低溫脫硝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1、脫硝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1低溫脫硝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.1 低溫SCR脫硝技術(shù)及對(duì)比1.1.1 低溫SCR脫硝技術(shù)工藝流程低溫SCR技術(shù)是O2和催化劑存在的條件下，在120300溫度窗口內(nèi)，用還原劑NH3 將煙氣中的NOx 還原為N2和H2O，反應(yīng)原理如下：低溫SCR反應(yīng)器一般布置在脫硫裝置和除灰裝置之后，煙氣不需要加熱，通過(guò)反應(yīng)器的煙氣具有低溫、低硫和低塵的特性。系統(tǒng)由氨儲(chǔ)罐、氨蒸發(fā)器、氨緩沖罐、稀釋風(fēng)機(jī)、氨/空氣混合器、噴氨格柵、混合單元和催化劑組成，工藝流程如圖1所示。氨水或液氨經(jīng)蒸發(fā)器轉(zhuǎn)化為NH3，經(jīng)氨緩沖罐，在氨/空氣混合器內(nèi)稀釋，再經(jīng)噴氨格柵噴入煙道，與煙氣均勻混合，并在低

2、溫SCR反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)將NOx去除。1.1.2 低溫SCR脫硝技術(shù)與中溫SCR脫硝技術(shù)對(duì)比1.1.3 低溫SCR脫硝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)1、低溫脫硝催化劑的反應(yīng)溫度在120300，可以應(yīng)用在工業(yè)鍋爐、水泥玻璃窯爐、冶金鋼鐵燒結(jié)爐、石化催化裂解爐和化工與酸洗設(shè)備等領(lǐng)域，可處理高濃淡度氮氧化物煙氣(1500mg/Nm3以上)，有廣泛的應(yīng)用前景;2、布置在鍋爐的尾部煙道，無(wú)需對(duì)鍋爐本體做改動(dòng)，低溫脫硝的吸收塔體積小，安裝簡(jiǎn)便，占地面積小。因此，脫硝裝置總體成本可大幅度下降;3、由于其位于除塵裝置之后，因此煙氣具有低溫、低塵(或低硫)的特性，解決了催化劑的堵塞、磨損等問(wèn)題，維護(hù)成本降低，使用壽命提高;4、

3、減輕飛灰中的K、Na、Ca、As等微量元素對(duì)催化劑的污染或中毒，若在脫硫之后還可緩解SO2引起的催化劑失活等問(wèn)題;1.1.4 低溫SCR脫硝技術(shù)的缺點(diǎn)1、受二氧化硫的影響較為明顯，在低溫下二氧化硫與水、氨氣容易形成粘稠的銨鹽，附著在催化劑上，造成催化劑的中毒失活。影響催化劑性能;2、低溫脫硝的催化劑對(duì)灰塵和含硫量有較嚴(yán)格的要求，針對(duì)燃煤鍋爐，其吸收塔只能布置在脫硫后，需要對(duì)煙氣進(jìn)行再熱，增加了能量消耗和設(shè)備投資;3、目前應(yīng)用工程案例較少，應(yīng)用工藝需繼續(xù)開(kāi)發(fā)完善。2低溫催化劑現(xiàn)狀2.1 低溫脫硝國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀2.1.1 國(guó)內(nèi)低溫SCR脫硝技術(shù)主要方法完成煙氣治理目標(biāo) 低溫脫硝勢(shì)在必行(1)方

4、信立華低溫SCR技術(shù)北京方信立華科技有限公司與北京工業(yè)大學(xué)建立長(zhǎng)期合作關(guān)系，何洪教授團(tuán)隊(duì)與北京方信立華科技有限公司合作解決低溫SCR催化劑在低溫高硫煙氣脫硝應(yīng)用的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多年努力，成功研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“方信”牌低溫SCR脫硝催化劑，屬于釩鈦體系催化劑。該技術(shù)大幅拓寬了SCR脫硝催化劑的常規(guī)治理溫區(qū)，將治理溫區(qū)從300-400拓寬至160-400。目前，“方信”牌低溫SCR脫硝催化劑已成功應(yīng)用于諸如云南鈦業(yè)集團(tuán)、廣州鋼鐵、湖北益泰藥業(yè)、寶鋼湛江鋼鐵有限公司等大型行業(yè)龍頭企業(yè)的脫硝工程，并取得了良好的效果。(2)合肥晨晰低溫SCR技術(shù)合肥晨晰環(huán)保工程有限公司與合肥工業(yè)大學(xué)建立長(zhǎng)期合作關(guān)系

