關于清潔供熱領域直接實現超凈排放綜合一體化技術

及同步實現碳捕捉的技術成果及應用前景

 

技術提供單位：鞍山市霾無蹤科技有限公司、海城市凈火科技中心

本文作者，技術發明人祝恩波，男，遼寧省鞍山市人。

                    

1975年出生，男，中國共產黨黨員，中專文化，碳排放高級管理師，從事科技研發二十余年，擁有數十項專利技術。專心于研發各種實用科學技術，成立鞍山市霾無蹤科技有限公司和海城市凈火科技中心兩家企業，為解決人民群眾，企業社會，和國家在生產生活中面對時問題嘔心鉆研，技術報國，為實現黨員義務和人生價值，孜孜不倦，貢獻社會。

電話（微信）15941219166

目前清潔供熱及碳減排的狀況；因無切實可行的廢氣處理技術，對微小中供熱實行一刀切的禁止煤炭和碳無奈政策。

當前在世界，及我國的清潔供熱研究領域，普遍朝著減少中小型供熱鍋爐的煤炭使用量，限制20噸以下燃煤鍋爐，推進使用生物質，燃氣等手段，輔以電采暖，來解決其整個大氣質量的改善，最近發改委發文，促進在清潔采暖同時實現二氧化碳的減排，以保證整個碳排放順利推進。

清潔供熱的核心任務，主要是在廢氣排放領域的技術突破，在現階段，廢氣排放的主要技術還是在濕法脫硫，干法脫硫等技術方法，脫硝目前主要是SNCR，scr催化法脫硝，及爐內噴尿素，氨水等方法，除塵采用旋風除塵，多管除塵，布袋除塵等方法，這幾種廢氣處理三大指標，普遍適用于中大型供熱鍋爐，對微小型的家庭，企業供熱以目前的技術常規水平難以達到。

同時在碳排放領域，碳回收普遍在大型電廠，供熱公司應用，對幾十噸供熱設備，由于技術復雜，很難以普及。大大限制了其碳達峰的政策落實。

對于小型供熱設備，氣化燃燒，型煤燃燒等技術的應用，減少了部分的顆粒物排放，但是在實際應用過程中，so2,nox等有害氣體排放，對大氣的直接污染并沒有根本性的改變。

電采暖領域是以消耗電能作為供熱的輔助手段，解決部分供暖問題，尤其空氣能作為近幾年異軍突起的新型供熱技術，作為清潔供熱輔助方法來為社會提供清潔供暖。但作為以消耗電力為基礎，雖然使用過程基本沒有排放，最終污染還是以電廠的排放作為指標來折算排放指標，還有就是設備制造過程中的碳排放并沒有降低碳排放指標，反而增加了碳排放的數量，所以說空氣能是干凈低排放的供熱方法，最終的排放指標還是以電廠的千瓦消耗量來計算。

作為最核心的廢氣治理技術，本世紀以來并沒有顯著的推進，尤其在中小型的廢氣處理技術方面，一兩百至一兩千平左右的供熱廢氣治理技術，以目前的技術水平基本無法實現，企業及社會終極手段就是禁止燃煤的使用，使用生物質，天然氣，電能來保障人民生活對熱能的需求。對nox的排放，處于無可奈何的境地。

使用天然氣供熱，在局部地區使用，是一個清潔供熱方法，但是我國本身就是個缺少天然氣的國家，大量進口天然氣在目前是無奈之舉，將國家能源安全寄托幾個主要供應國，顯然有不可預測的危險，而且使用天然氣供暖，其高昂的成本，顯然成為一個居民和企業不可承受之重。

本人作為處于生產生活在北方的最基層民間科技人員，在考察各地的采暖和廢氣處理技術基礎上，認為清潔供熱的癥結就是廢氣排放超標，工序繁雜，居民供暖和企業治理廢氣成本過高，各種脫硫塔，scr高溫催化劑脫硝，,sncr，耗材消耗嚴重的布袋除塵，余熱回收器，等等互不銜接的廢氣處理設施，產生各種危廢，處理困難，運行成本高昂，造成很對地區的供熱和采暖問題頻出。

針對南北方的鍋爐，窯爐，工業等廢氣處理及熱能回收的目前現狀，本文作者苦心多年，結合自身，以實用為目的研發目標，研發出可以實現微 ，小，中，大型供熱設備使用，達到超凈供熱為目標，余熱回收和廢氣治理為中間必不可缺的手段的廢氣治理 設備，并總結出一套切實可行的操作技術手段。經過嚴格的第三方檢測，對so2可實現基本零排放，為儀器測不出狀態，nox在最高試驗階段可達零排放，工作使用階段實現超凈排放標準35-150毫克水平，顆粒物基本在5-20毫克之間。在二氧化碳處理方面，脫除率在70-90%.

