探索雾霾治理新方法发展低碳工业新途径

 　　山东大学化学与化工学院朱维群教授在空气污染的 按氨氮比小于 1:1 加入脱硝剂，脱硝后 NOx 排放浓度小治理探索之路上标新立异，创造性地提出了燃煤烟气污 于 50mg/m3，脱硝率在 80% 以上，达到了 NOx 超低排染物干式高效脱除技术和二氧化碳减排及利用的新方法， 放浓度小于 50mg/m3 的要求。形成了一套创新的大气净化产业技术理论体系，并先后与多家企业合作，实现了部分研究项目的工程转化。

　　《环境保护》杂志创刊于1973年，由郭沫若同志题写刊名，是中华人民共和国环境保护部主管的国家级环境保护类期刊，环境保护部工作指导刊，全国中文核心期刊、CSSCI来源期刊、中国人文社会科学核心期刊。

　　一、开发燃煤烟气污染物干式高效脱除技术

　　虽然全国大范围内的雾霾治理取得了一定的成效，但是一些地区还经常发生雾霾。朱维群通过分析发现，燃煤烟气常规污染物的治理对减少雾霾并未起到较大的作用。究其根本，主要是由于目前大部分燃煤锅炉采用湿法脱硫的方法，这不仅存在脱硫废水难于处理，而且还存在着烟气废汽排放的问题。脱硫之后加装的湿式电除尘或高效除雾器虽然能够将烟气中的部分较大固体颗粒除去，但却无法除去 PM1.0 以下的颗粒和水溶性物质。

　　为了克服烟气湿法脱硫技术存在的缺点，朱维群开发了一种燃煤烟气污染物干式高效脱除技术，工艺流程示意图如图 1 所示。工业试验证明，使用该技术不仅能够减少污染物排放量，投资成本也大幅度降低。高效气相脱硝技术在 75t/h 和 220t/h 循环流化床锅炉上，不用进行锅炉改造，

　　高效气相脱硫技术将烟气中的 SO2 从 4 000 mg/Nm3 脱除至 35 mg/Nm3 以下，脱硫效率高达 99.1% 以上，完全能够满足污染物排放标准对 SO2 控制在 50 mg/Nm3以下的超低排放要求。

　　燃煤烟气污染物干式高效脱除技术具有创新的理论基础，是烟气处理技术的一次革命。该技术有着以下几个特点：(1)脱硫脱硝除尘设备投资大幅度降低，与国内正在开发的脱硫脱硝超低排放装置相比，固定资产投入可降低 80% 以上;(2)运行能耗大为降低，该技术不需要大量脱硫浆液的循环，使烟气沿程阻力大为降低，从而使烟气处理系统的能耗大为降低;(3)运行水耗几乎为零，不向烟气处理系统中加水，使烟气带出的水量大为降低，形成雾霾的可能性也大为降低;(4)脱硫脱硝除尘效率高，SO2、NOx 排放浓度分别小于 35mg/Nm3 和 50mg/m3;(5)烟气处理系统安全性高，该技术使用的脱硫剂和脱硝剂都是固体粉末，避免使用氨水、液氨带来的安全隐患。

　　并且，该技术可根据电厂、水泥厂及其他高温烟气需要处理的厂家要求，分别使用或部分使用，特别适合　于电厂的脱硫脱硝改造和未预留脱硫脱硝改造空间的老电厂，是我国目前降低雾霾最行之有效的方法。

　　二、创新的二氧化碳封存利用技术

　　二氧化碳的捕集封存利用(CCS/CCUS)始终是一个难以攻破的问题，存在成本高、能耗高、长期安全性和可靠性不确定等诸多缺点。并且 CCS 还需要额外消耗能源，反而增加了二氧化碳的排放;而二氧化碳驱油虽然是一种较好的 CCUS 方法，但驱油所用的二氧化碳大约又会有三分之二回到地表。因此，经济有效的减排和利用二氧化碳对于应对全球气候变暖以及可持续发展问题具有重要的意义。

　　基于二氧化碳减排及封存利用理论，朱维群教授创造性地提出了在生产过程中不排放二氧化碳，直接转化为产品的化石燃料环境友好工业路线。将化石能源转变为清洁能源——氢能再进行利用，同时将产生的二氧化碳直接转化封存做成产品，这是利用化石燃料环境友好的能源工业路线;将二氧化碳封存产品继续开发生产成低内能的三嗪类高分子材料，替代一部分高能耗高排放的工业材料，这是环境友好的材料工业路线。

　　化石燃料利用过程中可转化为氢气、二氧化碳和伴生的氮气，将一部分氢气与氮气反应成氨气，氨气再与二氧化碳反应生成二氧化碳含量高、能耗少的稳定固体产品三嗪醇，剩余的氢气可再用于发电。生产 1 吨三嗪醇需要消耗 1 吨的二氧化碳，因此这是一种有效封存利用二氧化碳的最有效化学反应，也是氢耗量(能量消耗)最少的固定二氧化碳的过程。

　　通过这一工艺流程，不仅可以让化石燃料全部成分得到利用，而且还能有效降低化石能源利用过程中的多种污染物排放。以二氧化碳封存产品为原料继续合成三嗪类高分子材料可替代一部分高耗能高排放的工业材料。三嗪类高分子材料具有无毒无味、耐腐蚀、耐高温、耐低温等优点，可广泛应用于建筑、车辆、航空航天、机电设备等领域。

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