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生態(tài)環(huán)保是高質(zhì)量發(fā)展的重要組成部分，也是推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的重要手段。在“雙碳減排”背景下，國家大力推進科技創(chuàng)新，綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要科技的支撐引領(lǐng)。發(fā)展需要能源，在我國的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭現(xiàn)階段仍占主要地位。如何保持“美麗天空下的綠水青山”就成了用能企業(yè)的一道高規(guī)格命題。
煤耗大戶的“急難愁盼”
燃煤電廠一直以來都是耗煤大戶，燃煤電廠污染物治理仍是重點。有效控制燃煤電廠SO2、NOX和粉塵排放量迫在眉睫，勢在必行。在國家對排污指標(biāo)要求越來越嚴(yán)格，要求治理的污染物越來越多的政策下，中國的減排市場企盼能夠?qū)崿F(xiàn)多效減排。
近年來，國家和地方環(huán)保部門對燃煤電廠污染物排放濃度和總量有了更為嚴(yán)格的控制，降低了燃煤電廠的排放限額，并對燃煤電廠的環(huán)保工程發(fā)展提出嚴(yán)格要求。燃煤電廠的脫硫、脫硝和除塵已成為中國環(huán)保關(guān)注的主要領(lǐng)域之一?！痘痣姀S大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》提出了燃煤電廠主要污染物排放達到/超過國家天然氣燃氣輪機排放限值的要求，中國的減排市場期盼通過能夠多效減排帶來減排收益，并能減少脫硫、脫硝、除塵系統(tǒng)運行成本的新工藝，有效降低燃煤電廠污染物排放，實現(xiàn)近零排放，從而達到健康長久發(fā)展。
遇到了哪些“問題疙瘩”
目前煙氣脫硫治理主要采用鈣法和鎂法工藝。在全球范圍內(nèi)，中國是菱鎂礦儲量大國和鎂質(zhì)材料產(chǎn)品生產(chǎn)大國?；诹怄V資源的加工品在多個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，大量菱鎂礦輕燒氧化鎂粉出口日韓、北美和歐洲等地區(qū)用于環(huán)境保護領(lǐng)域，其中約80%的氧化鎂用于煙氣脫硫。
我國冬季低溫地區(qū)電廠脫硫大部分采用鈣法脫硫工藝，其缺點就是脫硫劑用量大、系統(tǒng)管路易結(jié)垢、維護維修難度大，運行費用高，固廢比例大，二次污染嚴(yán)重，而氧化鎂脫硫工藝恰恰解決了鈣法工藝的缺點。國外氧化鎂粉體脫硫劑應(yīng)用技術(shù)研究領(lǐng)先我國一代，我國亟需提升鎂法脫硫工藝的各關(guān)鍵節(jié)點技術(shù)，進一步優(yōu)化匹配達到國際先進。
長期以來，我國鎂法脫硫劑以初級或低級的輕燒鎂粉為主，在脫硫應(yīng)用中，存在水化率低、脫硫活性低等問題，造成大量未反應(yīng)漿料隨脫硫廢渣排出。抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，東北、山東等地區(qū)一些電廠脫硫廢渣中亞硫酸鎂含量高達10%至20%，氧化鎂殘留量普遍大于10%至30%以上。排放后形成菱鎂混凝土形態(tài)，塊狀堆放，處理難度大，固廢再利用成本過高，不能達到循環(huán)綜合利用，企業(yè)排放費用大且存在二次污染問題。
我國鎂法脫硫技術(shù)提升受多因素掣肘，關(guān)鍵在于缺少高活性氧化鎂脫硫劑及其高效能利用技術(shù)。傳統(tǒng)的煅燒工藝中，燒減量與氧化鎂活性存在此消彼長的矛盾關(guān)系，難以調(diào)和。現(xiàn)有的鎂法脫硫工藝設(shè)計之初是按照市場能夠采購到的初級氧化鎂粉體脫硫劑效能作為設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)，設(shè)計單位對氧化鎂脫硫劑性質(zhì)不熟悉，使用單位對氧化鎂粉體脫硫劑特性不掌握，操作者對氧化鎂水化和副產(chǎn)物氧化參數(shù)不了解，導(dǎo)致氧化鎂在整個鎂法脫硫系統(tǒng)中未被高效利用。
直擊問題“靶向突破”
面對高效能鎂法脫硫的迫切需求，國內(nèi)一些科技企業(yè)，通過“科技攻關(guān)、靶向突破”使鎂法脫硫工藝實現(xiàn)重大進展。
在素有“中國鎂都”之稱的遼寧大石橋市有一家遼寧榮邦科技有限公司（以下簡稱榮邦公司）。該公司依托國家科技支撐計劃項目，聯(lián)合大連理工大學(xué)、大連海事大學(xué)等科研單位，對菱鎂資源制備高活性氧化鎂脫硫劑及其高效能應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)開展科技攻關(guān)，形成以高活性煅燒-二次活化加工-高效水化-副產(chǎn)物氧化-資源化回收再利用為主要工藝路線的高活性氧化鎂加工工藝與應(yīng)用全鏈條技術(shù)，完成分段系統(tǒng)控制技術(shù)工藝研發(fā)及小規(guī)模應(yīng)用，目前研發(fā)應(yīng)用可以控制固廢物中氧化鎂含量小于3%，達到國際同行業(yè)應(yīng)用水平標(biāo)準(zhǔn)，也為電廠使用高硫煤炭生產(chǎn)，降低采購成本開辟出一條新的通道，對高硫煤礦可持續(xù)生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。
