火電廠煙氣脫硝關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新
來(lái)源：中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè) 閱讀：2061 更新時(shí)間：2010-02-21 14:18摘要:燃煤煙氣中的氮氧化物（NOx）脫除，國(guó)際上主要采用SCR法，但SCR催化劑制備工藝技術(shù)是制約我國(guó)脫硝技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。對(duì)催化劑配方和成型工藝進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新研制的TZ型板式催化劑填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
關(guān)鍵詞:煙氣脫硝,SCR法,催化劑
氮氧化物包括N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，總稱NOx，是由含氮燃料煤炭、石油等的燃燒，或高溫下空氣中的氮?dú)馀c氧氣化合而成，主要來(lái)源于燃煤窯爐、工業(yè)生產(chǎn)及汽車的尾氣排放，其中NO、NO2是主要的大氣污染物。NO在大氣中易氧化生成NO2，其毒性是NO的4～5倍。NO2對(duì)人體危害很大，當(dāng)空氣中NO2的濃度達(dá)到150ppm以上時(shí)就會(huì)致人死亡。NO2會(huì)破壞大氣臭氧層，是引起光化學(xué)煙霧的主要物質(zhì)；與大氣中的水分結(jié)合使雨水酸化，造成建筑物和機(jī)械設(shè)備腐蝕、農(nóng)作物減產(chǎn)、河流污染，給工農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)巨大損失。
1 我國(guó)火電廠氮氧化物排放現(xiàn)狀
改革開放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)保持了較快的增長(zhǎng)速度，但同時(shí)又是以巨大的能源消耗為代價(jià)的，由此造成的環(huán)境污染是目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展亟待解決的重要問(wèn)題。我國(guó)是世界第一大煤炭生產(chǎn)國(guó)和第二大能源消費(fèi)國(guó)，電力生產(chǎn)以燃煤為主，火電廠燃煤量占全國(guó)煤炭消耗總量50%左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2007年底，我國(guó)火電廠NOx年排放量為838.3萬(wàn)噸，占全國(guó)總排放量的36%，居各行業(yè)第一。按照目前的發(fā)展速度，到2010年火電廠NOx年排放量將達(dá)到1011萬(wàn)噸，2015年將達(dá)1150萬(wàn)噸。按照火電行業(yè)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃的要求，到2010年需要削減NOx298萬(wàn)噸、2015年需要削減480萬(wàn)噸，減排壓力巨大。
2 我國(guó)火電廠NOX控制技術(shù)現(xiàn)狀
作為最主要的固定排放源的火電廠燃煤機(jī)組，在NOx控制措施方面主要有：低氮燃燒（LNB）技術(shù)、選擇性非催化還原（SNCR）技術(shù)和選擇性催化還原（SCR）技術(shù)。國(guó)外對(duì)NOX進(jìn)行嚴(yán)格控制已有20多年的歷史，而我國(guó)才剛剛起步，目前主要依賴于傳統(tǒng)的LNB技術(shù)控制手段。
LNB技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自行設(shè)計(jì)、自行制造和自行安裝調(diào)試，但是，其NOx排放濃度難以達(dá)到更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
SNCR法投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，但對(duì)煙氣工況負(fù)荷變化的適應(yīng)性很差，操作要求較高，脫硝率較低。因此，該技術(shù)只在NOx控制的初級(jí)階段有應(yīng)用，在實(shí)行更嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)的西方國(guó)家，很少采用此方法。
自20世紀(jì)70年代后期第一臺(tái)SCR裝置投入應(yīng)用后，SCR法就以脫硝效率高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、產(chǎn)物無(wú)二次污染等特點(diǎn)，成為國(guó)際上技術(shù)較成熟、應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)。到2002年，SCR裝置占煙氣脫硝總裝機(jī)容量的比例在日本為93％、德國(guó)為95％。SCR技術(shù)在我國(guó)尚處于引進(jìn)、消化吸收和初步應(yīng)用階段，SCR法煙氣脫硝的關(guān)鍵技術(shù)—催化劑工藝制備技術(shù)和氨噴射混合技術(shù)均掌握在少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家手中，是制約我國(guó)脫硝技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要瓶頸。我國(guó)首臺(tái)SCR裝置于20世紀(jì)90年代投入應(yīng)用，到2007年底，已建成的煙氣脫硝裝置只有26臺(tái)（套），總裝機(jī)容量為1125萬(wàn)kW，只占我國(guó)火電廠總裝機(jī)容量的2％，且主要依賴進(jìn)口，其昂貴的價(jià)格極大地提高了火電廠環(huán)保投入的成本。
