让环保更简单——北京予知环保科技有限公司ACA脱硫技术开发推广纪实

  刚刚过去的2021年，在新型冠状病毒肺炎疫情影响下，影响经济发展的不稳定不确定因素增多。去年下半年以来，我们国家的经济下降带来的压力显著增大。受此影响，钢铁、焦化、建材等行业也面临需求收缩、供给冲击、预期转弱三重压力。然而就在这样并不十分乐观的产业环境下，烟气脱硫领域却悄无声息地杀出来一匹黑马——北京予知环保科技有限公司(简称予知环保)。在不到9个月的时间里，予知环保开发的ACA脱硫工艺技术就已经在85家企业得到了推广，客户涉及焦化、钢铁、玻璃、石灰、陶瓷等行业领域，均取得了良好的环保效益和经济效益。

  这一现象让许多业内人士感到有些讶异。尤其是在焦化行业这样一个脱硫工艺技术路线十分成熟的传统行业，一家名不见经传的公司开发的一项新技术接受速度如此之快超出了一般人的认知。那么，予知环保是如何创造这个奇迹的呢?让我们来一探缘由。

  北京予知环保科技有限公司在河南安阳建设的10万吨/年高活性氢氧化钙生产装置

  众所周知，焦化等众多涉及烟气净化的行业，其企业的生存和发展与污染物排放治理水平密切相关，“三废”排放能否达标是企业的生命线。“十三五”以来，随着史上最严苛的焦化行业污染物排放标准《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)的实施，焦化行业被迫打响了一场环保攻坚战，经过几年的大手笔、大投入的大气污染防治行动，焦化行业焦炉烟气污染物治理迈上了一个新台阶，脱硫脱硝技术取得突破性进展及大范围的应用，“裸排”的状况得到一定效果遏制，焦化行业的环保水平大幅提升。

  中国炼焦行业协会会长崔丕江介绍，在GB16171-2012标准实施后，很长一段时间，焦炉烟气脱硫脱硝技术长期处在空缺状态。为了尽快解决这一问题，中国炼焦行业协会专门成立环保达标推进委员会，联合焦化企业、设计院及技术研发企业等各方力量推进技术攻关。经过一段时间的探索，2017年，先后有20多种不同的脱硫脱硝技术开始在行业中实现了工业化应用。到2018年下半年，焦炉烟囱烟气干法脱硫+SCR脱硝在众多的烟气治理技术中脱颖而出，成为行业内新建焦化项目首选的脱硫脱硝工艺，一些已建成项目也相继采用该技术进行了脱硫脱硝工艺改造。

  “干法脱硫+SCR脱硝技术的突破有力地支撑了焦化行业大气污染物防治水平的提升，随技术的推广二氧化硫超标排放的问题得到一定效果治理，为打赢蓝天保卫战作出了不小的贡献。目前，国家环境重点监控地区焦化生产企业基本实现了达标排放。”崔丕江表示。

  然而要想解决一个行业的环保难题并非一件简单的事。一个问题解决了，新的问题又来了。焦炉烟囱烟气干法脱硫一般都会采用碳酸氢钠为碱源的干法脱硫技术(简称SDS)或是钙基粒状移动床干法脱硫低温脱硝余热回收一体化技术(简称DDSN)。其中以碳酸氢钠为碱源的SDS脱硫工艺路线因具有脱硫效率高、脱硫剂来源广泛、工程实施难度低、市场参与主体多等优势，迅速扩大市场占有率。但随着装备数量的增加，这一技术路线的弊端开始显现，怎么样处理脱硫灰成为一个新的环保难题。

  “钠基脱硫灰是硫酸钠、亚硫酸钠、碳酸钠的混合物，没什么利用价值，但水溶性很好，属于难以合规处置的一般固废。当作固废处理吧，就需要请有资质的专业处理机构来处理，公司要支出一大笔处理费用;就这样堆在厂子里，迟早要出事，哪天一下雨，非常容易导致二次污染。大气污染问题是解决了，但固废的污染隐患又来了。”河北一家焦化企业的负责人无奈地表示。

