重点行业贴息贷款关键技术研究 二 0一四年十月 1 1 项目意义和必要性 我国正面临着日益严峻的大气污染物控制和温室气体减排的双重压力。 一方面，污染物减排是改善环境质量、解决区域性环境问题的重要手段。 “十一五 ”期间减排任务的完成，贡献最大的就是工程减排，而技术创新及其推广应用是 工程 减排的核心。未来几年是我国全面建设小康社会的关键时期，工业化、城镇化将继续快速发展，污染防治任务十分艰巨。 “十二五 ”规划纲要将二氧化硫（ SO2）和氮氧化物（ NOx）纳入我国大气污染物排放总 量控制的硬性指标， PM2.5等细粒子和黑炭污染也成为社会关注的焦点问题。 同时我国区域性大气环境问题日益突出， 2013 年发生的包括北京在内涉及我国中东部 130 多万平方公里的严重雾霾污染事件更是引起了全社会对环境污染问题的空前关注。 我国环境问题的解决，除了 制度创新， 技术进步和技术示范推广将发挥 非常 重要的作用。 另一方面，在面对全球气候变化和温室气体减排国际压力下， 绿色 低碳发展已经是我国可持续发展的必然选择，预计中国在 2025 年或 2030 年之前将实现绝对总量减排。而我国当前以煤为主的能源结构短期内难以改变，同时随 着经济发展和生活水平的提高，能源消耗总量仍将不断增加。因而， 绿色 低碳技术的大规模应用将是我国 污染物减排 和低碳发展的重要途径。化石能源的低碳化应用、能源效率的提高和可再生能源大范围应用推广都依赖于技术的创新和应用。 污染物和温室气体减排具有明显的协同效应，尤其我国以煤为主的能源结构使得我国大气污染与 CO2排放 “同根、同源 ”。技术进步和推广是我国环境治理和低碳发展的重要支柱，国务院 2013 年印发的大气污染防治行动计划中也明确提出了 “加快企业技术改造，提高科技创新能力 ”的要求。 因而， 要 通过 建立中央环保专项资 金的贴息贷款制度 ，解决中国 的 大气污染问题， 对 绿色技术的 鼓励和支持必然 是 贴息贷款 的核心之一，而 甄别 前沿 且在中国具有较为显著的 污染物 减排 潜力和推广前景的核心技术，是针对技术进行 贴息贷款 的 关键环节。 本研究 紧密结合大气污染防治行动计划，利用文献查阅、国内外调研、专家访谈和实地调研等手段，基于技术成本 效益分析等方法，在火电、钢铁和水泥三个大气污染重点行业甄选影响大气污染治理的关键绿色技术，作为贴息贷款的备选技术。 2 2 国际重点领域绿色技术发展及展望 2.1绿色技术的概念及内涵 绿色技术，也可称为对环境友好的技术 或环境健康技术。这一概念源于 1992年联合国环境发展大会通过的 21 世纪议程。从广义上理解，绿色技术是一切能够获得持续发展，支撑世界经济，保护生态环境，减少贫困和人类痛苦的技术。绿色技术亦可看作把保护环境、改善生态与提高效率、发展经济统一起来的一项全新的技术模式。从企业角度，又可把它看作是在选择生产技术、开发新产品时，必须考虑减少从生产原料开始到生产全过程的各环节对环境的破坏，即必须 做出 有利于环境保护、有利于生态平衡的选择，要根据环境价值，选择利用现代科学技术全部潜力的无污染技术。 绿色技术可以有各种不同 的分类。根据绿色技术影响社会经济的广度和不同侧面，将其分为三个层次第一层次为污染防治技术，主要是传统的末端污染控制技术，如废水、废气、废物的净化处理技术等。第二层次是环境友好技术，指在生产、流通和消费各个环节可以提高资源能源效率，减少污染物的排放及对生态环境的影响，提高产业绿色化水平的技术，包括清洁生产、节能和清洁能源、资源综合利用及再生技术，还包括绿色交通、绿色建筑等技术。第三层次是生态保护技术，指促进生态环境不断改善、维护生态平衡、提高生态服务功能的技术，包括生态修复技术、生态农业、林业技术、水土保持 、生物多样性保护、生态景观建设技术等。 2.2国际 重点 领域 绿色技术 2.2.1 电力 IPCC 第五次评估报告第三工作组报告（ 2014） 认为，电力行业绿色低碳发展的重点方向主要是 能源利用效率的提高， 减少非二氧化碳温室气体的排放 ，高碳燃料（煤炭）向低碳燃料（天然气）的转变 ，可再生能源 ，核能 及 CCS 技术的应用等。 3 根据国际能源署（ International Energy Agency， IEA）发布的能源技术展望 2012（ Energy Technology Perspectives 2012）称，如今全球将近三 分之一的化石能源（主要是煤和天然气），都被电力生产部门使用。