燃煤烟气污染物干式高效脱除技术开发 现状、挑战与创新路径

燃煤发电与工业锅炉作为我国重要的能源供应方式，其产生的烟气污染物治理一直是环保领域的核心课题。随着环保标准的日益严格和‘双碳’目标的推进，开发高效、节能、低成本的干式脱除技术，以协同脱除二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOx）、颗粒物（PM）及重金属等污染物，已成为技术发展的必然趋势。

一、 技术背景与需求

传统的湿法脱硫等技术虽然成熟高效，但存在耗水量大、产生废水废渣、系统复杂、设备腐蚀及‘白色烟羽’等问题。相比之下，干法/半干法技术具有无废水排放、系统简单、投资运行成本相对较低、适应负荷变化能力强等潜在优势，特别适用于缺水地区及老旧机组的改造。因此，开发能够实现‘超低排放’甚至‘近零排放’的干式高效协同脱除技术，具有重大的现实意义和市场前景。

二、 关键技术发展方向

当前，干式高效脱除技术的研发主要围绕以下几个方向进行深化与创新：

1. 高效吸附/催化材料开发：核心在于研发高性能的吸附剂（如活性炭、活性焦、改性氧化铝、分子筛）和催化剂（如低温SCR催化剂）。通过纳米结构调控、表面改性、活性组分负载等手段，提升其对多污染物的协同吸附容量、选择性和反应速率，并增强抗中毒、抗磨损及再生性能。

1. 多污染物协同脱除工艺集成：研究将吸附、催化、过滤等单元进行创新性耦合的工艺流程。例如，将低温催化氧化（用于脱除NOx和Hg⁰）与高效过滤（如陶瓷滤管、金属滤袋）相结合，在单一反应器或紧密串联的系统中实现SO₂、NOx、PM₂.₅及重金属汞的一体化脱除。研发适应于干法工艺的、低阻高效的颗粒物精密过滤技术是关键环节。

1. 过程强化与反应器优化：通过计算流体力学（CFD）模拟与实验验证，优化反应器内的流场、温度场和浓度场分布，改善气固接触效率。探索移动床、流化床等新型反应器结构，以及脉冲喷吹、声波团聚等过程强化手段，以提高传质传热效率，减少设备尺寸和能耗。

1. 副产物资源化与系统智能化：开发吸附剂/催化剂的在线再生与循环利用技术，降低耗材成本。研究脱除后富集污染物的吸附剂的安全处置或资源化途径（如回收硫、金属资源）。结合物联网、大数据与人工智能技术，实现脱除系统的智能监测、预测性维护与优化运行控制，提升整体能效与可靠性。

三、 面临的主要挑战

尽管前景广阔，但干式高效脱除技术的规模化应用仍面临挑战：

• 技术成熟度与经济性平衡：部分新型材料与工艺尚处于实验室或中试阶段，其长期运行的稳定性、可靠性及全生命周期的成本需要进一步验证。
• 复杂烟气条件适应性：燃煤煤质多变、烟气成分复杂（如高硫、高湿、高灰），对材料的耐受性和工艺的鲁棒性提出极高要求。
• 标准与政策驱动：技术的推广需要更严格的排放标准、明确的环保电价或补贴政策，以及对于节水、节地等综合效益的认可作为支撑。

四、 结论与展望

燃煤烟气污染物干式高效脱除技术的开发是推动煤炭清洁高效利用、助力大气污染防治攻坚战的重要科技支撑。未来的发展应坚持‘材料-工艺-装备-控制’一体化创新的思路，加强跨学科交叉研究，推进产学研用深度融合。通过持续的技术攻关与工程示范，有望形成一系列具有自主知识产权、竞争力强的干式超低排放技术装备，为我国乃至全球的能源与环境可持续发展贡献解决方案。