  有着同样苦恼的焦化厂的厂长不在少数，只要是采用钠基脱硫剂的企业无一例外都面临同样的窘境。根据全国排污许可证管理信息平台提供的数据，2020年焦化行业的常规产能5.44亿吨，产量4.18亿吨，其中有39%的产能采用干法脱硫技术，脱硫剂种类包括钠基脱硫剂和钙基脱硫剂，其中钠基脱硫剂工艺占比超过70%。

  通常情况下，100万吨/年的焦化项目，1年产生的钠基脱硫灰就有2000吨。这样算下来，仅焦化行业每年产生的钠基脱硫灰就多达30万吨，无处安放。

  更令人感到不安的是，自2020年9月1日新版《中华人民共和国固态废料对环境造成污染防治法》开始全方面实施，里面新增了固废产生企业的相关责任，明确对违背法律规定的行为实行严惩重罚。对那些采用碳酸氢钠为碱源的SDS脱硫工艺路线的企业而言，这一法规的出台无异于一把高高悬在头上的达摩克里斯之剑，时刻都有坠落的危险。

  中国炼焦行业协会很早就注意到这样的一个问题，在2021年1月协会发布的《焦化行业“十四五”发展规划纲要》中就提出“以3R(减量化、再利用、资源化)为原则，形成低消耗、低排放、高效率为基本特征的循环经济发展模式，特别是通过园区产业之间的生产耦合，使物料、能量、产品在园区内产业之间进行循环，以此来实现园区污染“零排放”，优化固体废弃物处理工艺，固体废弃物资源化利用率提高10%以上等规划目标。

  为了帮企业尽快解决钠基脱硫灰无法有效利用、存在二次污染隐患的难题，北京予知环保科技有限公司总经理于春林马不停蹄地带领他的团队走访调研了山西、内蒙古、河南、河北、山东、云南等十几个省份20余家的焦化、钢铁、建材等企业，为的就是摸清钠基脱硫灰的处置情况。所到企业堆积如山的脱硫灰，让他印象非常深刻，也让他对这一些企业目前面临的困境深感忧虑。

  过去几年，于春林曾带领研发团队率先开发成功DDSN焦炉烟气污染物治理技术，并迅速实现了产业化应用，帮助有烟气脱硫脱硝需求的企业化解了迫在眉睫的环保难题。凭借工艺路线合理、脱硫效率高、设备投资少、可进行余热回收等优势，短短几年间，就推广了100多套，奠定了脱硫脱硝技术领域领跑者的地位。

  面对焦化行业面临的环保新课题，为环保而战的斗志和为企业解忧的责任感再次被激发。作为一家专注于提供烟气净化技术解决方案服务商的负责人，在于春林眼里，环保产业不应该是一个高投入的产业，同时环保解决方案也不应该是复杂繁琐的，这会让许多企业望而却步。“环保工程应该更简单、更便捷，同时低成本、高效率、无二次污染也是必选项。这是用户对我们的期望，也是我们自己追求的目标。靠高投入支撑的环保产业很难持续发展。”于春林表示。

  在予知环保的实验室里，研发技术团队，循着这样一个思路，从最简单的化学元素周期表和化学反应方程式入手寻找化解难题的密码。脱硫过程的化学本质就是简单的酸碱中和反应，以钙基脱硫剂替代钠基脱硫剂是一个优选方案。单从化学反应原理上来讲，这样的一个问题并不难，只要把碳酸氢钠换成氢氧化钙就行。硫酸钙不溶于水，消除了造成二次污染的隐患，同时能回收再利用，或是作为铺路材料和建筑材料被二次利用。而且此前DDSN焦炉烟气污染物治理技术就是采用了钙基粒状脱硫剂，宝聚科技在这方面有技术积累。目前市场也有一些企业在使用普通氢氧化钙，但由于其脱硫效率不高，未得到市场的广泛认可。

