火電廠煙氣脫硝關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新
來源：中國環(huán)保產(chǎn)業(yè) 閱讀：2024 更新時間：2010-02-21 14:18摘要:燃煤煙氣中的氮氧化物（NOx）脫除，國際上主要采用SCR法，但SCR催化劑制備工藝技術(shù)是制約我國脫硝技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。對催化劑配方和成型工藝進行優(yōu)化和創(chuàng)新研制的TZ型板式催化劑填補了國內(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氣與氧氣化合而成，主要來源于燃煤窯爐、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對人體危害很大，當(dāng)空氣中NO2的濃度達到150ppm以上時就會致人死亡。NO2會破壞大氣臭氧層，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)境帶來巨大損失。
1 我國火電廠氮氧化物排放現(xiàn)狀
改革開放以來，我國經(jīng)濟保持了較快的增長速度，但同時又是以巨大的能源消耗為代價的，由此造成的環(huán)境污染是目前我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展亟待解決的重要問題。我國是世界第一大煤炭生產(chǎn)國和第二大能源消費國，電力生產(chǎn)以燃煤為主，火電廠燃煤量占全國煤炭消耗總量50%左右。據(jù)統(tǒng)計，到2007年底，我國火電廠NOx年排放量為838.3萬噸，占全國總排放量的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年排放量將達到1011萬噸，2015年將達1150萬噸。按照火電行業(yè)環(huán)境保護規(guī)劃的要求，到2010年需要削減NOx298萬噸、2015年需要削減480萬噸，減排壓力巨大。
2 我國火電廠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)。國外對NOX進行嚴格控制已有20多年的歷史，而我國才剛剛起步，目前主要依賴于傳統(tǒng)的LNB技術(shù)控制手段。
LNB技術(shù)在我國已經(jīng)實現(xiàn)了自行設(shè)計、自行制造和自行安裝調(diào)試，但是，其NOx排放濃度難以達到更嚴格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
SNCR法投資和運行費用較低，但對煙氣工況負荷變化的適應(yīng)性很差，操作要求較高，脫硝率較低。因此，該技術(shù)只在NOx控制的初級階段有應(yīng)用，在實行更嚴格排放標(biāo)準(zhǔn)的西方國家，很少采用此方法。
自20世紀70年代后期第一臺SCR裝置投入應(yīng)用后，SCR法就以脫硝效率高、運行穩(wěn)定可靠、產(chǎn)物無二次污染等特點，成為國際上技術(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容量的比例在日本為93％、德國為95％。SCR技術(shù)在我國尚處于引進、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)達國家手中，是制約我國脫硝技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要瓶頸。我國首臺SCR裝置于20世紀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（套），總裝機容量為1125萬kW，只占我國火電廠總裝機容量的2％，且主要依賴進口，其昂貴的價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
在國家863計劃“中小型鍋爐NOX控制技術(shù)與應(yīng)用示范”和國家科技攻關(guān)計劃“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SCR催化劑原料配方進行完善和優(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)上進行創(chuàng)新研發(fā)的“TZ型板式SCR催化劑制備技術(shù)”成果達國際先進水平，“TZ型板式催化劑”填補了國內(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SCR系統(tǒng)具有高效、穩(wěn)定、低成本等優(yōu)點，在保證高脫硝率、低氨逃逸率的同時，有效降低了系統(tǒng)投資和運行成本，具備了與國外同類產(chǎn)品競爭的實力，可代替進口。
4 與國內(nèi)外同類產(chǎn)品的比較
TZ型板式催化劑運用于SCR脫硝裝置中時，因為幾何彎角少，飛灰易通過，耐磨蝕性強，所以更加適合我國火電廠的以燃煤為主、煤種多、煤質(zhì)復(fù)雜、灰分高的國情。經(jīng)有關(guān)檢測中心檢測，脫硝效率為86%，NOx排放濃度為70.6mg/m3，可用于新、改、擴建煙氣脫硝工程。
（1）TZ型板式催化劑
TZ型板式催化劑采用了以部分國產(chǎn)工業(yè)鈦白粉制備中間體代替進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)。與國外先進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，提高了催化劑的使用壽命，其成本與國外產(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，系統(tǒng)投資與國際先進水平相比降低了55%。
5 結(jié)語
SCR裝置和TZ型板式催化劑提升了國產(chǎn)技術(shù)的競爭力，使我國在SCR技術(shù)與裝備領(lǐng)域取得重大突破，打破了國外的技術(shù)壟斷，為我國火電行業(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；對加快我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進我國環(huán)保機械產(chǎn)業(yè)升級、增強整體技術(shù)水平和提高國際競爭力具有重要意義。
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