臭氧设备在烟气脱硝行业的发展概况及市场容量分析
1、臭氧设备在烟气脱硝行业的发展背景
①大气污染严重，氮氧化物排放量大
根据《2017年中国生态环境状况公报》的统计数据显示，2017年，全国338个地级以上城市中仅有99个城市环境空气质量达标，占比仅为29.3%；239个城市环境空气质量超标，占比为70.7%。338城市发生重度污染2,311天次，严重污染802天次。
我国在“十一五”期间实施了二氧化硫减排战略，烟尘和二氧化硫污染恶化的趋势得到了有效遏制。但总体上大气污染物浓度仍处于较高水平，特别是氮氧化物排放量持续增长，使我国酸雨从硫酸型向硝酸型转变。
控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。氮氧化物活性高、氧化性强，能促进酸雨的形成，对动物的呼吸系统危害较大，若不严格控制，今后一段时期我国城市光化学烟雾、酸雨污染和灰霾天气将呈迅速恶化之势。2009年全国氮氧化物排放总量达到1,692.7万吨，2010年达到2,273.6万吨，2011年氮氧化物排放总量2,404.3万吨，2012年氮氧化物排放总量2,337.8万吨，2013年氮氧化物排放总量2,227.3万吨，2014年达到2,078万吨，2015年为1,851.9万吨，2016年为1,394.3万吨，2017年为1,258.8万吨。控制氮氧化物排放量已成为“十三五”期间环保工作的重点。
②国家对空气质量的重视和相应政策支持
2011年7月29日，环保部和国家质检总局联合发布了新修订的《火电厂大气污染物排放标准》，新标准将自2012年1月1日起实施，新标准将燃煤锅炉的氮氧化物排放浓度限值统一确定为100mg/m3，其中新建机组从2012年起执行，现有机组从2014年7月起执行。
2013年9月国务院发布的《大气污染防治行动计划》中提出“全面整治燃煤小锅炉，加快重点行业脱硫、脱硝、除尘改造工程建设。综合整治城市扬尘和餐饮油烟污染。大力发展循环经济，培育壮大节能环保产业，促进重大环保技术装备、产品的创新开发与产业化应用。”
2014年9月12日，国家发展改革委、环境保护部、国家能源局发布的《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》（发改能源[2014]2093号）提出：“东部地区（辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南等11省市）新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值（即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米），中部地区（黑龙江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省）新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值，鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。”即实行烟气污染物的超低排放。
2015年8月18日，财政部和环境保护部联合发布的《关于加强大气污染防治专项资金管理提高使用绩效的通知》提出“资金安排向重点治理任务倾斜。大气污染治理任务重、资金需求量大，各地应按照轻重缓急安排专项资金，优先保障国家确定的重点治理任务，同时因地制宜保障好省级政府确定的重点工作。”2015年8月29日第二次修订的《中华人民共和国大气污染防治法》规定“国家鼓励和支持大气污染防治科学技术研究，开展对大气污染来源及其变化趋势的分析，推广先进适用的大气污染防治技术和装备，促进科技成果转化，发挥科学技术在大气污染防治中的支撑作用。”
2015年中央深改组第十四次会议审议通过了《环境保护督察方案（试行）》，明确建立环保督察机制。截至目前，中央层面的环保督察第一轮第四批已结束，环保督查完成了全国覆盖。而以专项督查、区域性督查的环保执法将逐渐形成环保层面上的长效机制，当前各省市的大气专项督查正在持续紧张进行，预计环保行业的市场将有望进一步释放。
中共十九大报告上将“加快生态文明体制改革，建设美丽中国”作为主要内容之一，明确提出“壮大节能环保产业、清洁生产产业、清洁能源产业”，并表示“着力解决突出环境问题。坚持全民共治、源头防治，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战。”
2018年7月3日，国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，明确了大气污染防治工作的总体思路、基本目标、主要任务和保障措施，提出了打赢蓝天保卫战的时间表和路线图，“经过3年努力，大幅减少主要大气污染物排放总量，协同减少温室气体排放，进一步明显降低细颗粒物（PM2.5）浓度，明显减少重污染天数，明显改善环境空气质量，明显增强人民的蓝天幸福感。”
2、臭氧氧化技术在烟气脱硝中的应用
①臭氧氧化脱硝技术简介
臭氧氧化烟气脱硝技术在国外已是成熟的工程应用技术，已进入工业化应用阶段，在国内应用刚刚起步。臭氧脱硝主要是利用臭氧的强氧化性将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物，然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收，达到脱除的目的，BOC公司的LoTOx技术即采用此原理进行烟气脱硝。而BELCO公司则将BOC公司的LoTOx技术与自己研发的EDV湿法洗涤系统结合，形成一体化的脱硫脱硝系统，在石油石化行业用于石油精炼厂中加热器、锅炉等的废气治理。该一体化的脱硫脱硝系统，在不同的NOX等污染物浓度和比例下，可以同时高效率脱除烟气中的NOx、二氧化硫和颗粒物等污染物。同时，LoTOx技术还不影响其他污染物控制技术。目前该技术在四川石化炼化一体化工程250万吨/年重油催化裂化装置中已获得应用，由公司提供臭氧系统设备集成，是臭氧氧化脱硝工艺在国内石油炼化废气处理同时脱硫脱硝的第一例应用。随着该技术的推广，在国内的热电、焦化、玻璃等行业，已有众多的成功运行业绩，其效果得到了验证。
