业碳排放报告（2020 年度）》：2020 年水泥、石灰行业的二氧化碳排放量分别位居建材行业前两位，排放量分别同比上升1.8％和14.3％。2020 年，水泥工业二氧化碳排放12.3 亿吨，同比上升1.8％，其中煤燃烧排放同比上升0.2％，工业生产过程排放同比上升2.7％。此外，水泥工业的电力消耗可间接折算约合8955 万吨二氧化碳当量。石灰石膏工业二氧化碳排放1.2 亿吨，同比上升14.3％，其中煤燃烧排放同比上升5.5％，工业生产过程排放同比上升16.6％。此外，石灰石膏工业的电力消耗可间接折算约合314 万吨二氧化碳当量。以上合计占国内二氧化碳排放量的20%左右。

石灰生产中，根据脱硫石灰石的质量要求，按照纯度90%计算，每吨石灰煅烧产出二氧化碳～400kg。竖窑烧一吨石灰，大约用140公斤标煤。如果煤的热值是6000大卡，就要增加15%，消耗～160kg，按照含碳量80%计，需排放二氧化碳470kg。两者合计CO2的产出率可以达到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)

除建材行业外，石灰还广泛地应用于烟气净化领域。在危废处置行业，当石灰直接用于干法脱酸时，利用率通常在30%以下；在垃圾发电行业，当石灰用于半干法脱酸时，利用率通常在50%左右。按照石灰含量>85%计算，这样折合每脱除一吨二氧化硫需消耗石灰约2.1～3.5t，合计排放二氧化碳1.8~3.0t。

当采用钠基干法脱酸时，以艾尔环保推出的小苏打脱硫剂为例，每脱除一吨二氧化硫需消耗小苏打2.63t，释放二氧化碳1.38t。由于小苏打是苏打为原料与回收的二氧化碳以1：1比例反应制取的，因此实际释放量减少1/2，即释放量为0.69t。

Na2CO3+CO2(g)+H2O=2NaHCO3

 

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

两者比较，可以看出每脱除一吨二氧化硫，钠基干法比钙基干法要减少二氧化碳排放1.1～2.3t。如果加上石灰、消石灰等粉碎等过程中的电力消耗，减排的二氧化碳量将更为显著。

艾尔环保我国城市生活垃圾焚烧厂年实际处理量增长到1.1亿吨以上，按照每吨垃圾焚烧使用消石灰6～10kg估算，年用量约100万吨，如果替换成小苏打干法脱酸，则可每年减排二氧化碳100～200万吨。在危废处置、燃煤发电等行业的烟气净化上，也大量使用了的消石灰。随着对石灰矿山开采、破碎煅烧等设施的环保要求越来越高，更节能环保减排的钠基干法脱酸将在更多的工业场景上得到应用，预计可减少二氧化碳排放数百万吨以上。

谈起卤素自由基（特别是氯自由基），大家一定会联想到卤族元素化合物（氟利昂等）导致的平流层臭氧层空洞。然而，在近10年来关于对流层的研究中，科学家们逐渐发现，卤素自由基扮演着不一样的角色。它们可以通过快速氧化一系列碳氢化合物，影响大气中经典自由基（OH，HO2.RO2）的浓度，进而促进臭氧的产生，并控制多种大气污染物的浓度。目前关于卤素自由基的研究大多集中于硝酰氯（CINO2）和氯气（CI2)，其光解产生的氯自由基可以影响大气氧化性。但是，在污染地区，是否存在其他的卤素活化通道来贡献卤素自由基？它们的影响有多大？这些都尚不清楚。

2017年12月冬季，该文研究团队在华北平原（河北望都）开展了国内＊＊关于活性卤素化合物（Cl2、Br2、HOCI、HOBr和BrCI)的综合野外观测实验，意外发现此地区存在大量的非预期的活性卤素化合物，其中以高活性的Brcl为主（Brcl＊高浓度为482ppt)。BrcI在大气中能通过光解，同时释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。此研究是除北极研究外，世界范围内第一个报道持续性高BrCl浓度的地面观测，并且此浓度比北极地区地面观测＊高值大10倍。这一发现十分令人震惊。此外，在2018年3月，研究团队在距离河北观测地点300km处的泰山山顶(1465ma.s.1.)也观测到很高浓度的BrcI(高达190ppt）。但是，如此高浓度的活性卤素物质是从哪里来的呢？

