煙氣脫硫技術(shù)介紹

迄今為止，世界各國(guó)研究開(kāi)發(fā)的FGD技術(shù)估計(jì)超過(guò)了200種，目前技術(shù)上成熟、經(jīng)濟(jì)上可行的FGD技術(shù)約有十幾種，F(xiàn)GD技術(shù)按脫硫劑和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)分為濕法（脫硫劑和副產(chǎn)物均為濕態(tài)）、半干法（脫硫劑為濕態(tài)，副產(chǎn)物為干態(tài)）和干法（脫硫劑和副產(chǎn)物均為干態(tài)）。其中濕法效率最高，半干法次之，而干法處理廢渣較為方便。在技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)上，它們形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，展現(xiàn)了煙氣脫硫技術(shù)從產(chǎn)生到現(xiàn)在歷經(jīng)的三個(gè)階段，即由摸索到成熟的過(guò)程。第一代煙氣脫硫技術(shù)典型包括：三菱公司的石灰石脫硫、石川島播磨IHI的氨法脫硫、以及B.W公司的鎂法脫硫。第二代煙氣脫硫技術(shù)典型包括：通用的GE氨法脫硫、ABB公司的SDA半干法脫硫、FMC公司的雙堿法脫硫。第三代煙氣脫硫技術(shù)典型包括：NID煙道循環(huán)法、脫硫塔結(jié)構(gòu)等。煙氣脫硫技術(shù)如表1所示。

專(zhuān)利分析數(shù)據(jù)來(lái)源與檢索方法

本文分析樣本中的專(zhuān)利數(shù)據(jù)來(lái)源，選取了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)、incopat專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)和Derwent Innovation數(shù)據(jù)庫(kù)，利用關(guān)鍵詞“脫硫”（desul f uriz* OR desul f urat*），并考慮英文詞根擴(kuò)展，在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索。使用Derwent Innovation數(shù)據(jù)庫(kù)專(zhuān)利文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析功能，從而確定在煙氣脫硫技術(shù)中的幾大關(guān)鍵技術(shù)的分類(lèi)號(hào)：B01D53/50，B01D53/78，B01D53/80，B01D53/34。再以此關(guān)鍵技術(shù)的分類(lèi)號(hào)為入口在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行重新檢索。檢索日期為2018年8月31日。

煙氣脫硫?qū)＠夹g(shù)發(fā)展趨勢(shì)

圖1為國(guó)外和國(guó)內(nèi)脫硫?qū)＠夹g(shù)時(shí)間分布圖。從圖1中可以看出國(guó)外脫硫?qū)＠夹g(shù)在19世紀(jì)60年代這一時(shí)期快速增長(zhǎng)，1987年達(dá)到高峰。隨著發(fā)達(dá)國(guó)家在完成工業(yè)化之后逐步向“后工業(yè)化”階段過(guò)渡，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整使得對(duì)環(huán)境污染治理的關(guān)注度下滑，隨之轉(zhuǎn)移了部分研發(fā)精力，另外能源結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，石油的消費(fèi)比重上升，煤炭消耗比例下降，國(guó)外脫硫?qū)＠夹g(shù)數(shù)量進(jìn)入平穩(wěn)振蕩期。

我國(guó)煙氣脫硫技術(shù)起步較晚，脫硫技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)量從1985-1999年均處于較低水平，2000年開(kāi)始進(jìn)入迅速增長(zhǎng)階段，現(xiàn)在仍然保持較高水平，一是中國(guó)是煤炭大國(guó)，煤炭消耗量大，對(duì)脫硫技術(shù)需求量不斷增加；二是國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，各種環(huán)保政策促使脫硫技術(shù)的發(fā)展。

從圖2中可以看出，就煙氣脫硫全球?qū)＠暾?qǐng)而言，中國(guó)申請(qǐng)量最大，有14405項(xiàng)申請(qǐng)，占全球總申請(qǐng)的65%，顯示出我國(guó)已經(jīng)在該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量上占據(jù)了主導(dǎo)地位。中國(guó)、日本、美國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)是煙氣脫硫技術(shù)研究最活躍的國(guó)家和地區(qū)，也是申請(qǐng)人尋求專(zhuān)利保護(hù)的主要區(qū)域，向這些國(guó)家和地區(qū)提交的煙氣脫硫?qū)＠暾?qǐng)占了該領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)總量的95%。

從圖3專(zhuān)利申請(qǐng)量趨勢(shì)上看，日本、美國(guó)和德國(guó)的煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展較早，在五個(gè)發(fā)展階段的專(zhuān)利申請(qǐng)量相對(duì)較平穩(wěn)，中國(guó)的煙氣脫硫技術(shù)起步較晚，從第二階段才開(kāi)始有少量專(zhuān)利申請(qǐng)，超過(guò)97%的煙氣脫硫?qū)＠暾?qǐng)出現(xiàn)在第五個(gè)時(shí)間段，即2011年至今。

