深度｜火电行业脱硫脱硝2017年发展综述

2.2 对“湿法脱硫是雾霾加剧主要成因”的争议

2017年，关于“湿法脱硫是雾霾主要成因”的争论引起行业内广泛关注。2017年8月23日，环境保护部为此组织专家研讨会，焦点正是干湿法脱硫。针对燃煤火电厂湿法脱硫导致雾霾加剧的争论，2017年9月1日，环境保护部在召开的京津冀及周边地区秋冬季大气污染综合治理攻坚行动新闻发布会上表示，质疑湿法脱硫要靠数据说话。湿法脱硫是燃煤电厂脱硫的主要技术，是世界各国环保工程师和科学家经过40多年研发应用升级的一个共同选择，日本湿法脱硫占98%、美国占92%、德国占90%、中国占91%，世界平均占85%。湿法脱硫和干法脱硫有不同的领域，大型燃煤机组基本都采用湿法脱硫；小型的、五万千瓦以下的燃煤机组因为烟气排放标准要求不高，采用干法。在湿法脱硫加剧雾霾的质疑出来以后，环境保护部向德国和美国的同行进行了咨询，他们均表示无法理解这种质疑，用干法否定湿法是不科学的。我国煤电SO2排放浓度现在降到每立方米几十微克，二三十个微克，已达到世界上最好的水平。

2.3 非电行业成为大气治理的重点

2017年9月19日，中国煤电清洁发展与环境影响发布研讨会上释放信号，2020年我国将建成世界上最大的清洁高效煤电体系，而目前大气污染治理的重头戏，则是包括钢铁、水泥、平板玻璃、电解铝等在内的非电力行业。相比煤电行业污染物持续减排，非电行业对我国污染排放影响越来越大，我国钢铁产量占世界的50%，水泥占60%，平板玻璃占50%，电解铝占65%，且分布了40多万台量大面广的燃煤锅炉，城中村、城乡接合部和农村的采暖用煤数量更是惊人。其中，二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘的排放量占全国3/4以上。以京津冀及周边7省市地区为例，700多万吨的二氧化硫排放中，非电行业和民用散煤的排放高达580万吨，占了83%，非电行业将成为下一阶段打赢“蓝天保卫战”的关键所在。

非电行业一度受产能过剩影响，盈利能力不佳，导致其减排进展较为缓慢，但随着2016年开始的供给侧改革的深入，非电行业中的先进企业开始逐渐享受供给端收缩带来的产品价格上涨，经营业绩得到明显改善。非电行业盈利大幅改善，支撑了大气治理改造。2017年三季度化工行业盈利1113亿元，建材行业盈利221亿元，有色行业盈利326亿元，钢铁行业盈利464亿元。非电行业2016年盈利水平创下近5年新高，2016~2017年供给侧改革成效显著，同时环保也是供给侧改革重要抓手，钢铁、有色等非电行业的产品价格和业绩大幅回升，为非电大气治理改造奠定了资金基础。

在2018年召开的全国环境保护工作会议上，环境保护部部长表示，2018年启动钢铁行业超低排放改造。随着政府对非电工业大气污染排放的重视度的提升，在电力行业脱硫脱硝市场接近饱和的背景下，非电工业领域将成为大气污染治理的下一个风口。据中国企业报测算，钢铁、水泥、平板玻璃、陶瓷、非电燃煤锅炉等主要非电子行业的大气治理市场空间之和为1999亿~3044亿元。其中非电燃煤锅炉治理空间为1200亿~1800亿元。钢铁行业的大气治理市场空间为528亿~644亿元。

同时，非电行业的执法力度加强，严厉打击环境违法行为。2018年3月，工业和信息化部公告撤销钢铁行业的企业名单、需整改的企业名单、变更企业名称和装备的企业名单。

3 脱硫脱硝行业发展存在的主要问题

3.1 发电设备利用率持续下滑

电力市场“双低双降”竞争压力传导到火电环保产业。从电力市场角度，降电价、降利用小时数、电量低增长、机组低负荷的“双低双降”通道将持续延伸，发电企业的市场竞争压力势必传导到火电环保产业。