而在发电和供热过程中，却有 56的能量损失，这造成了 12Gt CO2的排放，这一部分 CO2占全球 CO2排放量的 40，发电厂是 CO2减排的关键。各种绿色技术的应用对上述 CO2减排量所作出的累计贡献百分比如下提高能源转化和利用效率对 CO2 减排贡献为 5；节约电力对 CO2 减排贡献为 28；其他可再生能源对 CO2 减排贡献为5（其中生物能源 3、地热能 1.5、海洋能 0.5）；风能对 CO2减排贡献为7；聚光太阳能（ Concentrating Solar Power， CSP）发电技术对 CO2减排贡献为5；太阳能光伏技术（ Photovoltaic， PV）对 CO2减排贡献为 7；氢能对 CO2减排贡献为 4；核能对 CO2减排贡献为 14；碳捕捉和封存（ Carbon Capture and Storage, CCS）技术对 CO2减排贡献的百分比为 18。 因此， CCS 技术是电力行业重要的绿色技术之一。 目前主流的碳捕捉工艺按操作时间可分为三类 燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧捕集。其中，燃烧前捕集技术以整体煤气化联合循环技术为基础，先将煤炭气化成清洁气体能源， 从而把 CO2 在燃烧前就分离出来，不进入燃烧过程，燃烧前捕捉实现起来最为复杂。燃烧后捕集是在燃烧排放的烟气中捕集 CO2，目前常用的 CO2 分离技术主要有化学吸收法（利用酸碱性吸收）和物理吸收法（变温或变压吸附）。燃烧后只能捕捉到排出 CO2的 10。富氧燃烧采用传统燃煤电站的技术流程，但通过制氧技术，将空气中大比例的N2脱除，直接采用高浓度的 O2与抽回的部分烟气（烟道气）的混合气体来替代空气，这样得到的烟气中有高浓度的 CO2气体，可以直接进行处理和封存。 燃煤发电 是污染物和 CO2 排放 强度较高的 行业， 因而 IEA 提出 燃煤发电 减少污染物和 CO2排放的关键环节 （图 1） 。 4 涡 轮磨 机锅 炉E S PF G D冷 凝 器蒸 汽水煤C O 储 存2C O2C O 捕 捉2降 低 污 染 物 S O , N O , P M 2 X 2 减 少 污 染 物 排 放 3 减 少 C O2排 放 1 减 少 燃 料 消 耗E S P 静 电 除 尘P M 颗 粒 物F G D 烟 气 脱 硫N , H O2 2烟 气发 电 机脱 氮排 放图 1 燃煤发电减少污染物和 CO2排放的关键环节 针对 燃煤和燃气的 不同发电 技术，其整个 发电 过程中 的污染物排放量往往差别较大， 当前较为前沿的 燃煤和燃气发电技术，其相应的 排放水平和 如果采用CCS 所 需要额外消耗的能量情况见表 1。 表 1 不同工艺燃煤和燃气电厂的污染物排放水平比较 数据来源 IEA， 2012 在电力行业脱硫技术方面，目前国际普遍采用的脱硫方法可分为煤燃烧前脱硫 、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫（即烟气脱硫）三大类。烟气脱硫是目前控制燃煤电厂二氧化硫排放最有效的技术。应用最为广泛的烟气脱硫技术有石灰石 -石膏湿法、氨法、海水法、烟气循环流化床法等。 控制火电厂 NOx 排放的方法有两大类一类为低 NOx 燃烧技术，在燃烧过5 程中控制 NOx 的生成；另一类是烟气脱硝技术，从烟气中脱除生成的 NOx。综观国际上控制火电厂 NOx 排放的低 NOx 燃烧技术，大概可分为三类，即低氮燃烧器、空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术。由于该类技术工艺成熟，投资与运行费用较低，已在火电厂的 NOx 排放控制中得到了较 多的应用 （表 2） 。 表 2 低 NOx 技术控制效果比较 技术名称 效果 优点 缺点 空气分级燃烧（ OFA） 最多 30 投资低 有运行经验 并不是对所有炉膛都适用，有可能引起炉内腐蚀和结渣，并降低燃烧效率。 低投入运行的燃烧器数目 15-30 投资低 ， 易于锅炉改造 ， 有运行经验 有引起炉内腐蚀和结渣的可能，并导致飞灰含碳量增加 燃料分级燃烧（再燃） 可达到 50 适用于新的和改造现有锅炉 ， 可减少已形成的 NOx，中等投资 可能需要二次燃料，可能导致飞灰含碳量增加， 运行经验较少。