对观测数据的分析发现：活性溴物质与燃煤排放指示剂具有很强的相关性。根据对观测数据的进一步分析，研究者证实此地区冬季燃煤活动能排放大量含氯、溴颗粒物与活性溴化合物。并且进一步利用2017年中国散煤调研报告数据以及文献报道的散煤含氯含溴量计算，观测所在地华北平原的2017年冬季散煤燃烧量可以合理地解释我们观测到的高浓度的活性溴化合物和含氯、溴颗粒物。而活性溴化合物与含氯颗粒物的非均相反应过程，会导致BrCl的产生，进而通过光解同时贡献了溴自由基和氯自由基。

此外，研究发现，日间还同时存在一个与硝酸盐有关的光活化途径来维持活性溴物质的日间浓度。因此，高浓度活性卤素物质（尤其是BrCl)可能普遍存在于我国冬季北方燃煤地区。

如此高浓度的活性卤素物质对大气环境有什么影响呢？

为了进一步探究活性卤素化合物对大气氧化性及臭氧生成的贡献，研究团队自主搭建并开发了一个含氯含溴的化学箱式模型。该模型是目前国际上包含氯溴化学气相机理＊全面的此类模型。研究发现：

1. BrCl的快速光解对该地区大气中氯和溴两种自由基的贡献占比均达到50%以上。以往研究较多的硝酰氯主要是在夜间被活化生成，因此日间对氯自由基的贡献有限。而BrCl具有日间活化机制，可以持续地释放氯和溴自由基，具有不可忽视的作用。
2. 氯和溴两种自由基可以大幅增强对挥发性有机物的氧化速率(其中烷烃可以达180%，醛酮类可提高90%)，同时能使大气中经典氧化剂(OH, HO2, RO2)的平均浓度增加25%，50%和75%，并增加55%的臭氧净生成速率。大气氧化性的增强可加快二次颗粒物的生成。
3. 此外，产生的溴自由基可以极大增强元素汞向二价汞的氧化。氧化后的二价汞具有毒性，易溶于水，极易通过沉积作用进入地面和生态系统。中国华北平原地区是世界上具有高浓度的元素汞地区之一。因此，高浓度溴自由基促进的二价汞生成和快速沉积，可能会极大增加排放地区的人类和生态系统的毒性风险。

 

因此，该研究建议未来除了关注燃煤排放活动产生的二氧化碳，颗粒物，含硫含氮物质以外，同时需要密切关注卤素化合物和汞。该研究为控制中国北方地区农村燃煤，推进“煤改气”“煤改电”等清洁供暖工作提供新的科学依据。

 

该研究论文的共同第一作者彭翔和汪维昊（现工作于谱育科技）为香港理工大学王韬教授组博士生，王韬教授为论文的通讯作者。复旦大学陈建民教授团队、中科院生态中心牟玉静教授团队、山东大学薛立坤教授团队、山东建筑大学王金鹤博士、美国A.R.Ravishankara院士、西班牙Alfonso Saiz-Lopez教授团队、法国Christian George教授等多家单位和多位科学家参与了该研究，为本研究提供了重要的观测数据及观测结果分析支持。

1、PM2.5基本概念

近年来，中国成为世界上雾霾现象＊严重的地区之一，PM2.5浓度居高不下。根据国电环境保护研究院教授级高工、世界银行烟气脱硫项目顾问马果骏先生的研究报告，燃煤电厂在降低PM2.5上还有很多优化空间。

PM2.5：空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物；

PM2.5来自于自然和人为的污染源；

且PM2.5不是一种单一成分的空气污染物，是由大量不同化学成分组成的一种复杂又可变的大气污染物

PM2.5的主要成分是硫酸、硫酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵、元素碳C和有机碳。由污染源直接排出的PM2.5成为“一次粒子”；由污染源排出的气态污染物经过冷凝或在大气中发生复杂的化学反应而生成的PM2.5称为“二次粒子”。

为保障2008年北京奥运会空气质量开展的“北京市空气质量达标战略研究” 表明，北京市的PM2.5 的组成：

• 29%工业燃煤
• 15%生物质燃烧
• 13%二次硫酸盐
• 10%机动车
• 9%二次硝酸盐
• 8%扬尘
• 16%其它

 