5、，擁有一批環(huán)境治理領(lǐng)域的技術(shù)專家和可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，秉承自主創(chuàng)新的理念，成功研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型Mn/FA-PG低溫SCR催化劑，屬于非釩系催化劑，整個(gè)SCR工藝溫度范圍寬、適用于180300。并與山東鐵雄新沙能源有限公司簽訂了150萬(wàn)噸焦?fàn)t煙氣中低溫SCR脫硝工程總承包合同。(3)上海瀚昱低溫SCR技術(shù)瀚昱公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)合作建立長(zhǎng)期合作關(guān)系，研發(fā)、設(shè)計(jì)并制造均質(zhì)的MeOx-CoOx(CeOx) /TiO2蜂窩催化劑和堆垛式棒狀催化劑，屬于非釩系催化劑，應(yīng)用于低溫SCR脫硝項(xiàng)目中。催化劑的適應(yīng)溫度為130260。脫硝效率60%90%，并已在玻璃窯和石油化工領(lǐng)域擁有工程應(yīng)

6、用業(yè)績(jī)。(4)華元科技低溫SCR技術(shù)內(nèi)蒙古華元科技有限公司生產(chǎn)的脫硝催化劑屬于非釩系催化劑，使用窗口溫度為120-420，并已有低溫SCR(玻璃窯)脫硝催化劑中試應(yīng)用案例。(5)中能國(guó)信低溫SCR技術(shù)中能國(guó)信(北京)科技發(fā)展有限公司與清華大學(xué)材料學(xué)院達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議，合作開(kāi)發(fā)擁有全部自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低溫蜂窩型和低溫泡沫型SCR脫硝催化劑生產(chǎn)技術(shù)，屬于釩鈦體系催化劑。中能國(guó)信(北京)科技發(fā)展有限公司與北京金隅集團(tuán)下屬金隅紅樹(shù)林環(huán)保技術(shù)有限責(zé)任公司一起于2014年7月開(kāi)始了在水泥窯低溫SCR脫硝上的探索并已取得成功。2.1.2 國(guó)內(nèi)低溫SCR脫硝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)低溫SCR工藝最為核心的問(wèn)題是低溫催化劑的

7、研制和其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。能夠適合SCR尾部布置和其他低溫應(yīng)用的需要，同時(shí)又可以減少對(duì)煙氣進(jìn)行再加熱，能夠高效脫除煙氣中的NOx，這就必然要求催化劑的活性溫度窗口在120-300之間有較高的脫硝效率。低溫催化劑需要解決兩個(gè)問(wèn)題，一是在低溫時(shí)有較高的活性，二是較好的抗SO2和H2O效果。國(guó)內(nèi)最早致力于低溫SCR工業(yè)脫硝技術(shù)探索研究的是北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院化學(xué)化工系何洪教授，自2003年開(kāi)始，他以解決非電力行業(yè)脫硝問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，以低溫SCR催化材料為突破口，充分挖掘國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)理念，經(jīng)歷近十年不懈努力，終于開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、脫硝效率高、工程造價(jià)和運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于中高溫SCR催化脫硝技術(shù)的低

8、溫SCR工業(yè)脫硝技術(shù)。2012年1月份，由康恩貝集團(tuán)和一些個(gè)人投資者投資，以北京工業(yè)大學(xué)的低溫SCR催化劑生產(chǎn)技術(shù)為核心，北京方信立華科技有限公司在北京成立，經(jīng)過(guò)多年努力，成功研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“方信”牌低溫SCR脫硝催化劑，屬于釩鈦體系催化劑。該公司建設(shè)有一條低溫SCR催化劑生產(chǎn)線和低溫SCR催化工程技術(shù)中試實(shí)驗(yàn)基地，并開(kāi)始向工業(yè)脫硝市場(chǎng)提供低溫SCR催化劑。目前，該公司正在開(kāi)發(fā)與低溫SCR催化劑相適應(yīng)的工業(yè)低溫脫硝技術(shù)，并已經(jīng)在玻璃、鋼鐵、冶金、化工、焦化、垃圾焚燒領(lǐng)域有相關(guān)的應(yīng)用業(yè)績(jī)。盡管何洪教授團(tuán)隊(duì)在低溫SCR催化劑研發(fā)方面獲得了令業(yè)內(nèi)十分關(guān)注的成績(jī)，得到了工作溫度低至160的高