据国家能源局公布的数据，2017年，全国6000千瓦及以上燃煤电厂发电设备平均利用小时数为3786小时，同比降低11小时。2017年全国发电装机容量平稳增长，全国发电设备利用小时数同比略有减少，其中火电设备利用小时数同比有所增加，水电设备利用小时数有所减少。2017年全国总发电量持续增加，火电发电量占比下降。

从设备利用率看，受火电装机规模扩大，其它能源发电方式挤压以及下游用电需求低迷等多方面因素影响，近几年全国火电设备平均利用小时数持续下滑。2017年后，受下游行业供给侧结构性改革推进，电网完善程度提高等因素影响，火电行业集中度有所提高，发电设备平均利用小时数小幅回升。分区域看，华东和华北地区火电设备年平均利用小时数较高，西南地区年平均利用小时数最低。我国目前整体用电需求提振有限，加之之前年度火电投资项目的陆续投产以及非化石能源装机容量的增加，仍可能影响我国未来火电设备利用率的提升。预计在未来几年内，火电设备利用率将继续维持在较低的水平。

随着节能环保投入的增加，而机组运行负荷不高已成常态，刚性成本不断上升，发电量逐步下降，资产回报率回落明显，“增装机不增电量，增投资不增收益”的情况成为火电企业普遍遇到的难题。

3.2 火电超低排放改造市场面临萎缩，行业面临重新洗牌

2017年9月19日，在中电联、中国环境保护产业协会等机构主办的中国煤电清洁发展与环境影响研讨会上，专家表示，煤电减排成效显著，燃煤电厂除尘、脱硫脱硝装置已经全覆盖，燃煤机组超低排放改造已完成60%。其中，京津冀地区已全面完成。目前燃煤电厂大气污染物控制装置已经全覆盖，除尘、脱硫和脱硝成为煤电标配装置，治理技术总体达到世界先进水平。2017年全年完成新建机组和在役机组超低改造总装机容量共计约1.75亿千瓦，带来的脱硫脱硝产业直接社会增加值约438亿元。

2017年10月17日，国家能源局官网转发媒体文章显示，截至2016年底，全国已累计完成超低排放改造4.5亿千瓦、节能改造4.6亿千瓦，分别占到2020年超低排放改造目标（5.8亿千瓦）的77%、节能改造目标（6.3亿千瓦）的73%。2018年3月17日，根据环境保护部就“打好污染防治攻坚战”相关问题回答中外记者的提问，“十八大”以来，我国累计完成燃煤电厂超低排放改造7亿千瓦，占煤电机组总装机容量的71%，建成世界最大的煤炭清洁发电体系，淘汰城市建成区10蒸吨以下燃煤小锅炉20余万台。

随着电力行业的环保改造已接近尾声，一些上市公司的经营战略也在逐渐调整。以龙净环保公司为例，据每日经济新闻报道，其在2017年半年报中便表示，电力行业新建机组和大机组的投标项目不断减少，电力“超低排放”改造计划已接近尾声，这使得竞争更为激烈，且低价中标的情况盛行，给公司生存发展及未来的盈利造成新的压力。

综上所述，国内煤电超低排放改造的完成率已超七成，大部分火电超低排放改造即将完成，届时，火电超低排放改造市场将会快速萎缩，行业面临重新洗牌。为应对可能面临的风险以及顺应时代发展，各相关企业可将业务进一步拓展到非电行业，以期迎来新的增长点。

3.3 电力行业烟气脱硫脱硝热点问题及技术

3.3.1 硫的资源化利用问题

目前，我国的硫资源不足，每年都要进口大量的硫磺和硫酸。据海关进口数据显示，2017年1~11月我国进口硫磺数量约为1030.72万吨，硫酸进口量为100万吨左右。硫磺、硫酸等进口不但花费了大量外汇，而且资源结构势必会降低硫酸行业抵御市场风险的能力，进而影响整个硫酸产业及其相关行业的可持续发展。目前，石灰石/石灰-石膏法产生的脱硫石膏工业利用主要途径是在建筑材料中生产建筑石膏、粉刷石膏、水泥缓凝剂