国内外研究热点 低氧燃烧 根据原来运行条件，最多降低 20 投资最少 ， 有运行经验 导致飞灰含碳量增加 烟气再循环（ FGR） 最多 20 能改善混合和燃烧 ， 中等投资 增加再循环风机，使用不广泛 低 NOx 燃烧器（ LNB） 与空气分级燃烧合用时可达 60 适用于新的和改装的锅炉 ，中等投资 ， 有运行经验 结构比常规燃烧器复杂，有可能引起炉膛结渣和腐蚀，并降低燃烧效率 数据来源 IEA， 2012； UNEP 网址资料 等 此外， 国际社会也非常重视 非化石能源发电技术， 这类技术对于 减少污染物和 碳排放具有非常 重要的作用，主要包括 生物质发电；生物质混燃；燃料电池；燃气轮机（简单循环和联合循环）；地热发电；水力发电；船舶发电；公用事业规模核电；模块化核电；住宅和商业建筑太阳能发电；公用事业规模太阳能发电；陆上风电；海上风电；废物转化为能源 等。 同时，也包括 电力传输和 智能电网管理， 先进的计量基础设施；配电自动化和网格效率；电动汽车；能量储存；高温超导传输；高压直流输电；微电网；智能电网数据管理和分析；电压和伏安无功优化 等。 电力传输和 智能电网管理 技术允许电力分配得到更有效的管理、减少损6 失、最大限度地减少中断，并给电网运营 商和客户为管理电力使用提供有价值的数据和减少相关排放。微电网是结合现场发电（如 CHP 和太阳能装置）的能力维持供电，即使周围的电网被破坏。 2.2.2 钢铁 钢铁是工业部门第二大能源消耗产业，同时也是最大的 CO2 排放产业。钢铁行业仅 2009 年就消耗 26EJ 的能源， CO2排放量达到 2.3Gt。在钢铁行业中，提高能源转化利用效率对 CO2减排的贡献率可以达到 50， CCS 技术对 CO2减排的贡献也高达 37。除此之外，对 CO2 减排的贡献率由高到低依次为回收技术、 天然气 -直接还原铁技术、高炉技术等。 在中长期， 能源效率的提 高依然是钢铁行业节能和减少排放的重点方向，而从 2030 年开始， CCS 将发挥越来越重要的作用 （图 2） 。 02 0 04 0 06 0 08 0 01 0 0 01 2 0 01 4 0 02 0 1 0 2 0 2 0 2 0 3 0 2 0 4 0 2 0 5 0低 需 求能 源 效 率 生 物 质 和 废 弃 物 天 然 气-直 接 还 原 铁 回 收 利 用C C S02 0 04 0 06 0 08 0 01 0 0 01 2 0 01 4 0 02 0 1 0 2 0 2 0 2 0 3 0 2 0 4 0 2 0 5 0高 需 求MtCO2图 2 全球钢铁行业不同技术领域未来减排潜力 数据来源 IEA， 2012 钢铁工业生产中，烧结、焦化、炼铁、炼钢和有色金属冶炼过程是大气污染物的主要来源。为降低对大气污染影响程度，目前国际上钢铁行业所应用的绿色技术见表 3。 表 3 钢铁行业 核心 绿色技术 绿色技术 研究 需求 熔融还原炼铁工艺（ Smelting Reduction） 提高熔融还原炼铁的热量交换 Hlsmelt 炼钢工艺降低煤使用量 整合 Hlsmelt和 Isarna进程炉边、炉子直接配对 高炉炉顶煤气循环（ Top-gas recycling blast furnace） 现行的实验火炉成功 使用高密度活性材料（ Use of highly reactive 发展创新结块、降低高炉的还原剂 7 materials） 使用木炭和废塑料（ Use of charcoal and waste plastic） 证明技术可行 ， 集中研究提高生物炭的机械稳定性 熔融氧化物电解法 （ production of iron by molten oxide electrolysis） 获取技术的可行性以及最优化运行的参数 氢气闪速熔炼法（ hydrogen smelting） 获取技术的可行性以及最优化运行的参数 碳捕捉和封存技术（ Carbon Capture and Storage 重点研究在碳捕获过程中的能源减量 数据来源 IEA， 2012； UNEP 网址资料等 其中，熔融还原炼铁工艺是日本川崎钢铁公司开发的，以预还原流态化床与熔融还原竖炉作为联合设备。包括流态化矿粉预还原 -竖炉熔融 还原和精矿粉直接喷入竖炉进行熔融还原两种工艺，是用富氧热风并以低质量焦炭粉作为燃料和还原剂，直接用粉矿进行预还原，然后在熔融还原竖炉完成还原的二步法熔融还原，目标是用非焦煤替代焦炭为能源冶炼生铁。 