  “环保技术解决方案可大致分为三个层次，在保证达到环境排放指标的前提下，一是要看是不是能够实现长周期稳定达标排放，这是最基础的行不行问题；二是在可行的基础上看投资运行费是不是合理、维护操作是不是简单，这是更高层次的好不好问题；三是在好用的基础上能不能够做到最优化，这里主要是包涵了有没有二次污染的要素。我们这次攻关的目标就是要瞄准最优的解决方案，用简单的方法解决根本问题。”在与开发团队进行交流时，于春林提出了自己的想法。

  在这一点上，中国金属学会专家、中国炼焦行业协会原专家委员会主任温燕明也表达了同样的观点，他表示：“近年来，国内一些钢铁企业为了达到超低排放的环保要求，在焦化装置上盲目引进了国外的脱硫工艺技术和脱硫剂，工程投资大，运行的成本高，给公司能够带来了不小的经济负担。目前在行业内存在一个误区，认为只要能达到超低排放的目标，高投入、高成本也值得，这样的做法有些矫枉过正。用高成本换来超低排放的做法不可取，咱们不可以单纯地为环保而环保，提升环保水平更多的还是要依靠自主创新，开发更多经济合理、高效便捷的技术解决方案，实现经济效益与环保效益的双赢才是环保产业主流的发展趋势。”

  确立了以钙基脱硫剂取代钠基脱硫剂的思路，予知环保将攻关重点放在了提高氢氧化钙脱硫剂的脱硫效率上。实际上，氢氧化钙作为脱硫剂不是什么新想法，DDSN工艺中用的就是钙基粒状脱硫剂，有效组分就是氢氧化钙。但在脱硫过程中，普通氢氧化钙表面很快被脱硫产物覆盖，形成“壳—核”结构，壳结构阻止了内部的氢氧化钙与二氧化硫进一步反应，脱硫效果和钠基脱硫剂相比差了不少。要想让氢氧化钙脱硫剂成为烟气脱硫的主角，就必须将其打造成内功过硬具有高活性和超强脱硫能力的“武林高手”。

  提高脱硫效率，增加氢氧化钙的比表面积是关键。“对这种材料的开发，主要难点在于从小试试验到放大试验的跨越，我们在做放大试验时，制备出来的产品效果跟小试制备的差别较大，比表面积每克徘徊在35~40平方米之间，始终难以突破。试验过程几次受挫，前前后后进展中断了2个多月。我们只好停下实验室的工作，又返回去查阅国内外相关文献资料，反复琢磨试验现象，观察细节的变化，调整了技术路线，最后终于做出来了超过预期指标的产品，比表面积最好结果每克可达50平方米以上。”回忆起当时产品开发的过程，研发负责人张运感慨万分。

  此后，他们又经过多次的中试烟气脱硫试验、工业脱硫试验，都取得了满意的效果，脱硫效果可完全和钠基脱硫剂媲美，是普通氢氧化钙的3倍。研究成果已申请发明专利2项、实用新型专利5项，填补了国内高比表面积、高活性氢氧化钙脱硫剂的空白。

  为了让产品实现规范化、标准化，予知环保还编制了企业标准《高活性氢氧化钙脱硫剂》(Q/YZKJ1 0101—2021)，并于2021年10月26日对外公布。标准规定了高活性氢氧化钙脱硫剂的技术指标要求，试验方法，检验规则和标志、包装、运输及贮存，可有效规范生产流程，确定保证产品质量，满足检验需求，以标准化高品质的产品质量赢得了客户的信赖。