在本套技術方案及設備的使用狀態下，對微小型供熱設備，在焚燒生活垃圾的過程中，其特殊的廢氣處理方法，具有將煙氣在瞬間（2秒內）降到30-40度區間，使之不產生二噁英的理論依據，可適用于家庭方式將生活可燃垃圾進行供熱使用，減少了煤炭，生物質燃料的使用，減少社會治理垃圾的成本。實現就地產生和就地消化。

本套設備的技術方案，是以乙酰胺+復合添加劑為主要處理藥劑為使用，使用濃度在5-10%,廢氣中的so2轉化為液體硫酸銨，nox轉化為氮氣，二氧化碳，和水，co2轉化為氮肥，熱量經回收后注入供熱鍋爐，煙尾維持在鍋爐的循環回水溫度30-40度，在最求最大的余熱回收試驗中，煙溫排放維持在室溫排放水平，即20度左右。

運行過程簡述

含有污染物煙氣氣體在風機吸引下，將廢氣從鍋爐或窯爐經風管吸進入處理器內，在啟動風機時，處理液在輔助設備的工作下，與煙氣發生反應進行負壓工作，處理液形成負壓差，形成負壓液體層，負壓液體層高度，根據煙氣中廢氣污染物的濃度進行設定，維持在合理水平高度。

處理液對煙氣溫度進行蓄能作用的液體發生反應，在其內氣液內形成毫米，微米級別細小液膜接觸面，與處理液在接觸的設定時間內發生化學反應，完成污染氣體的治理。

熱量在與液體的解除過程中，熱量釋放到處理液體內，有處理液進行蓄能反應。

家用供熱多功能廢氣處理器

廢氣的運行工藝機理描述 （此段因原理復雜，為了便于了解，刪減了大量技術性介紹）

液膜復合藥劑吸收 NOx ，so2，co2的傳質機理

對于凈火牌煙氣處理器工作過程的研究，就其適用性和高效性的程度而言，當以雙膜氣液處理理論本公司（鞍山市霾無蹤科技有限公司法人專利技術）較為成熟。

本文作者表述為液包氣，氣包水，雙膜氣液處理理論。

1；要點是：①流動狀態，在氣液接觸界面兩側，分別存在著

一層穩定的滯流膜，該膜的厚度將取決于傳質構件的結構，分割效率和流 體的滯流程度，可厚可薄，但是永遠存在。

②對于界面，界面 沒有任何阻力，所以氣液兩相立即能夠達到平衡。

③在膜的兩側主體流動區，由于湍流的激烈程度已使主體內物質的濃度趨 于一致，但是滯流膜內傳質方式將以分子擴散來實現。因此傳質的阻力將由氣相主體、氣膜、界面、液膜和液相主體等各部分阻力疊加而成，而實際上，阻力將集中在界面兩側的液膜和氣膜。

根據上述三個狀態，對于雙組分理想氣體混合物，在恒溫

恒壓下，若組分 A 和組分 B 在 Z 方向擴散，兩者的偏摩爾體積VA和 VB恒相等，則兩者的傳質通量 NA和 NB應大小相等方向相反，沒有主體流動。此時應服從費克定律，A 的通量為：

當它是不穩定擴散時，它的即時通量就不恒定了。對微元

體作物料恒算，取 dZ 距離的兩個垂直于擴散方向的平面

但是，上述的等分子擴散變為組分 A 在靜止膜 B 內單分子擴散 時，傳質系數 kl 和 kg

都必須考慮到存在主體流動，因而應乘上彼此的漂流因子，即

由于雙膜理論比價簡單，其運行較為合理性，因此得到了

本公司技術的應用，特別對具有固定傳質表面、周圍流體又是

高度湍流的系統更為適用。

2； nox吸收原理

相對于其它的吸收來說，用尿素的水溶液來吸收 NOx 是一

個非常復雜的吸收反應。第一，NOx 包括 NO、NO2、N2O3 和 N2O4

等物質。第二，在氣相中同時存在著可逆和不可逆反應。第三，

伴隨著化學反應，這些物質又能同時被吸收。但是綜合起來，

該吸收機理可分為三步：（1）NOx 穿過氣液兩相交界處的氣膜

和液膜；（2）被溶解了的 NOx 首先與水作用生成硝酸和亞硝酸；（3）生成的亞硝酸會迅速與乙酰胺發生反應。要使吸收達到理想 效果，必須首先了解氣液平衡、傳質和化學反應的相互關系。 吸收速率和選擇性取決于溫度、壓力、NOx 各組分壓力和氣相 中 O2和 H2O 的分壓。