高炉炉顶煤气循环主要工艺的核心环节是将高炉炉顶煤气合适处理后把其中的还原成分（ CO 和氢气）喷入风口或炉身适当位置，从而重新回到炉内参与铁氧化物的还原，以加强碳和氢元素的利用。该工艺被认为可改善高炉性能、降低能耗以及减少 CO2 的产生。 熔融氧化物电解法是氧化铁矿在 1600℃ 的温度下，溶解在二氧化硅和氧化钙溶剂中，在 电流通过时，带负电荷的氧离子移向阳极，阳极产生出氧气。带正电荷的铁离子移向阴极，阴极产生铁，并聚集在电解槽底部的收集池中。熔融氧化物电解工艺生产的是完全不含碳的铁，因此不会产生 CO2，仅产生氧。 氢气闪速熔炼法是使铁精矿粉在悬浮状态下，被热还原气体还原成金属化率较高还原铁的工艺。热还原气体可以是 H2，也可以是由煤、重油等经过不完全燃烧产生的还原气体 CO，或者是 H2和 CO 的混合气体。从环保和还原动力学观点来说，氢气非常适合作还原剂和燃料。氢气闪速熔炼法所生产的铁水可直接供后面炼钢工序。试验发现，该项新技术利用 H2、 CH4和煤分别作燃料生产 1t 铁水时，对应的 CO2排放量分别为 71、 650 和 1145kg，而常规高炉炼铁生产 1t 铁水对应的 CO2 排放量高达 1671kg。因此，即使采用煤作燃料，新技术也比常规高炉炼铁工艺排放的 CO2量显著降低。 8 2.2.3 水泥 水泥工业是矿业加窑业的非金属材料制造工业，也是高耗能、高 CO2 排放的产业。 2009 年水泥产量为 3048Mt，耗用工业部门四分之一的能源， CO2排放量为 2.3Gt。中国是水泥第一生产大国，目前约占世界水泥产量的 50，亟需国际水泥行业节能和 CO2 减排技术经验，从而进 一步减少温室气体排放，实现水泥工业的绿色转型。 水泥在生产和高温煅烧过程中产生大量的 CO2 和 NOx，为降低对大气污染影响程度，目前国际上水泥行业所应用的绿色技术主要有提高能源效率（政策 措施）、替代燃料和 CO2 捕捉与封存技术等。 水泥生产从 原料开采 、破碎到熟料煅烧、 冷却 、混合，水泥粉磨， 库存、运输等 各个环节都存在着 极大的节能和减少排放的潜力（图 3） 。 图 3 水泥生产全过程的节能和减排排放的环节 在中长期，水泥行业节能和减少排放的主要领域是替代熟料和 CCS，熟料生产 是水泥生产过程中能源消耗和污染物排放的主要环节（图 4）。 9 02 0 04 0 06 0 08 0 01 0 0 01 2 0 02 0 1 0 2 0 2 0 2 0 3 0 2 0 4 0 2 0 5 0低 需 求能 源 效 率 能 源 转 换 替 代 能 源 替 代 熟 料C C S02 0 04 0 06 0 08 0 01 0 0 01 2 0 02 0 1 0 2 0 2 0 2 0 3 0 2 0 4 0 2 0 5 0高 需 求MtCO2图 4 全球水泥行业不同技术领域未来减排潜力 数据来源 IEA， 2012 而生料替代、熟料替代 等 都能极大提高水泥的资源利用效率， 从而节约能源和资源消耗 。 使用废弃物替代燃料是国际水泥行业普遍采用的技术，燃料替代率高、数量大、种类多是发达国家水泥行业的主要特征 ， 未来全球水泥燃料替代仍有较大发展空间 （图 5） 。发达国家有超过 2/3 的水泥厂使用替代燃料，全世界水泥行业 2005 年利用替代燃料达到 1150 万吨。欧洲水泥行 业燃料替代率达到18，荷兰、比利时、德国、奥地利等国家的替代率都超过了 50。德国水泥行业的替代率从 2000 年的 25.7迅速上升为 49.9，几乎翻了一番，荷兰是世界水泥行业燃料替代率最高的国家， 2007 年达到 92。 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 1 6 5 2 0 0 6 4 0 - 6 0 1 0 - 2 0 2 0 3 0 4 0 - 6 0 2 5 - 3 5 2 0 5 0 替代燃料发 展 中 地 区发 达 地 区图 5 全球水泥替代燃料发展趋势 数据来源 WBCSDIEA 对于水泥行业各技术的 CO2减排成效，国际能源署在能源技术展望 2012中按照以下三种情形推断 1）不采取任何手段，到 2050 年地球平均温度将上升6 度，即 6DS 情形； 2）采取一些手段 后，到 2050 年地球平均温度将上升 4 度，即 4DS 情形；采取一些手段后，到 2050 年地球平均温度将上升 2 度，即 2DS情形。