火電廠煙氣脫硝關鍵技術的優化創新
來源：中國環保產業 閱讀：1906 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是制約我國脫硝技術產業化的瓶頸。對催化劑配方和成型工藝進行優化和創新研制的TZ型板式催化劑填補了國內空白。
關鍵詞: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、工業生產及汽車的尾氣排放，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，是引起光化學煙霧的主要物質；與大氣中的水分結合使雨水酸化，造成建筑物和機械設備腐蝕、農作物減產、河流污染，給工農業和生態環境帶來巨大損失。
1 我國火電廠氮氧化物排放現狀
改革開放以來，我國經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，由此造成的環境污染是目前我國經濟可持續發展亟待解決的重要問題。我國是世界第一大煤炭生產國和第二大能源消費國，電力生產以燃煤為主，火電廠燃煤量占全國煤炭消耗總量50%左右。據統計，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%，居各行業第一。按照目前的發展速度，到2010年火電廠NOx年排放量將達到1011萬噸，2015年將達1150萬噸。按照火電行業環境保護規劃的要求，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控制技術現狀
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、選擇性非催化還原（SNCR）技術和選擇性催化還原（SCR）技術。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的LNB技術控制手段。
LNB技術在我國已經實現了自行設計、自行制造和自行安裝調試，但是，其NOx排放濃度難以達到更嚴格的排放標準。
SNCR法投資和運行費用較低，但對煙氣工況負荷變化的適應性很差，操作要求較高，脫硝率較低。因此，該技術只在NOx控制的初級階段有應用，在實行更嚴格排放標準的西方國家，很少采用此方法。
自20世紀70年代后期第一臺SCR裝置投入應用后，SCR法就以脫硝效率高、運行穩定可靠、產物無二次污染等特點，成為國際上技術較成熟、應用最廣泛的煙氣脫硝技術。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技術在我國尚處于引進、消化吸收和初步應用階段，SCR法煙氣脫硝的關鍵技術—催化劑工藝制備技術和氨噴射混合技術均掌握在少數發達國家手中，是制約我國脫硝技術產業化發展的主要瓶頸。我國首臺SCR裝置于20世紀90年代投入應用，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控制技術與應用示范”和國家科技攻關計劃“工業鍋爐潔凈干法聯合減排系統技術”等課題研究成果的基礎上，對SCR催化劑原料配方進行完善和優化，并將預處理技術和半干法壓制技術相結合，在催化劑成型工藝技術上進行創新研發的“TZ型板式SCR催化劑制備技術”成果達國際先進水平，“TZ型板式催化劑”填補了國內空白。
（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、引射噴氨混合技術、SCR控制技術和渦流預除塵技術，使整個SCR系統具有高效、穩定、低成本等優點，在保證高脫硝率、低氨逃逸率的同時，有效降低了系統投資和運行成本，具備了與國外同類產品競爭的實力，可代替進口。
4 與國內外同類產品的比較
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、煤質復雜、灰分高的國情。經有關檢測中心檢測，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工業鈦白粉制備中間體代替進口鈦白粉載體的配方優化技術；二次顆粒的預處理技術和半干水分壓制成型技術。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、氨逃逸率和系統阻力等主要性能指標的同時，系統投資與國際先進水平相比降低了55%。
5 結語
SCR裝置和TZ型板式催化劑提升了國產技術的競爭力，使我國在SCR技術與裝備領域取得重大突破，打破了國外的技術壟斷，為我國火電行業氮氧化物排放新標準的制定、SCR技術的推廣應用和實現火電行業節能減排的目標提供了有力的技術支撐；對加快我國環保產業結構調整、促進我國環保機械產業升級、增強整體技術水平和提高國際競爭力具有重要意義。
參考文獻：
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