2.4.1 氣相反應的計算

氮氧化物廢氣在氣相中的主要組分有 N2，O2，NO，NO2，N2O3，

N2O4等，NO 在氣相中和 O2發生氧化反應：

對于 NO 反應來說，認為其機理如下：NO 在氣體中先發生

二聚反應然后被氧氣氧化。氧化反應對 NO 來說是二級反應，

對于 O2 來說是一級反應。NO 在氣相中氧化反應隨著 NO 濃度

的降低而逐漸減慢，當達到一定程度，氣相中 NO 和 NO2 處于

平衡狀態。 假設氣相中水蒸汽的影響不計，那么 NO2 可以發

生二聚反應，生成 N2O4，NO2 還可以和 NO 發生反應，生成

N2O3，這兩個反應可以通過下面兩式來表示：  

氣相傳質速率水 吸 收 氮 氧 化 物 氣 體 的 雙 膜 在氣相中，下面需要說明：

1、在氣膜中，距離氣相界面越近 NO 的分壓越高，形成逐漸升

高的濃度梯度趨勢。顯而易見，NO 在膜中的氧化速率不同于主

體中的氧化速率，而且 NO 的傳質過程伴隨著氧化反應，因而

產生對 NO 傳質速率增強的因素。氣膜的體積傳質系數可以采

用 DG、KG、H 和 a 來估計。

2、NO，NO2，N2O3，N2O4處于平衡狀態，氣相傳質速率根據反應

平衡的變化而變化，但在相界面的側面，則湍流已經消失，因

而分別存在著不成湍流的薄膜，也就是說在氣相側的氣膜和在

液相側的液膜，物質必須以擴散的方式，從氣相連續通過氣膜

和液膜而進入液相。NO，NO2，N2O3，N2O4的以分壓差表示的氣相

傳質速率總是處于平衡狀態

（1）氣相主體的計算

處理器內吸收過程中，氣相組成隨著吸收過程的進行而變化，氣相 兩組份之間的平衡關系由于氮氧化物廢氣進口總流量、氮氧 化物廢氣進口氧化度和氮氧化物化物進口含量是已知的，進口 溫度下飽和氣體的組成。

7.過程簡述

含有污染物煙氣氣體在風機吸引下，經風管進入處理器內，在啟動風機時，處理液在輔助設備的工作下，與煙氣發生反應進行負壓工作，在相關輔助設備的作用下，在其內氣液內形成毫米，微米級別細小接觸面，與處理液在接觸的設定時間內發生化學反應，完成污染氣體的治理。煙氣中余熱的釋放，可以根據業主需求進行回收，將煙溫控制在40度左右。減少蒸發，降低成本耗材的使用。

三、對煙氣溫度控制運行可能產生的因素及技術方案。

1.煙氣溫度對運營成本的影響分析

在反應過程中，排煙溫度對處理液的消耗有直接影響，排氣溫度如果高于50度，會產生處理液的蒸發，消耗速度加快，運營成本加大，因此降低煙氣溫度，是降低運營成本的關鍵因素之一，因此煙氣的熱利用是提高效益，降低運營成本的必要條件，設置好煙氣余熱回收裝置是本項目運行的關鍵，煙溫保持在40-50度之間，可降低處理液的揮發。同時節省大量熱源。

本技術解決的問題；

1；解決了微，小，中，大型供熱設備的廢氣綜合一體化處理世界難題；

實現了供熱設備的脫硫，脫硝，除塵，脫碳，余熱回收，廢氣變肥，脫白，脫除二噁英的難題，將原本分屬不同領域的廢氣治理技術，合并成一個技術一套設備同時完成，對比傳統技術大大的減少了處理環節。

2；實現碳循環

在蓄熱層加注碳轉化藥劑，將co2轉化為含氮肥料，實現碳捕捉功能，將碳捕捉技術應用到家家戶戶，變為肥料，實現碳循環，早日實現碳中和。同時碳轉化劑還有脫硫功能，輔助脫硫。

3；超低溫脫硝；

實現微小型設備的低溫脫硝功能，傳統的脫硝，都要高溫實現，本技術及設備實現了在低溫30-50度煙溫的情況下，即可實現脫硝。節省了大量的脫硝成本。

4；實現廢氣處理無危廢排放；

，本技術方案，在廢氣處理過程中，so2轉化為硫酸銨，nox轉化為氮氣，二氧化碳，水，沒有危廢產生，co2轉化為含氮肥料，顆粒物被吸附，沉淀為有機沉渣，可以排出與燃料廢渣混合發酵為礦物質有機肥，普通農戶家庭，供熱小區等，在排出時進行收集漚制，當做肥料使用。

5；節能效果顯著；

本技術方案，在使用過程中，必須進行余熱回收，否則會造成藥劑和水是嚴重消耗，設備也會嚴重損壞，乃至報廢，所以本設備必須進行熱量回收，對比傳統的排煙1,2百度的傳統鍋爐及供熱設備，可實現30度左右的煙溫排煙，節省了大量能源，熱利用率在90%左右，對比傳統供熱技術，節能10-15%，這是對碳排放及節能領域的一大技術創舉。