自流平石膏砂浆、路基回填材料、石膏砌块和充填尾砂胶结剂等。另外，S是排在N、P、K之后的第四种植物营养元素，脱硫石膏在农业上可用作土壤的肥料，含S肥料除提供作物养分之外，还可以调整土壤的碱性和盐性（土壤含过多的NaCl和碳酸盐），促进农业增产。

燃煤烟气资源化脱硫技术包括高附加值石灰石-石膏（硫酸钙晶须）法、氨法、氧化镁法、柠檬酸盐法、有机胺法和活性焦法等。其中能够实现高硫煤SO2超低排放的脱硫技术有石灰石-石膏法（包括单塔双循环、双塔双循环、旋汇耦合等）、氨法、氧化镁法、有机胺法。在硫资源化利用方面，石灰石-石膏法生产普通石膏市场价值较低，生产硫酸钙晶体市场价值较高，但难度较大；氨法脱硫生产硫铵化肥由于原料氨成本较高、而产物硫铵达不到直接作为硫铵肥料的质量要求，导致价格较低，使氨法脱硫的经济性较差；氧化镁法有两种技术路径，一是生产硫酸镁晶体、二是亚硫酸镁再生氧化镁，循环利用SO2制备硫酸等。该技术受氧化镁原产地限制，MgO产地主要分布于辽宁、山东等地，价格约500元/吨，高于石灰石价格；有机氨法脱硫利用碱性有机溶剂吸收烟气中的酸性气体SO2，并利用解吸装置使SO2从胺液中脱离出来，得到高纯度饱和SO2和再生胺液进行循环使用，SO2可用于制备硫酸为资源化产品，但目前硫酸价格偏低，该方法经济性较差，此外还存在设备腐蚀、烟气中氟影响有机胺液再生、吸收液中硫代硫酸根含量高和有机胺液损失等问题。

2017年11月，国家重点研发计划“燃煤烟气硫回收及资源化利用技术”项目启动，目标是针对硫的资源化技术，开发利用燃煤电厂燃煤原位制备不定型粉状吸附剂、流态化快速吸附、制焦热解气和碳基还原剂耦合还原制取硫磺、乏焦乏气协同控制其它污染物的关键技术和新型成套工艺，大幅度降低污染控制的能耗和物耗，以期实现与电力生产过程高度协同的副产物高值化资源利用。

3.3.2 SO3转化率增加及氨逃逸、空预器堵塞问题

当前，燃煤电厂普遍面临SCR脱硝系统在低负荷时无法正常工作的问题，原因之一是锅炉燃烧生成的SO3与SCR脱硝反应所需的还原剂氨发生反应生成硫酸氢铵，硫酸氢铵在催化剂的微孔中由于毛细冷凝的现象产生结露，黏附烟气中的飞灰，最终导致催化剂微孔的堵塞和催化剂失活。同时催化剂对烟气中的SO2还有进一步的氧化作用，导致空预器入口烟气SO3浓度上升，还会与SCR脱硝过程中逃逸的氨反应生成硫酸氢铵，加剧空预器冷端换热元件的堵塞、腐蚀，影响电厂安全稳定运行。

针对现有的环保设施对SO3去除效果有限的情况，龙源环保通过新的技术在前端有效脱除烟气中的SO3，减缓甚至避免硫酸铵和硫酸氢铵生成所造成的催化剂和空预器的堵塞及腐蚀，是当前燃煤电厂实现全负荷喷氨脱硝的新技术途径。基于碱基吸附剂喷吹的SO3前端脱除技术可通过廉价的碱性吸收剂，高效脱除SO3，降低上游的硫酸氢铵生成量，解决低负荷工况脱硝停止喷氨的问题，实现SCR脱硝装置全负荷时段的稳定投运，提出了实现SCR脱硝全负荷投运的新的思路和解决方案。同时还可从根本上解决硫酸氢铵引起的空预器堵塞和腐蚀问题，实现SO3与NOx的协同处理。