中國(guó)、日本、美國(guó)和德國(guó)煙氣脫硫?qū)＠暾?qǐng)量也與各自發(fā)展特點(diǎn)有關(guān)。其中，在保持濕法脫硫技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上，日本也逐步重視干法煙氣脫硫技術(shù)的研發(fā)，但半干法煙氣脫硫技術(shù)尚沒(méi)有引起重視；美國(guó)雖然在產(chǎn)業(yè)上主要采用濕法煙氣脫硫技術(shù)，但干法和半干法煙氣脫硫技術(shù)一直也在平衡發(fā)展，處于不斷積累中；德國(guó)整體煙氣脫硫技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)量在逐漸遞減；我國(guó)隨著制定的SO2排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，產(chǎn)業(yè)將更多的精力投入到脫硫效率較高且工藝設(shè)備較簡(jiǎn)單的半干法煙氣脫硫技術(shù)的研發(fā)，適當(dāng)減少了脫硫效率較低且工藝簡(jiǎn)單的干法煙氣脫硫技術(shù)的研發(fā)力度，適當(dāng)增加了脫硫效率最高的濕法煙氣脫硫技術(shù)的研發(fā)。

圖4中可以看出，在中國(guó)進(jìn)行脫硫?qū)＠夹g(shù)布局的主要是日本、美國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)。特別是美國(guó)，在中國(guó)布局的專(zhuān)利占其脫硫?qū)＠偭康?7%。

從圖5可以看出申請(qǐng)量排名前十的主要為日本企業(yè)，煙氣脫硫?qū)＠夹g(shù)主要掌握在三菱、日立、石川島播磨、千代田、住友等日本企業(yè)，我國(guó)中石化排名第五，只有三菱重工專(zhuān)利數(shù)量的18%。

三菱重工雖然起源于造船業(yè)，但卻是煙氣脫硫技術(shù)的執(zhí)牛耳者，在煙氣脫硫領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量位居全球第一，也很重視專(zhuān)利布局，在世界主要市場(chǎng)均有布局。三菱重工向歐美和中國(guó)提供的煙氣脫硫設(shè)備主要以石灰膏法、氫氧化鎂法、半干法為主。三菱重工1987年在華進(jìn)行煙氣脫硫?qū)＠暾?qǐng)，為其迅速在中國(guó)市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1988年，三菱與華能簽訂合約，在四川珞璜發(fā)電廠裝備石灰石膏法濕法脫硫設(shè)備，這也是我國(guó)首套煙氣脫硫設(shè)備。我國(guó)目前推廣的技術(shù)主要是鈣法脫硫技術(shù)，三菱重工在這方面具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為我國(guó)最主要的脫硫設(shè)備的供應(yīng)商之一。

巴布科克日立公司BHK于20世紀(jì)60年代開(kāi)始研發(fā)SCR脫硝系統(tǒng)和催化劑，并于70年代成功地將其產(chǎn)品投入了市場(chǎng)。在長(zhǎng)期的商業(yè)運(yùn)作過(guò)程中，BHK致力于不斷完善其產(chǎn)品的性能，并積極開(kāi)拓海外市場(chǎng)。迄今為止，其產(chǎn)品已經(jīng)先后覆蓋了日本、歐洲、美國(guó)、韓國(guó)、中國(guó)，應(yīng)用其產(chǎn)品的機(jī)組總量超過(guò)580套，其中燃煤電站機(jī)組應(yīng)用居世界第一，總量超過(guò)8萬(wàn)MW。作為世界上唯一的一家同時(shí)擁有鍋爐生產(chǎn)技術(shù)、催化劑生產(chǎn)技術(shù)、SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)以及CFD計(jì)算和流場(chǎng)模型建造技術(shù)的大型生產(chǎn)企業(yè)，巴布科克日立公司現(xiàn)正全力以赴積極地開(kāi)拓中國(guó)市場(chǎng)。

中國(guó)首家采用SCR脫硝技術(shù)的燃煤電廠，即華陽(yáng)后石電廠的6臺(tái)機(jī)組和第一套國(guó)際招標(biāo)項(xiàng)目——國(guó)華寧海電廠60萬(wàn)千瓦的4號(hào)機(jī)組全部應(yīng)用了巴布科克日立公司的SCR技術(shù)和催化劑。隨著中國(guó)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)日益重視和關(guān)注，中國(guó)市場(chǎng)對(duì)火力發(fā)電所用的環(huán)保設(shè)備-脫硝催化劑產(chǎn)品需求不斷增加，為順應(yīng)需求，日立集團(tuán)于2011年6月在杭州余杭經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)投資設(shè)立了巴布科克日立（杭州）環(huán)保設(shè)備有限公司，于2012年7月開(kāi)始正式投入生產(chǎn)脫硝催化劑。日立生產(chǎn)的脫硝催化劑，是巴布科克日立株式會(huì)社擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，被世界各國(guó)火力發(fā)電廠使用，深受世界各國(guó)客戶(hù)的廣泛歡迎。

結(jié)語(yǔ)

2010年至今，是中國(guó)大氣污染治理的轉(zhuǎn)型階段，大氣污染防治發(fā)生了重大戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變，各種環(huán)保政策相繼出臺(tái)，促進(jìn)了我國(guó)煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)量躍居世界第一，但是國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人大多集中在機(jī)構(gòu)和高校，需加強(qiáng)與企業(yè)之間的合作，提高產(chǎn)業(yè)化程度。