2018年5月17-18日，由北極星環(huán)保網(wǎng)主辦的2018鋼鐵、焦化行業(yè)煙氣治理技術(shù)與應(yīng)用研討會(huì)在河北唐山召開,，400余位行業(yè)大咖為更好解決鋼鐵,、焦化行業(yè)煙氣治理問題獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。會(huì)上，華北電力大學(xué)生物質(zhì)發(fā)電成套設(shè)備國家工程實(shí)驗(yàn)室副主任陸強(qiáng)就大氣污染治理瓶頸、平板式脫硝催化劑等問題與我們進(jìn)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(fā)霧霾開始,，國家對大氣污染的治理步伐加快，一系列政策規(guī)劃密集出臺(tái),，大氣治理產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出前所未有的發(fā)展勢頭,。近十年來，國家出臺(tái)了一系列控制大氣污染物排放的政策和標(biāo)準(zhǔn),，涉及電力,、鋼鐵、水泥等各行各業(yè),，也加強(qiáng)了對污染物的監(jiān)測,、控制與治理。
2018年1月31日,，環(huán)保部新聞發(fā)言人劉友賓通報(bào)說,，為期5年的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(簡稱“大氣十條”)已全面實(shí)現(xiàn)，全國整體空氣質(zhì)量大幅改善,。盡管成績斐然,，但環(huán)保部(現(xiàn)改為生態(tài)環(huán)境部)大氣環(huán)境管理司司長劉炳江在環(huán)保部2月例行發(fā)布會(huì)上表示：“當(dāng)前大氣環(huán)境形勢依然嚴(yán)峻，大氣污染防治工作任重道遠(yuǎn),。S02,、NOx、煙粉塵,、VOCs等大氣污染物排放量仍然處于千萬噸級(jí)高位,，遠(yuǎn)超環(huán)境容量。實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)需要削減排放量50%以上,，減排任務(wù)尤為艱巨,。今年將在重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤┐髿馕廴疚锾貏e排放限值，實(shí)現(xiàn)深度治理,。在鋼鐵,、焦化行業(yè)開展超低排放改造重大工程。”
對此,，陸強(qiáng)表示,，當(dāng)前，國家大力治理環(huán)境污染問題,，全國都在進(jìn)行藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn),，我國大氣污染物治理已經(jīng)取得了較好的效果。但由于污染物整體基數(shù)大,，總體排放量依然較高,，還需繼續(xù)加強(qiáng)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(dāng)前我國的大氣污染治理，還面臨著哪些瓶頸,，陸強(qiáng)認(rèn)為主要包括以下幾個(gè)方面：
(1)能源結(jié)構(gòu),。能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀是我國大氣污染物治理避不開的重要原因，現(xiàn)階段,，我國能源正處于優(yōu)化期,，天然氣、核能及可再生能源消費(fèi)逐漸增加,，但原煤消費(fèi)仍是我國能源消費(fèi)的主體;
(2)執(zhí)法監(jiān)督,。國家及地方政府對大氣污染物的監(jiān)管力度還需進(jìn)一步加強(qiáng)，尤其是針對一些重污染企業(yè),，要進(jìn)行重點(diǎn)整治;
(3)技術(shù)研發(fā),。目前，我國多個(gè)行業(yè)都出臺(tái)了相關(guān)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn),。但由于不同行業(yè)的煙氣差異性大,，現(xiàn)有的污染物控制技術(shù)不能滿足所有行業(yè)的需求;并且對于一些中小型企業(yè)，高昂的治污成本也降低了企業(yè)的積極性,。因此亟待開發(fā)清潔,、高效、低成本,、適用于不同煙氣條件的新技術(shù),。
煙氣治理主戰(zhàn)場轉(zhuǎn)移