3.3.3 脱硝催化剂产能严重过剩、废弃催化剂处理等问题

SCR脱硝催化剂的使用寿命3~5年，预计未来我国将每年产生15万m3的废弃脱硝催化剂。脱硝催化剂主要由钒、钨、钛等重金属构成，废弃后如不妥善处理，会对环境造成严重污染，因此我国将出现严重的废弃脱硝催化剂处理问题。2014年8月，环境保护部发布《关于加强废烟气脱硝催化剂监管工作的通知》，将废烟气脱硝催化剂管理、再生、利用纳入危险废物管理，并将其归类为《国家危险废物名录》中“HW49其它废物”，工业来源为“非特定行业”，废物名称定为“工业烟气选择性催化脱硝过程产生的废烟气脱硝催化剂”。目前，我国的废脱硝催化剂再生技术还处于起步阶段。近几年来，我国的一些企业通过引进吸收国外技术或与国内科研院所合作，成功地将废脱硝催化剂再生处理技术应用于我国。

从长期市场容量来看，脱硝催化剂使用周期为1.6万~2.4万小时，按照火电年运营小时数5000小时计算，催化剂使用到3~5年需要更换。如果燃煤火电烧的煤炭质量较差，催化剂的更换频率将更高。在2015年之前，主要市场需求来自新增需求（包括旧机组脱硝改造和新建机组脱硝装置安装），而2015年之后，随着大部分央企燃煤电厂的存量机组实现脱硝运营，催化剂的需求将主要来自新增需求和更换需求（为已安装的脱硝装置更换催化剂）。新增需求主要来自新建火电机组的脱硝设施建设，由于“三去一降一补”改革思路下新建火电机组受到了极为严格的控制，催化剂新增需求极为有限。而更换需求由于催化剂磨损问题得到了较有效的解决，新增需求量也呈现下降趋势。

催化剂的磨损问题是国内高灰煤、反应器流场、高硫煤烟气和流速设计等问题共同导致的。提高流场的均匀度对减轻催化剂的磨损有显著影响，另外，可以通过对催化剂制备工艺（钛钨粉制备方式、催化剂干燥方式、煅烧条件）等的改进，生产高活性、高强度的脱硝催化剂。

在未来几年，将会有大量的催化剂达到使用寿命，如何对这部分催化剂进行妥善的最终处理是一个重大问题；另外，在每次再生时，都有部分催化剂因破损等物理结构破坏而无法再生，亟待开发废催化剂的回收技术来解决这些问题，以资源化利用为目标，提高过程的经济性。

3.3.4 烟气中汞的排放与控制问题

汞作为煤中的一种痕量元素，在燃烧过程中，大部分随烟气排入大气，进入生态环境的汞会对环境、人体产生长期危害。储存在于燃煤中的汞经过燃煤电厂的锅炉机组后，开始在炉内高温下，几乎所有的汞会转变成零价汞进入高温的烟气。然后经过各污染控制设备和其它设施的过程中，由于温度、烟气成分及飞灰等因素的影响，汞会发生复杂的物理化学变化而转化为不同的形态。最终表现为三种形态：颗粒态汞、氧化汞和元素态汞。一般颗粒态汞易于被除尘器收集，氧化汞易溶于水，易于被石灰石-湿法烟气脱硫时脱除；而元素态汞挥发性高，不溶于水、不溶于酸，很难被除尘器去除。所以，汞的排放形态直接影响汞的脱除效率。燃煤电厂烟气中汞污染控制技术主要有燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞。