2、PM2.5的影响

2.1 PM2.5对健康的危害

• ·PM 2.5可被直接进入人体肺泡， 又称可入肺颗粒物；
• PM2.5会引起三种呼吸系统的疾病：
• PM2.5作为病毒、病菌的载体，引起感冒、肺结核和肺炎；
• PM2.5会引起呼吸系统的过敏，如哮喘病、肺泡炎；
• PM2.5会引起免疫力降低，增加肺癌的发生率。

 

2.2 PM2.5对大气能见度的影响

大气能见度是有大气中颗粒物对光的散射和吸收决定的：

如果完全没有颗粒物，大气分子对光的散射是很小的，能见度可达到100-300km；在极干净的城空气中能见度可以达到30km；当大气能见度下降到l0km，大气的相对湿度低于80%时，定义为霾。

3、燃煤烟气与PM2.5

燃煤烟气对PM 2.5 的贡献，根据地域不同约在10%-25%之间。

燃煤烟气排放的特点：

固定点源；烟气排放量大；有组织排放；可控排放；

合理推论：燃煤企业又将成为严控“领头羊” 。

由燃煤烟气排放的PM 2.5可分为：

可过滤颗粒（一次PM)：机械性颗粒；颗粒较大，1~ 2.5μm;

可凝结颗粒（ 二次PM’ )：气体、蒸汽状态；在环境中生成二次PM。

可过滤颗粒与可凝结颗粒的比例约为1:3~1:1。

目前没有专门针对PM 2.5的控制技术。工业部门现有的、己成熟运行的APC都有脱除PM2.5 的能力；但效率或容量均有限制。

 

4、SCR烟气脱硝系统

SCR烟气脱硝系统的影响：

SCR催化剂在还原烟气中NOx的同时，会将烟气中约1~ 3%的SO2催化氧化成为SO3，这会使含硫量较高的燃煤烟气中可凝结硫酸气溶胶增加；过量氨的逃逸会增加烟气中氨盐的浓度。

减少SCR生成的SO3对PM2.5的影响，有以下方法：

选用对SO2氧化能力较低的催化剂；缺点：价格贵、对烟气脱汞不利；

在空预器前设置DSI装置脱除烟气中的SO3，缺点：需要增加投资，吸收剂价格贵，运行费用较高。

 

5、布袋除尘器

2003年Lillieblad对一个芬兰燃煤电厂的高气布比的布袋除尘器的PM2.5和汞排放进行了测试，布袋材质为有PTFE涂层的PPS（聚苯硫醚），已使用了31000小时， 状况良好；试验结果如表所示：

测试结果表明：

布袋除尘器出口的烟气中，PM1.0为3～6%，PM2.5为15～20%，PM10为79～88%。被测试的布袋除尘器的亚微米级颗粒排放的增加是由于布袋的覆膜具有约0.4μm直径的小孔的缘故。

结论是：布袋除尘器的捕集效率在颗粒直径为0.2 – 3μm范围内，大约为99.5%。

6、可凝结颗粒物

6.1 气溶胶与有色烟羽

燃煤烟气可凝结颗粒物的主要来源是SOx和NOx，以SOx为主。烟气中SO3与烟气中水分结合，形成硫酸气溶胶，粒径＜0.3μm；硫酸气溶胶排出烟囱先进入大气后与环境中的正离于反应生成二次PM2.5（近地污染）。烟气中的SO2在环境中因光化学氧化、液相氧化和颗粒氧化等过程被氧化为SO3，并生成硫酸盐气溶胶。SO2在大气环境中的寿命为数天，而硫酸盐气溶胶却可迁移1000km 以上（远程污染）。

干式ESP和布袋除尘器无法脱除可凝结PM2.5!