3 取得的階段性研究成果
（1）TZ型SCR板式催化劑
在國(guó)家863計(jì)劃“中小型鍋爐NOX控制技術(shù)與應(yīng)用示范”和國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃“工業(yè)鍋爐潔凈干法聯(lián)合減排系統(tǒng)技術(shù)”等課題研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)SCR催化劑原料配方進(jìn)行完善和優(yōu)化，并將預(yù)處理技術(shù)和半干法壓制技術(shù)相結(jié)合，在催化劑成型工藝技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)的“TZ型板式SCR催化劑制備技術(shù)”成果達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，“TZ型板式催化劑”填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
（2）SCR煙氣脫硝裝置
SCR裝置采用了TZ型SCR板式催化劑制備技術(shù)、引射噴氨混合技術(shù)、SCR控制技術(shù)和渦流預(yù)除塵技術(shù)，使整個(gè)SCR系統(tǒng)具有高效、穩(wěn)定、低成本等優(yōu)點(diǎn)，在保證高脫硝率、低氨逃逸率的同時(shí)，有效降低了系統(tǒng)投資和運(yùn)行成本，具備了與國(guó)外同類產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力，可代替進(jìn)口。
4 與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的比較
TZ型板式催化劑運(yùn)用于SCR脫硝裝置中時(shí)，因?yàn)閹缀螐澖巧伲w灰易通過(guò)，耐磨蝕性強(qiáng)，所以更加適合我國(guó)火電廠的以燃煤為主、煤種多、煤質(zhì)復(fù)雜、灰分高的國(guó)情。經(jīng)有關(guān)檢測(cè)中心檢測(cè)，脫硝效率為86%，NOx排放濃度為70.6mg/m3，可用于新、改、擴(kuò)建煙氣脫硝工程。
（1）TZ型板式催化劑
TZ型板式催化劑采用了以部分國(guó)產(chǎn)工業(yè)鈦白粉制備中間體代替進(jìn)口鈦白粉載體的配方優(yōu)化技術(shù)；二次顆粒的預(yù)處理技術(shù)和半干水分壓制成型技術(shù)。與國(guó)外先進(jìn)水平的同類催化劑相比，TZ型板式催化劑在保證脫硝性能的同時(shí)，提高了催化劑的使用壽命，其成本與國(guó)外產(chǎn)品相比降低了33%。
（2）SCR脫硝裝置
SCR脫硝裝置的核心元件—催化劑，采用TZ型板式催化劑；噴氨及混合裝置，采用了自主研發(fā)的將噴氨與混合裝置集成在一起的引射噴氨混合裝置。SCR脫硝裝置在保證脫硝效率、氨逃逸率和系統(tǒng)阻力等主要性能指標(biāo)的同時(shí)，系統(tǒng)投資與國(guó)際先進(jìn)水平相比降低了55%。
5 結(jié)語(yǔ)
SCR裝置和TZ型板式催化劑提升了國(guó)產(chǎn)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力，使我國(guó)在SCR技術(shù)與裝備領(lǐng)域取得重大突破，打破了國(guó)外的技術(shù)壟斷，為我國(guó)火電行業(yè)氮氧化物排放新標(biāo)準(zhǔn)的制定、SCR技術(shù)的推廣應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)火電行業(yè)節(jié)能減排的目標(biāo)提供了有力的技術(shù)支撐；對(duì)加快我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進(jìn)我國(guó)環(huán)保機(jī)械產(chǎn)業(yè)升級(jí)、增強(qiáng)整體技術(shù)水平和提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。
參考文獻(xiàn)：
[1] 張強(qiáng).燃煤電站SCR煙氣脫硝技術(shù)及工程應(yīng)用[Ｍ].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2007.
[2] 蘇亞欣，毛玉如，徐璋.燃煤氮氧化物排放控制技術(shù)[Ｍ].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2005.
[3] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)部.中國(guó)火電廠氮氧化物排放控制技術(shù)方案研究總報(bào)告[Ｒ]， 2008.