在通用85氧化鎂的煅燒工藝中，傳統(tǒng)窯爐礦石以塊狀進料，與燃燒室火焰直接接觸，溫區(qū)不穩(wěn)定，導(dǎo)致礦石外表過燒而內(nèi)部欠燒，物料焙燒后活性值低。為了提高活性值則需控制燒減量（碳酸根含量），致使產(chǎn)物中殘留約5.5%未分解的碳酸鎂，造成原礦石利用率下降。改進型懸浮窯爐礦石以粉體進料，但存在因粉體粒度分布寬導(dǎo)致的風(fēng)量風(fēng)壓匹配控制難度高的缺陷，活性值雖然有了很大程度的提高，但燒減量未能改善。針對上述瓶頸問題，榮邦公司形成基于旋風(fēng)火焰和微粉分區(qū)的控溫燃燒專利技術(shù)，精確匹配不同粒度礦粉的受熱溫度和時間，有效降低燒減量（3%）并同時具備高活性（檸檬酸活性值小于52s）。進一步，對一次煅燒粉體進行機械活化，再次大幅提升活性，與傳統(tǒng)的初級氧化鎂粉相比，由原來的6個小時水化率70%~75%提升至3小時水化率大于95%。
在以往的脫硫劑使用過程中，因水化程度不高，不能有效轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂，大量未水化的氧化鎂進入脫硫塔。脫硫過程中，微溶的亞硫酸鎂在脫硫劑表面結(jié)晶形成鈍化層，阻礙脫硫活性物釋放，漿液pH值迅速下降，為維持脫硫系統(tǒng)正常運行，不得已持續(xù)投加過量的脫硫劑，導(dǎo)致脫硫劑使用量大，廢渣產(chǎn)生量多且包含大量未反應(yīng)脫硫劑，造成浪費。針對上述問題，榮邦公司專利技術(shù)制得的高活性氧化鎂粉體可破解氫氧化鎂轉(zhuǎn)化率低的難題。榮邦公司針對亞硫酸鎂裹挾的問題，形成了旋流曝氣深度氧化技術(shù)，2小時內(nèi)亞硫酸鎂氧化鎂高達97%，使被包覆的脫硫劑再次暴露得以高效利用，并形成了高價值的硫酸鎂溶液。此外，榮邦公司在脫硫塔內(nèi)的噴嘴設(shè)計和噴淋布局開展了優(yōu)化研究，通過以上措施及裝備調(diào)整控制的應(yīng)用得到的較好的脫硫效果，大大降低了脫硫劑的過多浪費消耗，取得了很好的經(jīng)濟效果并解決了固廢環(huán)保處理問題，使得固廢無害化，可以作為建筑材料和土壤改良劑。再進一步，通過煙氣余熱利用負(fù)壓蒸餾塔濃縮去除其它雜質(zhì)，獲得硫酸鎂飽和溶液析出硫酸鎂結(jié)晶，烘干得到硫酸鎂粉體作為元素肥化工原料添加劑或外加工轉(zhuǎn)化為高純氧化鎂粉體材料，為實現(xiàn)固廢、廢液再生資源綜合利用找到了一條合理途徑。
據(jù)榮邦公司介紹，我國市場每年用于脫硫劑生產(chǎn)的粉體約200萬噸，如應(yīng)用遼寧榮邦科技有限公司的鎂法脫硫全系統(tǒng)控制技術(shù)，可節(jié)約氧化鎂脫硫劑粉體40萬噸，相當(dāng)于減少原礦開采量100萬噸，綜合考慮菱鎂礦分解以及燃煤燃燒釋放的二氧化碳，折合每年減少二氧化碳排放量為68萬噸。如果實現(xiàn)負(fù)壓蒸餾技術(shù)生產(chǎn)硫酸鎂粉體替代用氧化鎂粉體制備硫酸鎂工藝，按用于電廠脫硫劑50%回收率實現(xiàn)折算100萬噸氧化鎂轉(zhuǎn)化硫酸鎂300萬噸，與傳統(tǒng)的菱鎂礦煅燒+硫酸工藝制硫酸鎂工藝相比，減少原礦開采量240萬噸，減少二氧化碳年排放量達170萬噸。
減排降碳是碳達峰碳中和的實現(xiàn)途徑，也是我國高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求。二零二一年中央經(jīng)濟工作會議指出，傳統(tǒng)能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基礎(chǔ)上。要立足以煤為主的基本國情，抓好煤炭清潔高效利用，增加新能源消納能力，推動煤炭和新能源優(yōu)化組合。要狠抓綠色低碳技術(shù)攻關(guān)，加快形成減污降碳的激勵約束機制。
今年是“十四五”開局之年，榮邦公司將按照黨和國家的發(fā)展要求，堅持以人民為中心的發(fā)展思想，持續(xù)打好藍天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)，建設(shè)資源節(jié)約，環(huán)境友好型社會，助力“雙碳”目標(biāo)的國際承諾，堅持生態(tài)優(yōu)先、科技引領(lǐng)，推動綠色可持續(xù)發(fā)展，為建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展的美麗中國做出貢獻。
（圖文/韓福露）