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華電光大平板式SCR脫硝催化劑--非電行業煙氣脫硝的另一種選擇
時間:2018-05-28 15:27:21 來源: 作者: 閱讀

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  2018年5月17-18日,由北極星環保網主辦的2018鋼鐵、焦化行業煙氣治理技術與應用研討會在河北唐山召開,400余位行業大咖為更好解決鋼鐵、焦化行業煙氣治理問題獻計獻策。會上,華北電力大學生物質發電成套設備國家工程實驗室副主任陸強就大氣污染治理瓶頸、平板式脫硝催化劑等問題與我們進行了深入的交流。

  前景雖好瓶頸猶在

  自2012年底全國大范圍爆發霧霾開始,國家對大氣污染的治理步伐加快,一系列政策規劃密集出臺,大氣治理產業呈現出前所未有的發展勢頭。近十年來,國家出臺了一系列控制大氣污染物排放的政策和標準,涉及電力、鋼鐵、水泥等各行各業,也加強了對污染物的監測、控制與治理。

  2018年1月31日,環保部新聞發言人劉友賓通報說,為期5年的《大氣污染防治行動計劃》(簡稱“大氣十條”)已全面實現,全國整體空氣質量大幅改善。盡管成績斐然,但環保部(現改為生態環境部)大氣環境管理司司長劉炳江在環保部2月例行發布會上表示:“當前大氣環境形勢依然嚴峻,大氣污染防治工作任重道遠。S02、NOx、煙粉塵、VOCs等大氣污染物排放量仍然處于千萬噸級高位,遠超環境容量。實現空氣質量達標需要削減排放量50%以上,減排任務尤為艱巨。今年將在重點區域實施大氣污染物特別排放限值,實現深度治理。在鋼鐵、焦化行業開展超低排放改造重大工程。”

  對此,陸強表示,當前,國家大力治理環境污染問題,全國都在進行藍天保衛戰,我國大氣污染物治理已經取得了較好的效果。但由于污染物整體基數大,總體排放量依然較高,還需繼續加強治理工作。SO2、NOx及煙(粉)塵是我國大氣污染物的主要成分。

  對于當前我國的大氣污染治理,還面臨著哪些瓶頸,陸強認為主要包括以下幾個方面:

  (1)能源結構。能源結構現狀是我國大氣污染物治理避不開的重要原因,現階段,我國能源正處于優化期,天然氣、核能及可再生能源消費逐漸增加,但原煤消費仍是我國能源消費的主體;

  (2)執法監督。國家及地方政府對大氣污染物的監管力度還需進一步加強,尤其是針對一些重污染企業,要進行重點整治;

  (3)技術研發。目前,我國多個行業都出臺了相關的污染物排放標準。但由于不同行業的煙氣差異性大,現有的污染物控制技術不能滿足所有行業的需求;并且對于一些中小型企業,高昂的治污成本也降低了企業的積極性。因此亟待開發清潔、高效、低成本、適用于不同煙氣條件的新技術。

  煙氣治理主戰場轉移

  2014年9月,國家發展改革委員會、環境保護部、國家能源局聯合下發《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》,要求中東部燃煤電廠大氣污染物排放濃度接軌燃氣輪機機組標準,自此,火電大氣污染物正式邁進超凈排放。2016年12月,環保部發布《關于實施工業污染源全面達標排放計劃的通知》,針對鋼鐵、水泥、化等非電行業的大氣污染物排放標準也開始大幅提升。目前絕大多數燃煤電廠已完成常規脫硫脫硝除塵改造,未來大氣污染治理行業的增量市場將主要來自燃煤電廠超低排放改造和非電行業煙氣治理兩個領域。陸強認為目前非電行業技術遠不及火電技術成熟,非電行業大氣治理市場尚處于初級發展階段,在此大背景下,非電行業將成為大氣污染治理的主戰場。

  陸強同時表示非電行業大氣污染治理包含各種工業煙氣治理,涉及鋼鐵、水泥、化工、玻璃、石化、冶金等。相比煤電行業污染物持續減排,非電行業的污染物排放占比越來越大。隨著大氣污染防治逐步轉向非電行業,加之國家政策的大力支持,非電領域的市場空間會逐漸擴大。

  平板式SCR脫硝催化劑的應用

  大中型鍋爐煙氣脫硝多數采用選擇性催化還原(SCR)脫硝技術,這是目前最成熟的煙氣脫硝技術,其核心在于SCR脫硝催化劑。然而,我國煙氣脫硝技術的研究開展得相對較晚,早期的SCR脫硝催化劑配方與生產線均為購買歐美和日本技術。近年來,大量環保企業通過引進消化吸收的方式也開發出了多種脫硝催化劑。然而,現在市面上的SCR催化劑,多數是中溫SCR脫硝催化劑,其最佳工作溫度范圍為300-420℃,在低于或高于此溫度范圍內,催化劑脫硝活性開始下降,并發生可逆/不可逆中毒失活。