  产品开发取得成功后，予知环保拉开了高活性氢氧化钙脱硫剂和ACA脱硫工艺技术市场推广的大幕，希望帮助饱受钠基脱硫灰困扰的企业尽早摆脱困境。

  作为第一个吃螃蟹的人，总会有所顾虑，而山西至信宝能科技有限公司却勇敢地选择试试看。公司CEO张志宏介绍，公司新建的年产150万吨捣固焦化项目，环保设施投入达3.6亿多元，占项目总投资的25%，各项环保设施都很先进。但美中不足的是烟气脱硫天天都会产生5~6吨的钠基脱硫灰，堆在厂里，无法处理。为了将环境治理做得更彻底，他们决定采用高活性氢氧化钙脱硫剂，对原有脱硫设施做改造。装置试运行1个月，效果很好，高活性氢氧化钙脱硫剂的脱硫效率和用量与原来的钠基脱硫剂旗鼓相当，但脱硫剂的价格却大幅度降低，同时由于省掉了研磨工序，经营成本也降低了。脱硫灰经鉴定属于一般固废，全部实现了回收利用，公司也不再需要支付额外的固废处理费用。真可谓一举多得。

  至信宝能科技项目的成功给了予知环保极大的信心。在2021年3月15日中国炼焦协会和山西省焦化行业协会联合在山西省侯马市主办的焦化烟气脱硫综合解决方案座谈会上，予知环保开发的高活性氢氧化钙脱硫剂ACAJ-01公开首秀，与会的几十家企业代表对这一产品和技术表示了浓厚的兴趣。此后，前来咨询、考察和洽谈业务的企业络绎不绝。

  “但一个新产品新技术的推广总是会面临各种各样的困难。我们第一次向客户介绍我们的产品性能时，一些人会表示质疑，他们对已有的技术会更认同，即使有不满意的地方也都习惯了。”予知环保山西陕西区域销售负责人王士博的这番话道出了新技术推广面临的困境。

  “于是我们就从一些特殊的烟气领域入手，比如干熄焦尾气、焦化地面站尾气等，这些领域还没有很适合的脱硫技术，客户对尾气污染物排放感到十分棘手，我们抱着试试看的心态，尝试为用户解决尾气脱硫的问题。”在他们坚持不懈的努力下，市场开拓逐渐打开了局面。“技术的推广其实是树立客户思维，设身处地从帮助业主解决实际问题的方面出发，双方就容易建立起更多的互信，沟通也就变得容易了。”王士博表示。

  2021年下半年，高活性氢氧化钙脱硫剂的推广驶入了快车道。截至去年年底，客户已达到85家，建成项目65个，遍及山西、河北、河南、山东等11个省份，应用场景范围遍及钢铁企业的热风炉、加热炉、白灰窑，焦化厂的焦炉烟气、地面除尘站、干熄焦环境除尘尾气，以及耐火材料、玻璃、陶瓷的窑炉尾气脱硫等领域，产品营销售卖数量突破25000吨。

  “在半年多的时间内，予知环保这项新技术就获得了企业的高度认可，是一个了不起的成绩。这不仅对予知环保是件可喜可贺的事，而且对焦化行业而言，也是值得庆贺的事。焦化行业环保水平的整体提升，需要一批像予知环保这样有进取精神和责任感的技术创新企业，开发出顺应当前行业绿色环保低碳发展的新产品新技术，并能快速转化成实际生产力，实现用户对于高效环保技术的迫切需求。”崔丕江表示。

  温燕明也认为，高活性氢氧化钙脱硫剂对于推动焦化行业烟气治理水平的进一步升级具备极其重大的现实意义。在“十四五”的开局之年，予知环保为行业树立了典范。希望有更多的企业按照流程工业理论的设计思路，开发出更多更好的资源循环利用技术，化解焦化行业的环保难点痛点，为行业的低碳绿色环保发展保驾护航。

  ※与SDS对比，脱硫剂适用温度宽泛，现场无需设置研磨系统，投资及运行成本低;

  ※脱硫副产物主要成分硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙等均属于一般固废，可资源化利用;

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