目前已经开发了一些烟气脱汞技术，其中活性炭吸附脱汞技术效果较好。但活性炭吸附技术由于活性炭价格昂贵，性价比低，在工程上难以推广。研究开发脱汞效率高、价格低廉的烟气脱汞技术将是近年来的热点，特别是利用现有烟气脱硝装置开发同时脱硝脱汞催化剂，将零价汞催化氧化。结合燃煤电厂的石灰石湿法烟气脱硫技术的吸收脱除，将具有重要的实际应用价值。

3.4 非电行业烟气脱硫脱硝发展存在的主要问题

3.4.1 钢铁行业即将迎来超低排放时代

当前，“劣币驱逐良币”现象普遍存在，由于环保监管困难且惩罚力度不够，许多高污染企业采用落后技术逃避技术改造和污染治理的费用，以缓解经营成本，从而在市场上对环保合规企业形成了一定程度的排挤。2017年政府提出依法彻底取缔“地条钢”并取得显著成效，这也使得2017年钢铁的去产能任务提前完成。我国在2018年还要再压减钢铁产能3000万吨左右，并将加大“僵尸企业”破产清算和重整力度，减少无效供给。

钢铁行业污染影响最大的工序为烧结，最大的污染物为氮氧化物。钢铁企业排放的烧结废气具有温度较低、量大、污染物含量高、成分复杂的特点，成为钢铁行业废气治理的难点和重点。钢铁烧结废气中SO2排放量占废气排放总量的50%左右，氮氧化物排放量占40%左右，粉尘排放量占10%左右。截至到2016年底，钢铁行业脱硫脱硝设施的安装率达90%以上，但市场混乱，设施运行效果不好，设备故障率高，投运率低。

2017年6月13日，环境保护部发布《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准（征求意见稿）》等20项国家污染物排放标准修改单的公告，加严了钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准，增加了特别排放限值。由此钢铁行业即将迎来严控烟气治理标准，规范脱硫脱硝市场的产业的成熟期。环境保护部表示，2018年，我国将制定实施打赢“蓝天保卫战”三年作战计划，启动钢铁行业超低排放改造，还将要出台京津冀及周边地区、长三角、汾渭平原等重点区域大气污染防治实施方案，钢铁行业即将迎来新一轮超低排放改造。

3.4.2 水泥行业，改造成本高

目前，水泥行业市场不景气、企业的生产经营效益较为低下，多数企业无力承受环保改造所需的成本，因而对环保改造的积极性不高。

以目前业内广泛使用的SNCR脱硝为例，每吨合成氨的价格为3000元左右，通常情况下会增加企业吨熟料生产成本6元左右，生产线技术和管理越落后，产生的污染物越多，治理成本也就越高。对于部分老旧生产线而言，成本的增加大大挤压了企业的盈利空间，致使企业在市场竞争中处于不利地位。另外，氨水的运输过程中产生的成本也是部分企业需要考虑的问题。正因如此，环保治理成本上升在很大程度上打击了企业的治污积极性，也成为在水泥行业推行超洁净排放的一大难题。

我国大部分水泥行业的企业规模相对较小，安装脱硫脱硝除尘设施并使之达标运行所需成本高，经济问题就会凸显出来，从而导致水泥领域末端治理设施建设不到位，建而不运现象较为普遍。随着2017年国家标准中对水泥行业特别排放限值和执行规划的提出，水泥行业新一轮更高要求的脱硫脱硝“超低排放”改造即将开始。

3.4.3 工业锅炉，现状不乐观

据国家发展和改革委员会能源研究院的数据，我国目前尚在使用的工业燃煤小锅炉超过47万台，一般是小的水泥厂、玻璃厂、钢厂等所拥有，在环保设备使用方面少有资金支持。工业锅炉行业污染物脱除现状极不理想，成因十分复杂。首先，工业锅炉的分类界定不明确、底数不清，其分布量大面广且分散。同时，工业锅炉的平均吨位偏小，体量远远小于电站大型燃煤锅炉，但由于基数大，造成的污染排放总量巨大。在我国，陶瓷、冶金、玻璃和机械等诸多非电行业分布的各类工业窑炉约有12万台，其中大部分工业窑炉在炉型结构、燃烧系统、热能利用和控制系统等方面，存在技术水平落后，用煤方式粗放、环保设施运行水平低等问题，这些问题导致非电领域的污染物排放强度是电力的2~7倍。