结论是采用能源混合应用技术，提高能源利用效率的话，在 4DS 的目标10 中实现 CO2减排较 2009 年降低 23，在 2DS 的目标中实现 CO2减排较 2009 年降低 29；该技术与 CCS 技术搭配使用，可以在在 4DS 的目标中实现 CO2减排较 2009 年降低 31-36，在 2DS 的目标中实现 CO2 减排较 2009 年降低47-52。在所有技术中，燃料转换和可替代燃料的选择技术可以最有效的降低CO2 排放量，能 源使用效率的提高可以减少 20的 CO2 排放。除此之外，其他绿色技术对 CO2减排的贡献情况依次为替代燃料技术以及其他燃料转换（热量）技术。 水泥行业的主要绿色技术方向见表 4。 表 4 全球水泥行业绿色技术方向 技 术 研 发 需 求 发 展 重 要 节 点能 效 提 高 和 实 施最 佳 可 行 技 术继 续 提 高 当 前 的 最 佳 可 行 技 术流 化 床 技 术淘 汰 小 水 泥 的 湿 法 技 术新 水 泥 窑 的 全 球 标 准替 代 燃 料当 前 可 行 的 替 代 燃 料 进 行 确 定 和 分 类全 球 比 例 从 2 0 1 0 年 的 4 提 高到 2 0 5 0 年 的 3 0 替 代 熟 料研 究 替 代 物 质 的 特 性 ， 评 价 在 区 域 层 面 的可 行 性 ， 发 展 和 实 施 混 合 水 泥 的 全 球 标 准全 球 熟 料 - 水 泥 比 到 2 0 5 0 年 达 到 0 . 6 6 - 0 . 6 7C C S 燃 烧 后C C S 富 氧 燃 烧示 范 项 目 研 发烟 气 净 化2 0 1 5 - 2 02 0 2 0 - 3 0到 2 0 5 0 年 ， 约 5 0 - 7 0 的 新 建 大 型 水 泥厂 和 3 0 - 4 5 的 水 泥 厂 技 术 改 造 升 级需 要 配 套 C C S示 范 需 求数据来源 IEA， 2012 另外，可用于水泥生产过程源头控制 NOx 产生的低氮燃烧器、空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术等有益于能源利用效率提高的技术，高效脉冲袋式收尘等除尘技术以及从烟气中的 NOx 选择性催化还原法（ SCR）、选择性非催化还原法（ SNCR）、联合脱 硝法（ SNCR/ SCR）等末端治理技术也是需要借鉴和研究的相关绿色技术。 11 3 中国 重点行业 关键技术甄选方法 本研究主要采用 多属性综合评估方法 甄选关键技术， 同时结合 国内 各个部门出台的 节能环保技术名录，最终确定 重点行业关键技术目录。 多属性综合评估是通过构建数学模型（或算法）将多个评估指标值 “合成 ”为一个整体性的综合评估值，用于确定节 重点行业关键技术 的排序。多属性综合评估方法流程相对简单 （技术 流程图见图 6） ， 可直接反映资源能源效率和综合环境影响，并将这些不同维度的信息加以综合，便于在不同的技术间进行比较，是 系统、全面地筛选 重点行业 节能减排 核心 技术的有效方法。该方法根据评估目的及被评估系统的特点用于选择较为先进适用的技术或方案。即，在获得若干个系统的评估指标值 { ,ijx }的基础上选用或构造综合评估函数 , y f w x 式中 12{ , , , ,}rmw    为指标权重向量， 12{ , , ,}rnx x x x 为系统的状态向量。 在 多属性综合评估 过程中，专家评估 发挥非常重要的作用，因为许多环节和技术指标 、权重因子等都很难获取 客观准确的评价数值，因而 需要 借助行业专家知识和经验 实 现评估。 12 技 术 评 估 指 标体 系 构 建确 定 技 术 数 据需 求定 量 指 标 数 据 定 性 指 标 数 据 指 标 重 要 性 评 价确 定 指 标 权 重定 量 指 标 值 转 化加 权 求 和企 业 调 研 、文 献 查 阅 等专 家 打 分技 术 排 序关 键 技 术图 6 关键技术甄选 路线图 首先确定甄选指标体系， 包括 资源能源消耗、资源能源综合利用、污染物排放、技术经济成本、技术特性 等 （表 5） 。其中， 资源消耗 重点考虑水资源、铁矿石、 石灰石等； 能源消耗重点考虑 化石能源（ 煤、石油和天然气 ）和电力 ； 污染物排放重点考虑 SO2、 NOx 和 颗粒物 ； 成本效益重点考虑投资成本 、 运行成本等。 