9、效低溫SCR催化劑，但將其用于燃煤工業(yè)鍋爐或其他含硫煙氣的脫硝時(shí)遭遇到了一個(gè)必須克服的障礙。目前何洪教授團(tuán)隊(duì)正與北京方信立華科技有限公司合作解決低溫SCR催化劑在低溫高硫煙氣脫硝應(yīng)用的問(wèn)題，正在開(kāi)展的工作包括研究在低溫SCR催化床層中ABS生成情況以及對(duì)SCR催化劑的傷害程度，研究煙氣條件ABS生成SCR催化劑失效的規(guī)律，研究低溫SCR催化脫硝設(shè)備的運(yùn)行條件、控制方式、反應(yīng)器設(shè)計(jì)優(yōu)化、SCR與脫硫除塵設(shè)備的耦合和低溫SCR催化劑的原位再生技術(shù)。繼往開(kāi)來(lái)，他們將從催化材料、SCR脫硝工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備優(yōu)化和原位再生技術(shù)出發(fā)，開(kāi)發(fā)適合我國(guó)工業(yè)鍋(窯)爐污染物排放控制的低溫高硫煙氣脫硝技術(shù)，以更進(jìn)一步為

10、解決我國(guó)大氣污染難題貢獻(xiàn)新契機(jī)。2012年12月份，何洪教授的學(xué)生霍昱與清華大學(xué)材料學(xué)院達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議，成立了中能國(guó)信(北京)科技發(fā)展有限公司，合作開(kāi)發(fā)擁有低溫蜂窩型和低溫泡沫型SCR脫硝催化劑生產(chǎn)技術(shù)，公司的低溫SCR脫硝催化劑也屬于釩鈦體系催化劑。并與北京金隅集團(tuán)下屬金隅紅樹(shù)林環(huán)保技術(shù)有限責(zé)任公司一起于2014年7月開(kāi)始了在水泥窯低溫SCR脫硝上的探索并已取得成功。從2014年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)開(kāi)始涌現(xiàn)一批以錳系催化劑為研究方向的一批公司，主要有上海瀚昱環(huán)保材料有限公司、合肥晨晰環(huán)保工程有限公司、內(nèi)蒙古華元科技有限公司，并已經(jīng)取得一定的低溫應(yīng)用業(yè)績(jī)。除了以上幾家公司在低溫催化劑領(lǐng)域取得一定成就外

11、，中節(jié)能六合天融、江蘇龍?jiān)?、重慶遠(yuǎn)達(dá)、浙江才府環(huán)保、北京寶塔三聚、廊坊晉盛節(jié)能、武漢大富、襄陽(yáng)先天下環(huán)保等公司都在進(jìn)行低溫催化劑研發(fā)攻關(guān)工作。截止到目前，沒(méi)有相關(guān)的應(yīng)用業(yè)績(jī)。未來(lái)的低溫催化劑研究方向必定朝著更低的溫度段跟進(jìn)，滿足多種溫度要求;適合更多煙氣工況條件滿足復(fù)雜煙氣特性的方向發(fā)展，尋求提高效率、降低造價(jià)和運(yùn)行成本的的途徑，可以滿足非電力行業(yè)的工業(yè)鍋(窯)爐設(shè)備的煙氣脫硝要求。2.2 國(guó)外現(xiàn)狀2.2.1 國(guó)外SCR低溫脫硝技術(shù)主要方法(1)殼牌Shell低溫脫硝技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的研究，殼牌公司(Shell)于20世紀(jì)90年代開(kāi)發(fā)出了低溫DeNOx系統(tǒng)(SDS) ，它包括一種專有的V/Ti顆粒