6；降低清潔供熱成本；

本技術方案，具有極強的煙氣處理效果，不僅可以使用燃煤，而且還可以使用生物質，生活可燃垃圾作為燃料，對各種塑料，廢衣物，服裝下腳料，生物等生活垃圾等，可以實現直接焚燒，對制成垃圾壓塊，工業可燃固廢壓塊等可實現減煤，減碳供熱，降低垃圾處理成本，提高供熱效益。

7；多面手的廢氣處理技術；

本技術制作的設備在廢氣處理領域以分別不同的視角進行定位，可以實現不同的理論定位；

脫硫；還原脫硫反應釜；將so2在設備內轉化為硫酸銨。

脫硝；超低溫脫氮反應塔；將nox在其內，低溫轉化為氮氣，二氧化碳，  水，不需要增溫，30-50度即可完成還原反應。

除塵；液膜除塵器；將含有粉塵的煙塵進行雙膜接觸，吸附，達到超凈排放。

脫碳；碳捕捉器，將co2在其內完成反應捕捉，雙級或多級反應實現氨逃逸捕捉，低溫co2防逃逸技術，可實現超低排放碳捕捉器功能最高可實現零碳排放。

余熱回收；余熱蓄能回收器；廢氣中的高溫煙氣，在其內毫米級雙膜完成熱能釋放，實現蓄能工作，在溫度達到回收價值工況下，進行余熱回收置換，余溫完全在可控范圍內，最高實現與室溫同等溫度排放，實現雖高的熱能價值。

廢氣變肥；化學氣體肥料反應塔；

so2不僅可以實現轉換為硫酸銨，nox可以轉化為少量硝酸銨，co2轉化為含氮的復合肥，其中的復合添加劑含有磷，鉀，鐵，錳，鎂，鈣，鋅等物質，處理廢氣后形成的廢液不是廢物，是高級液體肥料，可以直接兌水給農作物使用。不存在廢物排放。

二噁英極冷處理器；對焚燒垃圾等燃料過程中，因焚燒過程中含有二噁英等廢氣，傳統方法處理極其困難，本裝置，廢氣快速的降到幾十度（30-50度區間）杜絕了二噁英的產生，擴大了燃料的使用范圍。

降低了供熱的燃料成本，提高了供熱企業的效益。

8；脫白功能；鍋爐脫白反應器

本技術的余熱成熟回收功能，將煙氣降到最低可在30-40度左右，根據需要可實現供熱場所的室內溫度，無高溫排放，煙氣中含水量對比傳統的sncr等噴尿素，氨水等技術顯著降低，不需要高溫氣體進行反應，減少了高濕氣體的排放，杜絕氣溶膠的產生。

藥劑不存在超排現象，消耗多少加注多少，廢氣中不存在氨逃逸，基本無氣溶膠產生，實現脫白功能。

本文作者認為，現普遍使用的高溫的供熱鍋爐脫硝技術，導致白煙幾千米煙尾，本身即是一個污染大氣的重點污染源，生成氣溶膠引發環境污染。

本技術設備的另一個特點是在使用中，不需對現有設備進行任何改動，連接排煙管即可，大大的降低使用成本。

本技術的不足之處及解決辦法

本技術在運行中，由于采用負壓風機，進行負壓工作，在耗電量上高于傳統鍋爐，以家庭供熱300平左右為例，需要配套1-2千瓦左右的引風機，每天間24小時需斷運行8小時左右，風機及配套設備，需10千瓦左右，耗電量5-7元。對比傳統不足僅在于此，可在回水階段設置風機盤管散熱，將回水溫度控制在室溫，達到近100%的熱能利用，因此本技術的蓄能余熱置換節能功能，回收的熱能價值遠高于電費價值，因此可以忽略不計。

大型供熱設備，耗電量約增加一倍左右，但是余熱回收價值更大，而且碳回收成本更低，進行碳交易價值更高 所產生的碳交易和回收的副產品利益成為盈利的一個渠道，因此大型供熱項目應用本技術的價值更大。

本技術的研發成功，可以解決供熱領域的超凈廢氣處理排放問題，可實現小至家庭，大至電廠，供熱公司，各種窯爐的廢氣綜合一體化處理問題，實現了在節能領域接近物理極限的熱能利用，在廢氣處理過程中的碳捕捉，實現每家每戶都參與碳減排的格局，對燃料的選擇性更廣，煤，生物質，生活垃圾都可以作為燃料，實現超凈排放。

將改變傳統的被動環保轉變為家家戶戶參與的主動環保。

改變了億萬年來生火就冒煙的自然規律，實現發展與環境的協調發展。

本技術可對國家設定的碳達峰目標早日實現，提供技術支持。

 

 

 

 

 

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