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臭氧在烟气脱硝工艺中的应用示意图
随着我国环保标准要求的提高，一些传统的烟气脱硝工艺难以满足严格的减排要求，臭氧氧化脱硝技术成为较好选择。采用臭氧高级氧化技术不仅对氮氧化物具有良好的脱除效果，而且对烟气中的其他有害污染物，比如重金属汞也有一定的去除能力。
① 烟气脱硝技术对比
烟气脱硝技术一般是指对燃烧排放的尾气进行脱硝处理，即后端脱硝，主要有选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）和氧化脱硝等技术。与后端脱硝对应的是前端脱硝，是指在燃烧过程中控制氮氧化物产生的各种低氮燃烧技术。氧化脱硝技术主要是指利用氧化剂进一步氧化氮氧化物，并在后级通过其他工艺吸收氮氧化物的脱硝技术。氧化剂可采用臭氧、双氧水等，一般采用臭氧。
常用的后端脱硝技术对比
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从上表看出选择性非催化还原法（SNCR）脱硝效率不高，在一些场合不能满足新修订的烟气排放标准；氧化脱硝技术脱硝效率高，但之前我国没有掌握先进的臭氧技术和氧化脱硝技术，在实践中应用的案例不多；选择性催化还原法（SCR）脱硝效率相对较好，但催化剂使用以及后续更换需要进口，价格昂贵，运行还有不稳定因素和一定的安全隐患。根据MARAMA22007评估数据报告，在保证NOX脱除率为80%~95%的情况下，LoTOx运行费用为1,700~1,950美元/吨NOX，SCR2Marama是一家美国公司，位于马里兰州巴尔的摩市，从事大气污染控制行业。
运行费用2,364~2,458美元/吨NOX。新修订的《火电厂大气污染物排放标准》将氮氧化物的排放浓度限值大幅降低，各种脱硝技术的技术水平都需要提升，既要提高脱硝效率以符合新发布的烟气排放标准，又需要符合投资少、经济高效的原则。
实践证明，臭氧氧化脱硝技术能够满足新的烟气排放标准，大型臭氧设备的国产化大大降低了初始投资。电能是臭氧氧化脱硝运行的主要消耗，火电厂采用臭氧氧化脱硝优势明显，如果使用内部核算电价，运行成本可进一步降低。目前，臭氧氧化脱硝技术已在国内多个热电厂应用，取得了优良的脱硝效果，也将逐步成为火电厂脱硝技术之一。在石油石化等行业，氮氧化物排放浓度高且不稳定，臭氧氧化脱硝技术成为最好的选择方式之一。随着我国臭氧技术水平的提高，大型国产臭氧设备在实践中应用案例的增多，国家发改委脱硝电价补偿政策及地方政府超低排放改造补贴政策的出台，臭氧氧化脱硝技术将在我国大气污染防治中发挥重要的作用。
3、臭氧设备在烟气脱硝行业的市场容量
“十三五”期间，我国将执行更为严格的“超低排放”标准。以燃煤发电的工业烟气排放标准为例，自2011年对《火电厂大气污染物排放标准》进行更为严格的排放标准修订后，2015年环保部、发改委和能源局又发布《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（环发[2015]164号）面对工业烟气排放进行更为严格的基础规定：
单位：毫克/立方米
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2016年6月，国家能源局、环境保护部发布了《关于印发2016年各省（区、市）煤电超低排放和节能改造目标任务的通知》（国能电力【2016】184号），提出了2016年各省（区、市）煤电超低排放和节能改造目标任务：超低排放改造25,436万千瓦、节能改造18,940万千瓦。
此外，部分省市制定并提高了大气污染物排放标准。2019年3月，广东省印发《锅炉大气污染物排放标准》（DB44/765-2019）；2019年3月，山东省印发《火电厂大气污染物排放标准（DB37/664—2019》；2018年12月，陕西省发布《锅炉大气污染物排放标准》（DB61/1226-2018）、《关中地区重点行业大气污染物排放标准》（DB61/941-2018）；2018年10月，河北省印发《钢铁工业大气污染物超低排放标准》（DB13/2169-2018）、《炼焦化学工业大气污染物超低排放标准》（DB13/2863-2018）等。
随着排放标准的不断制定、排放标准进一步趋严、减排力度的持续加大，污染物排放量较大的相关行业存在巨大的环保设备购置和升级换代需求来满足排放标准的要求，这也为环境污染治理行业内的环保企业带来了巨大的市场需求空间和发展机遇。
环保部新闻发言人陶德田就新修订的《火电厂大气污染物排放标准》表示，据测算，实施新标准在大幅削减污染物排放的同时，还将带动相关的环保技术和产业市场的发展，形成脱硝、脱硫和除尘等环保治理和设备制造行业约2,600亿元的市场规模。
近年来，大气污染治理的市场热点集中于火电厂脱硝、脱硫和除尘领域。由于受国家重视发展较早，政策要求严格，电价补贴、价格税费等机制相对完善，火电厂脱硫脱硝除尘治理市场已相对成熟。
整体氧化脱硝装置是高效废气处理集成系统，需要大规格的臭氧系统设备。目前，公司已经设计集成了包括四川石化、中国石化上海石化和中化泉州石化等单位的重油催化裂化装置中烟气脱硝用的大型臭氧系统设备。公司与Ozonia、WEDECO等共同成为BELCO公司应用LoTOx技术中推荐的臭氧系统设备合格供货商。