6.2 湿式洗涤器

常规湿法FGD不能有效脱除微细颗粒物：常规湿法FGD会因带出浆液中的固体物而增加排放颗粒的浓度；常规湿法FGD不能有效脱除SO3。

因此，烟气脱硫的湿法洗涤器对于PM2.5的脱除效率不高；湿法脱硫还可能增加颗粒物的排放，且氨法脱硫更增加了氨逃逸的风险。降低湿法FGD出口烟气中PM2.5的有效措施：

1）在FGD的下游安装WESP，容量有限，且对氨法脱硫效果很差；

2）在FGD 的上游安装干法FGD。

 

6.3 干法FGD

干法FGD在脱除SO2 的同时，可以有效脱除SO3、HCl和HF等酸性气体；大部分干法FGD的终端设备是除尘器，如果采用布袋除尘器，一次PM2.5的排放问题得到解决。

 

艾尔环保引进****的苏打制造商比利时索尔维公司的干法FGD产品，结合自身丰富的大气治理工程技术和经验，已在国内建设了数十套干法FGD装置并可靠运行，为中国的大气环境治理事业做出了一份努力!

根据《广东省科学技术厅关于2020年度广东省科学技术奖工作的通知》（粤科函区字〔2020〕391）要求，现将我司华南分公司广州艾尔环保工程有限公司与项目合作人吴军良教授参与2020年度广东省科学技术奖获奖项目“大风量低浓度工业挥发性有机物污染治理策略与关键技术及应用”有关内容进行公示，详见附件。

 

公示时间：2020年8月7日至2020年8月14日，共7日。

 

公示期间，如对公示内容有异议，请以书面形式向学校科技处（高新技术开发科）反映。以个人名义反映情况的，请提供真实姓名（并签名）、联系方式和反映事项的证明材料等；以单位名义反映情况的，请提供单位名称（并加盖公章）、联系人、联系方式和反映事项的证明材料等。凡匿名异议、超出期限异议的不予受理。

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

2020年7月24日，国际顶尖活性炭品牌厂家卡尔冈携技术团队，国际＊＊集团索尔维携小苏打技术精英到我司进行交流。

刘丽艳总经理带领艾尔团队进行接待，三方就“焚烧炉后端的烟气净化” “活性炭市场应用”充分交换意见。

卡尔冈，索尔维与艾尔都是各自行业内的翘楚，在技术不断更迭的的快节奏里，始终以以一当十的气魄走在行业前列。我们的产品很昂贵，是指工业品可持续发展的昂贵，旨在给客户提供了性价比更高的产品以及服务。

接下来刘丽艳总经理将带领艾尔团队，持续与各大领域龙头企业展开深刻技术交流，不断升级丰富团队经验，给客户提供更专业的技术服务。

2020年6月4日，艾尔环保总经理刘总携团队回访淮安危废工厂，该工厂是国内危废行业首家成功使用小苏打干法脱硫的企业。

本项目以小苏打干法取代消石灰干法，并减少了部分碱液用量，承担了50%负荷的脱酸。半年多来，小苏打干法系统运行良好，硫氯指标均达超低排放要求，且从未出现板结堵塞现象，大大减少了现场日常维护保养的压力，同时因为碱液用量的降低，湿法及后端三效蒸发的压力明显减少，腐蚀问题也显著改善。

对于艾尔提供的解决方案及产品，业主副总经理成总表示高度赞扬及由衷的感谢。小苏打干法带来的不仅仅是环保的合规、维护的简便、运行的稳定，更是能带来巨大的经济价值。

1、概述

目前多数生活垃圾焚烧发电厂采用常规的烟气净化工艺为：SNCR+石灰乳旋转喷雾半干法脱酸+消石灰干法脱酸+活性炭喷射+布袋除尘器+引风机+烟囱排放。随着各地环保要求的日益严格，针对垃圾焚烧发电产业的排放标准不断提高，特别是一些省份提出的NOx排放限值规定已远低于欧盟工业排放指令（EU2010/75/EC），比如《海南省生活垃圾焚烧污染控制标准（DB46/484-2019）》氮氧化物限值为120mg/m3，垃圾焚烧烟气氮氧化物排放浓度限值低于80～120mg/m3成为趋势。于是更有效率、更适用的烟气脱硫脱硝技术的需求越来越凸显。

各地生活垃圾焚烧烟气排放标准对比

2、SCR脱硝传统技术解决方案

2.1工艺技术

由于垃圾焚烧烟气具有高含尘、强腐蚀的特点，SCR脱硝系统通常必须设置在脱酸除尘系统以后以保证催化剂的正常运。催化剂是SCR脱硝工艺的核心，催化剂的反应温度主要分为高温、中温、中低温、低温。表1为国内外催化剂的主要应用情况：