  陸強提到,不同行業的煙氣溫度和組成差別很大,中溫SCR脫硝催化劑的適用領域有限,因此亟待開發針對不同煙氣的新型SCR脫硝催化劑。例如,針對燃氣輪機、垃圾焚燒爐所排放的高溫(>500℃)煙氣,需要開發高溫催化劑;針對鋼鐵、玻璃等行業所排放的低溫(<300℃)煙氣,需要開發低溫催化劑;針對使用富砷煤的煙氣,需要開發抗砷中毒催化劑;針對含有大量金屬的生物質電廠、高堿煤電廠等,需要開發抗堿金屬中毒催化劑。我們也正是在這種背景下,開展了大量特種催化劑的研發工作,以滿足不同行業的脫硝需求。

  SCR催化劑主要有蜂窩式、平板式、波紋平板式三種,三種形式的催化劑的主要成分與催化反應原理是相同的,只是結構型式有所差別,我國大規模使用的催化劑主要是蜂窩催化劑和平板催化劑。陸強認為:蜂窩狀催化劑的最大特點是比表面積較大,在同等條件下,所需催化劑體積量較少;但蜂窩催化劑缺點同樣明顯,一方面制備工藝復雜,工期長,原材料耗量大,導致催化劑單價較高;另一方面其在高灰煙氣中容易發生堵塞坍塌等問題,危害脫硝系統的穩定運行。

  他緊接著介紹到,平板式催化劑結構方面最大的優點是采用不銹鋼篩板作為擔體,機械強度大,不會造成催化劑的整體塌陷,運行安全穩定;平板式催化劑具有大通道結構,可以最大程度地避免灰堵塞,在運行過程中,甚至可以不安裝吹灰器,所以平板式催化劑特別適用于燃煤高灰的場合。此外,脫硝系統主要能耗來源于脫硝系統阻力引起的引風機電耗,而在三種型式催化劑中,平板式SCR脫硝催化劑孔隙率最大,煙氣阻力最小,催化劑床層壓降最小,因此采用平板式脫硝催化劑,脫硝系統的能耗最低。

  陸強表示,超強的機械性能和低能耗運行,使平板式催化劑能輕松應對各種復雜的煙氣條件,適用于各種電力及非電行業煙氣。因此我們認為,隨著國家對大氣污染物治理的重視,越來來越多的工業煙氣都被納入治理范圍,平板式催化劑在其他復雜煙氣中的優勢將進一步得到體現,具有十分廣闊的應用前景。

  獨立自主知識產權帶來的優勢

  隨著世界科技經濟一體化發展,企業擁有自主知識產權在市場競爭中的重要性與日俱增。我國煙氣脫硝技術的研究開展得相對較晚,早期脫硝催化劑配方與生產線均為購買國外技術,生產成本居高不下,脫硝催化劑價格昂貴。技術創新很多都是采用“引進-吸收-再引進”的模式。然而不同行業煙氣性質差異巨大,引進的脫硝催化劑配方及技術僅能用于特定工況的煙氣。核心技術和知識產權處處受制于人,嚴重阻礙了企業的創新和發展。

  久久人人97超碰依托華北電力大學生物質發電成套設備國家工程實驗室的核心團隊,進行聯合攻關。自主研發的系列化特種平板式SCR脫硝催化劑,實現了催化劑關鍵配方以及連續生產工藝的突破,形成了國內唯一具有自主知識產權的成套技術和裝置,在多個行業獲得了大規模工業應用。

  陸強認為擁有獨立的自主知識產權,主要優勢體現在我們真正掌握了催化劑配方和工藝的核心,而并非照搬國外的配方和技術。當面對非常規煙氣治理時,可以根據不同的煙氣工況量身定做催化劑,滿足客戶的使用需求。并且催化劑配方和成型工藝的研發過程,加深了對催化劑微觀作用機理和成型工藝的了解和認識,為后續開發新型特種平板式SCR脫硝催化劑提供了十分寶貴的經驗,從而在相關領域的技術創新和發展中具有更大優勢。

  華電光大是由華北電力大學生物質發電成套設備國家工程實驗室核心團隊創辦的國家高新技術企業,華電光大不僅依托于華北電力大學,還經常與清華大學等高校合作,陸強認為,高新技術型企業的發展離不開技術的創新,而企業新產品新工藝的開發,需要先進的理論和技術作為支撐。華電光大與華北電力大學、清華大學、航天動力研究所、東南大學、瑞典皇家理工學院等研究單位建立了良好的產學研合作關系。

  在產學研聯合過程中,充分利用高校及科研院所的高科技人才、強大的研發能力和先進的實驗設施,與企業科研人員合作進行技術攻關和新產品開發,從而不斷提高企業的創新能力。并且,針對產品研發和應用過程中出現的問題,可以從更深層次上分析和解決,有助于技術的優化和創新。企業通過加強與高校的交流與合作,按照互惠互利的原則,將高校的技術優勢變為企業的市場優勢,從而不斷提高企業的創新能力,為企業帶來良好的社會效益及經濟效益。

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