2025-08-20
工业革命以来,化石能源的大规模使用使烟气污染成为全球性环境难题。当前,全球每年工业烟气排放量超150 亿吨,其中含有的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物及挥发性有机物(VOCs),不仅引发酸雨、雾霾等区域性环境问题,还通过大气环流影响全球气候。随着 “双碳” 目标成为国际共识,国际烟气治理已从 “单一污染物控制” 转向 “多污染物协同治理 + 碳减排” 的复合型治理阶段。技术协同创新与跨国协作机制,正成为破解不同国家烟气治理痛点、推动全球环境改善的核心力量。
国际烟气治理的共性难题与区域差异
全球烟气治理面临三大共性挑战。一是多污染物协同控制难度大,工业烟气中污染物成分复杂,二氧化硫与氮氧化物的治理工艺常存在“相互干扰”—— 如传统脱硫工艺会增加烟气湿度,影响后续脱硝催化剂活性,导致脱硝效率下降 15%-20%;二是高耗能行业治理成本高,钢铁、火电、化工等行业烟气排放量占工业总排放量的 70% 以上,部分发展中国家因经济压力,难以承担先进治理设备的初期投入,如一套大型火电超低排放改造设备成本超亿元;三是治理与碳减排协同不足,部分传统烟气治理技术(如湿法脱硫)能耗较高,虽降低了污染物排放,却增加了碳排放,与全球碳减排目标存在矛盾。
同时,不同区域的烟气治理呈现显著差异。欧美等发达国家已进入“深度治理 + 碳协同” 阶段,重点解决低浓度污染物去除与碳减排的协同问题,如德国要求火电行业在实现颗粒物排放浓度低于 5mg/m³ 的同时,碳排放强度较 2010 年降低 40%;而部分发展中国家仍处于 “基础治理” 阶段,印度、越南等国钢铁行业二氧化硫排放浓度仍维持在 200mg/m³ 以上,远超国际先进水平(30mg/m³ 以下),且缺乏成熟的碳减排配套措施。此外,海岛国家与内陆国家需求不同,马尔代夫、斐济等海岛国家因工业规模小,重点治理船舶港口烟气污染;内陆国家则更关注火电、钢铁等行业的陆地烟气治理。
技术协同创新破解烟气治理痛点
针对多污染物协同治理与碳减排的双重需求,国际上涌现出一批“多技术融合” 的创新方案,实现污染物去除与碳减排的协同推进。
“脱硫脱硝一体化 + 碳捕捉” 技术成为火电行业主流方向。日本 JFE 钢铁开发的 “活性炭吸附脱硫脱硝一体化技术”,通过活性炭吸附塔同时去除烟气中的二氧化硫与氮氧化物,脱硫效率达 98%、脱硝效率超 85%,且吸附的二氧化硫可转化为硫酸回收利用。更关键的是,该技术产生的洁净烟气可直接进入碳捕捉系统(CCS),避免传统脱硫工艺产生的杂质影响碳捕捉效率,使碳捕捉成本降低 25%。目前,该技术已在日本、韩国的 12 座火电厂应用,单厂年减少二氧化硫排放超万吨,同时捕捉二氧化碳 50 万吨以上。
欧盟则聚焦VOCs 与颗粒物的协同治理,开发 “低温等离子体 + 催化氧化” 组合技术。针对化工、涂装行业的低浓度 VOCs 与细颗粒物(PM2.5)混合烟气,该技术通过低温等离子体破坏 VOCs 分子结构,产生的活性物质同时氧化颗粒物表面污染物,再经催化剂深度降解,最终实现 VOCs 去除率超 90%、PM2.5 去除率达 85%。与传统技术相比,该技术能耗降低 30%,且无二次污染,已在德国巴斯夫化工园区、法国道达尔炼油厂广泛应用,使园区周边 VOCs 浓度下降 40%,空气质量显著改善。