在脱硫脱硝方面，2016开始，国内很多地区的工业锅炉开始安装脱硫脱硝和除尘设备。技术路线基本上是简化版本的燃煤电站环保技术。在新形势要求下，工业锅炉、工业炉窑等普遍采用低硫煤为燃料，采用SNCR+电除尘+湿法脱硫+湿式电除尘为主要技术。脱硫除尘可以实现烟尘较低浓度排放，但是脱硝尚未实现超低排放。工业锅炉、炉窑（陶瓷、建材、玻璃等）的超低排放改造效果仍需观察。

与电力行业的末端治理和环保监管的政策思路相比较，我国非电领域的大气污染防治在环保监管、财税政策、标准约束等方面存在明显政策短板：1）非电领域排放标准不完善；2）非电领域标准执行不到位，环保监管难度大；3）目前财税支持政策尚未到位。

4 对策与建议

4.1 电力行业脱硫脱硝发展的对策与建议

（1）对于近2~3年广泛应用的各种湿法脱硫强化技术及其它脱硫技术，应对其在较长周期、不同工况下运行的稳定性和可靠性进行综合评价，并将此评价机制制度化。

（2）以低能耗、低投资的水资源梯级利用为着眼点，开发低能耗、低成本脱硫废水零排放技术，实现脱硫废水资源化利用。

（3）推动脱硫脱硝和除尘技术一体化协同发展，体现大环保一体化的发展思路。在实现脱硫脱硝和除尘超低排放的同时，有效调节炉后节能和环保单元，实现多系统协同发展。

（4）燃煤电厂需要增强系统灵活调节能力，同时保证脱硫脱硝和除尘等环保系统在各种负荷下运行良好，着力解决低负荷脱硝问题。

（5）加强对SCR催化剂再生行业的监督，防止二次污染，需积极研发不可再生催化剂的回收技术，解决废弃催化剂的处理问题。

（6）推进燃煤电站向固废低碳、固废耦合的方向发展。鼓励燃煤电站采用废弃生物质（农林剩余物、污泥等）作为部分替代燃料发电，不仅可以有效地处理废弃生物质，同时可实现资源的节约利用。目前，明确生物质与燃煤的发电比例，制定生物质电价政策，对推动燃煤生物质耦合发电技术的发展至关重要。

4.2 非电行业脱硫脱硝发展对策与建议

（1）脱硫脱硝市场：在煤电行业污染物持续减排的形势下，国家对超低排放的要求也已扩展到非电行业。2017年发布《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准（征求意见稿）》等20项国家污染物排放标准修改单的公告。钢铁、水泥、工业锅炉等非电工业领域超低排放改造必将成为大气污染治理的下一个风口。

（2）钢铁行业及水泥行业：钢铁和水泥行业作为供给侧改革的重要战场，持续去产能仍是行业发展的大背景。延续电力行业的末端治理和环保监管的政策思路，应加强非电领域大气污染防治在环保监管、财税政策、标准约束等方面政策，从而实现与电力行业环保政策类似的正向激励作用，规范现有行业环保市场。应重点开发适用于钢铁、水泥等行业超低排放要求的脱硫脱硝和除尘一体化技术，并积极实现多种污染物的协同处理。

（3）工业锅炉：在暂时缺少适用于工业锅炉烟气脱硫脱硝技术的大背景下，工业锅炉污染物排放控制应以控制污染物生成总量为主要途径，主要措施包括：1）严格控制燃料品质；2）优化设计锅炉本体、高效传热元件；3）低NOx燃烧改造。

（4）在条件适合的地区，推广热电联产、煤改气和以电代煤等技术。同时，应积极开发适用于工业锅炉的脱硫脱硝技术，加快改进燃煤电站超低排放技术。