表 5 关键技术甄选指标体系 指标类型 指标 定量指标 资源消耗 能源消耗 污染物 排放 成本效益 技术特性 定性指标 技术自动化水平 技术普及程度 技术推广应用前景 技术国产化水平 关键技术的节能减排效益评估 。 节能减排 效益 是一个相对的概念，需要进行13 技术的两两比较或对比应用该技术前后的效果才能得到。技术两两比较时的节能效益可用以下公式表示 221112 ijjiijji N ii Q YQ YS    N ii 12S 技术 i2相对于技术 i1的节能量 ji1Y 技术 i1在一定生产周期（年）内所消耗的能 源 j 的量 ji2Y 技术 i2在一定生产周期（年）内所消耗的能源 j 的量 j 能源 j 的折标煤系数 技术 i1在一定生产周期（年）内的技术产出 技术 i2在一定生产周期（年）内的技术产出 这里 技术 i1取 同类技术的全国平均水平，从而 分析的关键技术 （ i2） 的节能量 是 相对于全国 平均水平的节能量。 技术的减排效益也是通过 两两比较才能获得，计算公式如下 jijijiji ii221112 QEQ ED  ii 12D 技术 i2相对于技术 i1的减排效益 ji1E 技术 i1在一定生产周期（年）内所产生的污染物 j 的量 ji2E 技术 i2在一定生产周期（年）内所产生的污染物 j 的量 污染物 j 的污染当量值 技术 i1在一定生产周期（年）内的技术产出 技术 i2在一定生产周期（ 年）内的技术产出 如果某项技术的减排效益 主要为节能， 如减少煤的消耗，可间接带来二氧化硫等污染物的减排，这部分效益可通过产排污系数进行折算。计算公式如下 kjkiji /βSD    ijS 技术 i 在应用一定时间内（年），节省投入品 j 的量 14 jkβ 投入品 j 对污染物 k 的产生系数 k 污染物 k 的污染当量值 根据所评估技术的各项指标情况， 结合专家经验进行综合分析和评估， 确定最 终入选 的关键技术 。 15 4 重点行业关键绿色技术 火电、钢铁和水泥是我国 污染物排放的重点行业，也是我国工业绿色、低碳发展 重要行业。 根据 2013 年环境统计年报 ， 火电、钢铁和水泥三个行业的SO2排放量占全国 工业 SO2排放量的 47， 三个行业的氮氧化物排放 占全国工业氮氧化物排放量的 72。 因而三大重点行业的技术改造升级和 绿色发展，对于我国工业的绿色发展至关重要。 我国许多主管部门都出台了 重点行业的 节能、环保技术目录，如发改委发布的国家重点节能技术推广目录，工信部发布的国家鼓励发展的重大环保技术装备目录，以 及环保部发布的国家先进污染防治示范技术名录和国家鼓励发展的环境保护技术目录等。 本研究 结合 已有国家技术名录 、文献研究 与专家访谈和企业调研，归纳、梳理和分析三大重点行业的绿色技术及其成本 和应用潜力 。 4. 1电力 （ 1） 1000 兆瓦级超超临界广义回热技术  适用条件 燃煤电厂  技术内容 该技术充分利用汽轮机抽汽，与锅炉空气预热器以及锅炉尾部的低温省煤器等配合，加热锅炉空预器的进、出口风，一方面可提高空预器冷端进口风温，提升空预器冷端的平均温度，防止空预器的低温腐蚀和堵塞，另外一方面可提高进入锅炉二次风温和 磨煤机的出口风温，提高磨煤机出力和煤种的适应性，大大改善锅炉的燃烧效果，降低飞灰含碳量，提高锅炉燃烧效率。同时，由于抽汽量的增加，减少了低压缸排汽量，降低汽轮机的排汽损失。由于锅炉空预器进口风温的提高，会造成空预器出口烟温的提高，但是由于锅炉尾部低温省煤器的投运，可确保最终的排烟温度比改造前的排烟温度降低，从而提高锅炉效率。 结合弹性回热技术，可提高低负荷工况下的给水温度，降低进入锅炉的给水温度变化，提高锅炉的运行安全性。由于给水温度的提高，抬高了锅炉尾部的烟16 气温度，实现脱硝系统的全天候投运，提高了火电机组 的环保效益。  节能减排效果 根据上海外高桥第三发电厂的经验，在年平均负荷率约 75的情况下，示范工程单位供电煤耗由 2008 年投产时的 287 克 /千瓦时下降到 2011 年的 276 克 /千瓦时，可节约标准煤约 11 万吨，同时减排二氧化碳约 30 万吨。  技术经济分析 约 1 亿元 /每台机组。  投资回收期 约 2.3 年  推广前景 该技术成果尚处于局部推广阶段， “十二五 ”技术普及率可达 5左右。 （ 2） 冷热电联供的分布式能源技术  适用条件 具有稳定的天然气供应来源和具有稳定冷热电用户的区域，包括符合上述条件的宾馆、医院、大型商用建筑 、写字楼、机场、工厂等。  技术内容 该技术是在热电联供的基础上发展起来的，是分布式能源发展的主要方向和形式，是一种建立在能量梯级利用基础上的综合产、用能系统。通过对不同一次能源转换技术的集成运用，在一个区域内同时满足用户对冷、热、电等多种终端用能的需求，以实现能源梯级利用、高效利用。该技术首先利用一次能源驱动发动机供电，再通过各种余热利用设备对余热进行回收利用，最终实现更高能源利用率、更低能源成本、更高供能安全性以及更好环保性能等多功能目标。  节能减排效果 能源效率可以从普通热电效率 40提高到 7590，节能率达到 20以上，推广 100 兆瓦每年可节能约 8 万吨标煤，减排约 20 万吨二氧化碳。该技术具有节能减排、环境友好，提高供能可靠性等多方面优点。  技术经济分析 0.61 万元 /千瓦 17  投资回收期 约 34 年  推广前景 该技术成果尚处于局部推广阶段， “十二五 ”技术普及率若装机规模 5000 万千瓦，可达 50左右。 （ 3） 燃气 -蒸汽联合循环发电技术  适用条件 主要的天然气、煤层气、页岩气和煤制气等管道覆盖区域，液化天然气 接收站覆盖区域 。  技术内容 该技术核心是燃气轮机技术的高性能提升，利用燃气轮机做功后的高温排气在余热锅炉中产生蒸汽，再送到汽轮机中做功。将具有较高平均吸热温度的燃气轮机循环与具有较低平均放热温度的蒸汽轮机循环结合起来，即把燃气循环和蒸汽循环联合在一起的循环。该技术发电效率高，单位煤耗大大降低，同时减少了对环境的污染。  节能减排效果 按照燃煤折算单位发电煤耗 240 克 /千瓦时， 2012 年我国燃煤电厂发电煤耗307 克 /千瓦时，估算相当于单位发电量减排二氧化碳约 160170 克 /千瓦时。该技术发电效率高达 57，比一般燃煤电厂高出 17左右，单位电能二氧化碳排放量仅为燃煤电厂的 40左右。  技术经济分析 3500 元 /千瓦  投资回收期 1015 年  推广前景 燃气 -蒸汽联合循环发电技术在全国已有 3.7 万兆瓦的应用，其中江苏华电戚墅堰发电有限公司 4 台 400 兆瓦级机组较具代表性。该技术普及率约 4，尚处于局部推广阶段，应用前景广阔。 18 （ 4）外滤分室反吹袋式除尘技术  适用条件 燃煤电厂  技术内容 外滤分室反吹袋式除尘器主要由气流均布装置、尘气室、过滤组件、净气室、回转反吹清灰系统及其他辅助设备组成。主要工作步骤为过滤与清灰 。 过滤过程锅炉出口含尘烟气，在引风机的作用下，通过除尘器的进口烟道、进口截止阀进入到除尘 器，先由气流均布装置对烟气进行均布，并拦截较大颗粒，减少对前排滤袋的冲刷，烟气在尘气室经过滤袋，粉尘被过滤在滤袋外，净烟气汇入分室腔，经过净气室吸入引风机。清灰过程该技术依据微压清灰机理，利用引风机出口净化烟气，对弹性滤袋进行反吹清灰，反吹气流气压低、气量大，对于实现高过滤精度所依赖的粉尘初层保持性能好。清灰基本步骤如下随着过滤的进行，滤袋外表面粉尘层逐渐增厚，当阻力上升到设定值时，反吹截止阀打开，导通反吹清灰气源，回转清灰机构开始工作，回转臂从停位转到第１个分室的出风口，屏蔽向上流动的净烟气，使该分室 处于离线状态，反吹气流经反吹管路、回转机构、环形风筒、分室腔，再进入到各条滤袋。反吹气流先鼓涨滤袋，破坏粉尘层形态，再透过滤袋气化滤袋外粉尘层，从而削弱粉尘间粘附力，外围粉尘依靠自身重力沉降，离线反吹持续一定的时间，粉尘有足够的时间落入灰斗，避免二次吸附。该分室完成清灰后，回转臂转动到下一个分室清灰，直到所有分室清灰完毕，完成一个清灰循环。  节能减排效果 经山西漳山电厂 2X600MW 机组、内蒙古京泰 2X300MW 机组、广东湛江电厂 300MW 机组、上海吴泾 2X300MW 机组等多个项目的应用实践，外滤分室反吹袋 式除尘器出口烟尘浓度远低于 20mg/m3，通常在 10 mg/m3左右，经过湿法脱硫烟尘浓度可进一步降至 5 mg/m3以下，实现烟尘近零排放。且滤袋寿命超过 5 年，且寿命期间滤袋破袋率接近于 0，可以保证除尘效果的长期稳定。 19 本除尘器能耗低，仅为相同机组规模的 5 电场静电除尘器能耗的 40-60。  技术经济分析 约 2 千万元 / 300MW 机组， 3500 万元 /600MW 机组。  