12、狀催化劑和一個(gè)低壓降的側(cè)流反應(yīng)器(LFR)。典型的商業(yè)應(yīng)用級(jí) SDS，操作溫度在120350;空速在250040000/ h;可以在很小的氨逃逸率下達(dá)到高于95 %的NOx轉(zhuǎn)化率。Shell低溫脫硝系統(tǒng)工程應(yīng)用節(jié)選見(jiàn)表2。Shell低溫脫硝系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)有安裝實(shí)踐，2005年初，柳州化工股份有限公司采購(gòu)了CRI 三套脫硝系統(tǒng)，使用的溫度分別是137，164，290。在南京某己內(nèi)酰胺廠也有一套CRI 脫硝系統(tǒng)在運(yùn)行。2010年3月寧波萬(wàn)華安裝一套氣液焚燒裝置的尾氣處理，同年7月又安裝尾氣流量這12455Nm3/h硝酸尾氣處理;2010年5月，湖北華強(qiáng)年產(chǎn)6萬(wàn)噸的硝酸項(xiàng)目的尾氣處理，尾氣中的氮氧化物排

13、放均遠(yuǎn)低于國(guó)家即將執(zhí)行的300mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)。(2)奧地利Ceram低溫脫硝技術(shù)Ceram的催化劑的采用的也是V-Ti體系，其中V含量在0到3%之間，催化劑的活性溫度在150-550之間。從1990開(kāi)始Ceram從事的低溫脫硝項(xiàng)目包括垃圾發(fā)電，乙烯裂解爐，硝酸廠，天然氣燃汽輪機(jī)等。溫度最低的是1995年的Wuppertal項(xiàng)目，催化劑的反應(yīng)溫度是150。其中以城市垃圾和醫(yī)用垃圾，化學(xué)殘留物等垃圾爐的尾氣SCR處理最多，另外也有少量的少量乙烯裂解爐，硝酸廠，天然氣燃汽輪機(jī)等低溫SCR項(xiàng)目。2.2.2 國(guó)外SCR低溫脫硝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)從國(guó)外開(kāi)始應(yīng)用SCR法脫硝技術(shù)以來(lái)，將低溫SCR技術(shù)應(yīng)用于燃煤電

14、廠，由于煙氣濕法脫硫之后，煙氣的溫度只有70-80，所以要想在電廠FGD之后安裝低溫SCR裝置，對(duì)催化劑的溫度活性溫度要求很高，如果煙氣的溫度不能達(dá)到催化劑的要求，則需要另外將催化劑預(yù)熱，又增加了SCR脫硝的運(yùn)行成本。干法和半干法脫硫之后煙氣溫度相對(duì)較高，但是干法和半干法脫硫不能應(yīng)用于300MW以上的鍋爐，所以開(kāi)發(fā)適合干法和半干法脫硫工藝之后的低溫SCR催化劑將有很好的應(yīng)用意義，應(yīng)用的主要領(lǐng)域主要在無(wú)硫和煙氣量相對(duì)較小的鍋爐、窯爐、燃?xì)廨啓C(jī)、硝酸廠和垃圾焚燒廠等。3 低溫SCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用低溫SCR催化脫硝技術(shù)的應(yīng)用是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，面臨著眾多應(yīng)用領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)目前從事低溫SCR脫硝技術(shù)推廣

15、的環(huán)保公司有多家，主要包括方信立華、合肥晨晰、上海瀚昱、華元科技、中能國(guó)信等。目前國(guó)內(nèi)低溫脫硝市場(chǎng)尚未全面啟動(dòng)，在工程上主要應(yīng)用在玻璃、化工、焦化、垃圾焚燒領(lǐng)域，應(yīng)用工程數(shù)目不多。從方信立華立華2015年上半年合同簽署情況來(lái)看：隨著焦化行業(yè)低溫脫硝市場(chǎng)的釋放，2015年3月25日，該公司喜獲世界首條焦?fàn)t煙氣脫硝與世界單筆低溫SCR脫硝催化劑采購(gòu)量最大的寶鋼湛江鋼鐵有限公司焦?fàn)t煙氣凈化設(shè)施EP項(xiàng)目低溫SCR脫硝催化劑設(shè)備采購(gòu)合同，合同額在1500萬(wàn)元左右，此外還獲得山東鐵雄新沙焦化脫硝工程合同，合同額在600萬(wàn)元左右;玻璃行業(yè)的合同額在600萬(wàn)元左右;化工行業(yè)的合同額在500萬(wàn)元左右;此外與南京江北垃圾焚燒發(fā)電廠的示范工程項(xiàng)目合作也在如火如荼進(jìn)行中。從合肥晨晰環(huán)保工程有限公司合同簽署情況來(lái)看：