国内垃圾焚烧发电行业目前使用较多的是低温催化剂，但是由于旋转喷雾半干法脱酸除尘后烟气温度～140℃以下，而低温SCR系统催化剂还原反应的适宜温度为160～180℃，因此须考虑增加烟气再热系统对烟气进行加热。

对有湿法洗涤装置的烟气净化系统，还需要设置一台或两台GGH来回收部分热量，减少加热蒸汽消耗，需要提高的烟气温度仍在30℃左右。由于高压蒸汽可直接用于汽机发电，价值很高，且设备和管路维护要求高、热损很大，这样就大幅度地降低了装置的经济效益水平。

 

2.2存在的问题

（1）旋转喷雾半干法脱酸除尘后烟气温度约140℃以下，而低温SCR系统催化剂还原反应的适宜温度为160～180℃，因此必须增加烟气再热系统对烟气进行加热，按照烟气温度升高30℃，需消耗蒸汽～130kg/吨垃圾，此部分蒸汽如进入汽轮机发电，按照汽轮机汽耗5kg/（KW·h），此部分可发电26KW·h/t垃圾。由于耗费大量蒸汽，导致运行成本大幅度提高。

（2）旋转喷雾半干法脱酸脱硫精度不高，脱除SO2的效率一般为85%左右，虽然能稳定达到国家标准的要求，但是残余的SO2若在SCR催化剂床层中氧化为SO3，这是非常不利的。因为SO3与烟气中的水以及NH3反应，会生成硫酸铵和硫酸氢铵，这些硫酸盐，尤其是硫酸氢铵是一种粘稠的物质，会造成催化剂腐蚀、堵塞、中毒，缩短催化剂的使用寿命。

 

3、小苏打干法脱酸技术

3.1工艺技术

此工艺技术采用70目左右的脱硫专用小苏打，经过研磨机研磨成d90=30μm的超细小苏打粉末后，以空气为介质通过气力输送的方式喷射到脱酸塔内与180℃～210℃的高温烟气接触混合，在高温下碳酸氢钠分解生成碳酸钠Na2CO3、H2O和CO2，由于分解时的“爆米花”效应，颗粒表面积再增大4倍以上，成为极为疏松多孔的高活性颗粒，与烟气中的SO2、HCl等各种酸性气体快速反应，脱除率可达到95～99%，反应产物经布袋除尘器除去，净化后的烟气可达到：含尘量≤5mg/m3、SO2≤10mg/m3、HCl≤5mg/m3，温度≥170℃，然后进入SCR脱硝系统。

 

3.2 技术应用优势

（1）采用小苏打干法脱酸后，进入SCR脱硝系统烟气温度不低于170℃，可满足低温SCR系统催化剂还原反应的＊佳温度，不需要额外的蒸汽对其加热升温。

（2）小苏打不仅能够脱除SO2、HCl、HF、HBr等物质，还能有效脱除烟气中已有的SO3，降低了进入SCR脱硝系统SO3的含量，减少了硫酸铵和硫酸氢铵生成量，保证了催化剂寿命，降低了成本。

（3）小苏打还具有一定的协同脱硝作用。小苏打与SO2反应生成的亚硫酸钠具有强还原性，可部分与氮氧化物发生氧化还原反应。小苏打的协同脱硝效率约10～20%。

（4）以主流配置的旋转喷雾半干法脱酸来说，脱除SO2、HCl的效率可达到85%～95%，可以稳定达到目前的国家标准要求。当排放浓度进一步降低时，再追求更高的脱酸效率往往带来脱硫剂消耗增加、飞灰产量增加、布袋凝露糊袋风险等系列技术经济问题。此时，采用具有更高活性的小苏打干法脱酸，脱除SO2、HCl的效率可达到95%～99%，取得＊佳的整体技术经济效果。

 

4、结束语

伴随着我国环境治理工作的不断加强，相信在不久的将来，做为本身就是绿色环保工程的生活垃圾焚烧发电行业，烟气排放标准会更加严格，小苏打干法脱酸和SCR脱硝系统会逐渐得到推广应用，技术优势和经济优势将得到进一步发挥。