投资回收期 约 6 年。  推广前景 该技术成果已在多台 300MW 煤粉炉机组， 300MW 循环流化床锅炉机组，600MW 煤粉炉机组上 5 年多成功运行经验， 技术成熟可靠，可在燃煤电厂大规模推广， “十三五 ”技术普及率可达 20左右。 外 滤 分 室 反 吹 袋 式 除 尘 技 术1 0 0 0 M W 级 超 超临 界 广 义 回 热 技 术燃 气 - 蒸 汽 联 合 循 环 发 电 技 术冷 热 电 联 供 的 分 布 式 能 源 技 术01 02 03 04 05 06 07 08 00 2 0 , 0 0 0 4 0 , 0 0 0（ 滤 袋 寿 命 超 过 5 年 ，出 口 烟 尘 浓 度 远 低 于 2 0 m g / m3）（ 供 电 煤 耗 为 2 7 6 g / k W h ）（ 折 算 相 当 于 单 位 发 电 量减 排 二 氧 化 碳 约 1 6 0 1 7 0 g / k W h ）（ 能 源 效 率 高 到 7 5 9 0 ，1 0 0 兆 瓦 每 年 可 节 能 约 8 万 吨 标 煤 ）应 用 潜 力 / 万 k W成本/百万元/万kW图 7 火电 行业关键技术成本和应用潜力 20 4. 2钢铁 （ 1） 活性焦（碳）协调处理技术  适用条件 大中型钢铁厂  技术内容 钢铁行业的烧结烟气是钢铁行业中主要的 SO2和 NOx 来源，相对于单独的脱硫措施，烧结烟气联合脱硫脱硝技术具有联合去除 SO2和 NOx 的协同效果。活性焦（碳）协调处理技术的主要原理为在一个活性炭吸附器中，用活性炭吸附SO2，并在氨还原 NOx 过程中起催化作用，实现同时脱硫脱氮，消 耗的吸附剂可在高温下通过解析再生。活性焦 炭 吸附过程主要包括吸附、解析和硫回收 3个阶段。整个工艺系统由烟气系统、活性炭移动床污染物脱除系统、解析气体制酸系统、活性炭添加及筛分输送系统以及相应的电气、仪控 含监测装置 等组成。活性焦（碳）是一种多孔含碳物质，具有微晶结构，孔径分布范围较广。晶体中有微孔 200 nm，丰富的孔道结构使活性炭具有巨大的比表面积，这决定了活性焦（碳）具有良好的吸附性能。此外，活性焦（碳）表面上含有多元素含氧官能团，因此活性 炭既是优良的吸附剂，也是特殊的催化剂。活性焦（碳）烟气脱硫技术的实质是用煤治理燃煤造成的污染。活性焦（碳）烟气脱硫技术工艺过程简单，脱硫过程不消耗水，活性焦（碳）可循环使用，副产品易加工处理，不存在废水、废渣等二次污染问题。同时，活性焦（碳）空隙结构可以吸附液态和气态的二噁英，而固态的二噁英会通过活性焦（碳）的集尘作用被吸附。  节能减排效果 根据太原钢铁厂的经验，太钢投资 7 亿多元人民币，建成国内第一家烧结活性炭法脱硫脱硝装置，实现 2 台 450m2烧结机全脱硫， 2009、 2010 年各投运一套。这项技术由太钢集成 ，脱硫设备由日本住友公司提供，能够实现脱硫、脱硝、脱二噁英、脱重金属、除尘 “五位一体 ”的功效。太钢引进烧结烟气的活性焦 炭 法处理技术以来，各污染物的脱除率均处于较高水平，且各污染物排放浓度均能21 满足国家新标准规定的浓度限值。太钢每年的 SO2排放量由 6821 吨减少为 341吨，粉尘排放量由 1050 吨减少为 210 吨， NOx 排放量由 2774 吨减少为 1660 吨，二噁英排放量由 11.52g 减少为 2.47g，实现了良好的烧结烟气多种污染物协同控制目标。活性焦（碳）吸附法运行成本约为 8-9 元 /吨烧结矿，或 13,00015,000元 /吨 SO2。  技术经济分析 5-7 亿多元人民币。  投资回收期 5 年  推广前景 当前中国仅个别重点钢铁企业采用该技术 （ 2） 烧结烟气循环利用工艺  适用条件 可以应用于带式烧结机工艺的新建烧结厂和老厂技术改造。  技术内容 该工艺是烧结过程中产生的烟气没有全部外排，而是将其中一部分热烟气再次引入烧结过程循环使用，采用该工艺可在节能、减排两方面带来效益。该技术基于一部分热烟气被再次引入烧结过程的原理。一方面，热烟气再次通过烧结料层时，可以提供一部分热量，废气中的一氧化碳在烧结过程中可再次参加反应，从 而降低固体燃耗。另一方面，由于烟气的循环利用，有利于改善烧结生产作业率和烧结矿质量，可以大幅度降低外排烟气量，从而降低后续烟气处理装置的投资和运行费用。在 2012 年 10 和 2013 年 4 月，该技术分别实现上