2014年9月,，國家發(fā)展改革委員會(huì)、環(huán)境保護(hù)部,、國家能源局聯(lián)合下發(fā)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)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?xì)廨啓C(jī)機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)，自此,，火電大氣污染物正式邁進(jìn)超凈排放,。2016年12月，環(huán)保部發(fā)布《關(guān)于實(shí)施工業(yè)污染源全面達(dá)標(biāo)排放計(jì)劃的通知》,，針對鋼鐵,、水泥、化等非電行業(yè)的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)也開始大幅提升,。目前絕大多數(shù)燃煤電廠已完成常規(guī)脫硫脫硝除塵改造,，未來大氣污染治理行業(yè)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(yè)煙氣治理兩個(gè)領(lǐng)域。陸強(qiáng)認(rèn)為目前非電行業(yè)技術(shù)遠(yuǎn)不及火電技術(shù)成熟,，非電行業(yè)大氣治理市場尚處于初級(jí)發(fā)展階段,，在此大背景下，非電行業(yè)將成為大氣污染治理的主戰(zhàn)場,。
陸強(qiáng)同時(shí)表示非電行業(yè)大氣污染治理包含各種工業(yè)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(yè)污染物持續(xù)減排，非電行業(yè)的污染物排放占比越來越大,。隨著大氣污染防治逐步轉(zhuǎn)向非電行業(yè),，加之國家政策的大力支持，非電領(lǐng)域的市場空間會(huì)逐漸擴(kuò)大,。
平板式SCR脫硝催化劑的應(yīng)用
大中型鍋爐煙氣脫硝多數(shù)采用選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù),，這是目前最成熟的煙氣脫硝技術(shù)，其核心在于SCR脫硝催化劑,。然而,，我國煙氣脫硝技術(shù)的研究開展得相對較晚，早期的SCR脫硝催化劑配方與生產(chǎn)線均為購買歐美和日本技術(shù),。近年來,，大量環(huán)保企業(yè)通過引進(jìn)消化吸收的方式也開發(fā)出了多種脫硝催化劑。然而，現(xiàn)在市面上的SCR催化劑,，多數(shù)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(nèi),，催化劑脫硝活性開始下降,，并發(fā)生可逆/不可逆中毒失活。
陸強(qiáng)提到,，不同行業(yè)的煙氣溫度和組成差別很大，中溫SCR脫硝催化劑的適用領(lǐng)域有限,，因此亟待開發(fā)針對不同煙氣的新型SCR脫硝催化劑,。例如，針對燃?xì)廨啓C(jī),、垃圾焚燒爐所排放的高溫(>500℃)煙氣,，需要開發(fā)高溫催化劑;針對鋼鐵、玻璃等行業(yè)所排放的低溫(<300℃)煙氣,，需要開發(fā)低溫催化劑;針對使用富砷煤的煙氣,，需要開發(fā)抗砷中毒催化劑;針對含有大量金屬的生物質(zhì)電廠、高堿煤電廠等,，需要開發(fā)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(fā)工作,，以滿足不同行業(yè)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(yīng)原理是相同的，只是結(jié)構(gòu)型式有所差別,，我國大規(guī)模使用的催化劑主要是蜂窩催化劑和平板催化劑,。陸強(qiáng)認(rèn)為：蜂窩狀催化劑的最大特點(diǎn)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(diǎn)同樣明顯,，一方面制備工藝復(fù)雜，工期長,，原材料耗量大,，導(dǎo)致催化劑單價(jià)較高;另一方面其在高灰煙氣中容易發(fā)生堵塞坍塌等問題，危害脫硝系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,。
他緊接著介紹到,，平板式催化劑結(jié)構(gòu)方面最大的優(yōu)點(diǎn)是采用不銹鋼篩板作為擔(dān)體，機(jī)械強(qiáng)度大,，不會(huì)造成催化劑的整體塌陷,，運(yùn)行安全穩(wěn)定;平板式催化劑具有大通道結(jié)構(gòu),，可以最大程度地避免灰堵塞，在運(yùn)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(tǒng)主要能耗來源于脫硝系統(tǒng)阻力引起的引風(fēng)機(jī)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(tǒng)的能耗最低,。
陸強(qiáng)表示，超強(qiáng)的機(jī)械性能和低能耗運(yùn)行,，使平板式催化劑能輕松應(yīng)對各種復(fù)雜的煙氣條件,，適用于各種電力及非電行業(yè)煙氣。因此我們認(rèn)為,，隨著國家對大氣污染物治理的重視,，越來來越多的工業(yè)煙氣都被納入治理范圍，平板式催化劑在其他復(fù)雜煙氣中的優(yōu)勢將進(jìn)一步得到體現(xiàn),，具有十分廣闊的應(yīng)用前景,。
獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)帶來的優(yōu)勢