发展中国家则探索“低成本适配技术”,平衡治理效果与经济可行性。印度能源与资源研究所研发的 “半干法脱硫 + 简易脱硝” 组合工艺,采用本地易得的石灰粉作为脱硫剂,成本仅为传统湿法脱硫的 60%,同时通过优化炉膛燃烧,实现氮氧化物去除率达 50%,虽未达到欧美标准,但满足印度现阶段环保要求,已在印度 15 座中小型火电厂推广,每年减少二氧化硫排放超 50 万吨。
全球协作机制推动治理经验共享
单一国家的技术创新难以应对全球性烟气污染,跨国协作与标准统一成为国际烟气治理的关键。
国际标准化组织(ISO)牵头制定全球统一的烟气治理标准,2023 年发布的《工业烟气多污染物协同治理技术指南》,明确了二氧化硫、氮氧化物、颗粒物的协同治理指标与检测方法,解决了不同国家治理标准差异导致的 “污染转移” 问题。例如,以往某跨国化工企业在欧盟采用严格的排放标准,而在东南亚工厂则降低标准,导致区域污染加剧;如今依据 ISO 标准,该企业在全球工厂统一实施相同的治理要求,东南亚工厂二氧化硫排放浓度从 150mg/m³ 降至 50mg/m³。
区域合作机制则加速技术与经验的落地。欧盟建立的“烟气治理技术共享平台”,整合了德国、荷兰、瑞典等国的 200 余项先进技术,为中东欧国家提供技术培训与设备援助。波兰某钢铁厂通过该平台引入荷兰的 “高炉煤气净化回收技术”,不仅去除了煤气中的颗粒物(浓度降至 10mg/m³ 以下),还将净化后的煤气用于发电,年减少碳排放 8 万吨,同时降低能源成本 12%。
国际金融机构的支持为发展中国家提供资金保障。世界银行设立的“全球烟气治理专项基金”,为发展中国家提供低息贷款,用于先进治理设备采购与技术改造。越南某火电项目通过该基金获得 1.2 亿美元贷款,引入中国的超低排放改造技术,实现二氧化硫、氮氧化物、颗粒物排放浓度分别降至 35mg/m³、50mg/m³、5mg/m³ 以下,达到国际先进水平,同时年减少碳排放 15 万吨。
国际烟气治理的未来挑战与方向
尽管国际烟气治理取得显著进展,仍面临多重挑战。一是技术壁垒导致发展不平衡,部分发达国家掌握核心治理技术(如高效脱硝催化剂),对发展中国家实行技术封锁,导致治理成本差距扩大;二是地缘政治影响跨国协作,部分国家因贸易摩擦,限制烟气治理设备与技术的出口,影响全球治理进程;三是极端天气增加治理难度,近年来全球高温、暴雨等极端天气频发,高温导致烟气处理设备散热困难,效率下降10%-15%,暴雨则可能引发脱硫废水外溢,造成二次污染。
未来,国际烟气治理将向“更协同、更智能、更普惠” 方向发展。技术层面,“数字孪生 + 烟气治理” 将实现全流程优化,通过构建烟气治理系统的数字模型,模拟不同工况下的污染物去除效果与能耗,提前调整工艺参数,如英国某火电项目通过数字孪生技术,使脱硝催化剂寿命延长 30%,同时能耗降低 8%。全球协作层面,预计 2025 年将成立 “全球烟气治理联盟”,整合各国技术、资金与人才资源,推动核心技术普惠共享,帮助发展中国家快速提升治理能力。此外,“烟气治理 + 资源回收” 将成为新趋势,如从烟气中回收硫、氮等资源用于化工生产,实现 “变废为宝”,目前挪威某炼油厂已通过该模式,年回收硫磺 1.2 万吨,创造经济价值超 2000 万元。
国际烟气治理不是单个国家的“独角戏”,而是需要全球共同参与的 “交响乐”。随着技术协同创新的深化与全球协作机制的完善,各国将逐步打破壁垒、共享经验,推动全球烟气治理从 “各自为战” 走向 “协同共赢”,为应对气候变化、改善全球生态环境贡献力量。