隨著世界科技經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展，企業(yè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)在市場競爭中的重要性與日俱增,。我國煙氣脫硝技術(shù)的研究開展得相對較晚,，早期脫硝催化劑配方與生產(chǎn)線均為購買國外技術(shù)，生產(chǎn)成本居高不下,，脫硝催化劑價(jià)格昂貴,。技術(shù)創(chuàng)新很多都是采用“引進(jìn)-吸收-再引進(jìn)”的模式。然而不同行業(yè)煙氣性質(zhì)差異巨大,，引進(jìn)的脫硝催化劑配方及技術(shù)僅能用于特定工況的煙氣,。核心技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)處處受制于人，嚴(yán)重阻礙了企業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展,。
北京華電光大環(huán)境股份有限公司依托華北電力大學(xué)生物質(zhì)發(fā)電成套設(shè)備國家工程實(shí)驗(yàn)室的核心團(tuán)隊(duì),，進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。自主研發(fā)的系列化特種平板式SCR脫硝催化劑,，實(shí)現(xiàn)了催化劑關(guān)鍵配方以及連續(xù)生產(chǎn)工藝的突破,，形成了國內(nèi)唯一具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套技術(shù)和裝置，在多個(gè)行業(yè)獲得了大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。
陸強(qiáng)認(rèn)為擁有獨(dú)立的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),，主要優(yōu)勢體現(xiàn)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(shù)。當(dāng)面對非常規(guī)煙氣治理時(shí),，可以根據(jù)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(fā)過程,，加深了對催化劑微觀作用機(jī)理和成型工藝的了解和認(rèn)識(shí),，為后續(xù)開發(fā)新型特種平板式SCR脫硝催化劑提供了十分寶貴的經(jīng)驗(yàn)，從而在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展中具有更大優(yōu)勢,。
華電光大是由華北電力大學(xué)生物質(zhì)發(fā)電成套設(shè)備國家工程實(shí)驗(yàn)室核心團(tuán)隊(duì)創(chuàng)辦的國家高新技術(shù)企業(yè),，華電光大不僅依托于華北電力大學(xué)，還經(jīng)常與清華大學(xué)等高校合作,，陸強(qiáng)認(rèn)為,，高新技術(shù)型企業(yè)的發(fā)展離不開技術(shù)的創(chuàng)新,，而企業(yè)新產(chǎn)品新工藝的開發(fā),，需要先進(jìn)的理論和技術(shù)作為支撐。華電光大與華北電力大學(xué),、清華大學(xué),、航天動(dòng)力研究所、東南大學(xué),、瑞典皇家理工學(xué)院等研究單位建立了良好的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系,。
在產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合過程中，充分利用高校及科研院所的高科技人才,、強(qiáng)大的研發(fā)能力和先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)施,，與企業(yè)科研人員合作進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)和新產(chǎn)品開發(fā)，從而不斷提高企業(yè)的創(chuàng)新能力,。并且,，針對產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，可以從更深層次上分析和解決,，有助于技術(shù)的優(yōu)化和創(chuàng)新,。企業(yè)通過加強(qiáng)與高校的交流與合作，按照互惠互利的原則,，將高校的技術(shù)優(yōu)勢變?yōu)槠髽I(yè)的市場優(yōu)勢,，從而不斷提高企業(yè)的創(chuàng)新能力，為企業(yè)帶來良好的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益,。
