低溫脫硝技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、脫硝技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1低溫脫硝技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1 低溫SCR脫硝技術及對比1.1.1 低溫SCR脫硝技術工藝流程低溫SCR技術是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，反應原理如下：低溫SCR反應器一般布置在脫硫裝置和除灰裝置之后，煙氣不需要加熱，通過反應器的煙氣具有低溫、低硫和低塵的特性。系統(tǒng)由氨儲罐、氨蒸發(fā)器、氨緩沖罐、稀釋風機、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反應器內(nèi)發(fā)生還原反應將NOx去除。1.1.2 低溫SCR脫硝技術與中溫SCR脫硝技術對比1.1.3 低溫SCR脫硝技術的優(yōu)點1、低溫脫硝催化劑的反應溫度在120300，可以應用在工業(yè)鍋爐、水泥玻璃窯爐、冶金鋼鐵燒結爐、石化催化裂解爐和化工與酸洗設備等領域，可處理高濃淡度氮氧化物煙氣(1500mg/Nm3以上)，有廣泛的應用前景;2、布置在鍋爐的尾部煙道，無需對鍋爐本體做改動，低溫脫硝的吸收塔體積小，安裝簡便，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、磨損等問題，維護成本降低，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題;1.1.4 低溫SCR脫硝技術的缺點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灰塵和含硫量有較嚴格的要求，針對燃煤鍋爐，其吸收塔只能布置在脫硫后，需要對煙氣進行再熱，增加了能量消耗和設備投資;3、目前應用工程案例較少，應用工藝需繼續(xù)開發(fā)完善。2低溫催化劑現(xiàn)狀2.1 低溫脫硝國內(nèi)現(xiàn)狀2.1.1 國內(nèi)低溫SCR脫硝技術主要方法完成煙氣治理目標 低溫脫硝勢在必行(1)方

4、信立華低溫SCR技術北京方信立華科技有限公司與北京工業(yè)大學建立長期合作關系，何洪教授團隊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用的問題。經(jīng)過多年努力，成功研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的“方信”牌低溫SCR脫硝催化劑，屬于釩鈦體系催化劑。該技術大幅拓寬了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用于諸如云南鈦業(yè)集團、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技術合肥晨晰環(huán)保工程有限公司與合肥工業(yè)大學建立長期合作關系

5、，擁有一批環(huán)境治理領域的技術專家和可持續(xù)發(fā)展的技術開發(fā)團隊，秉承自主創(chuàng)新的理念，成功研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的新型Mn/FA-PG低溫SCR催化劑，屬于非釩系催化劑，整個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150萬噸焦爐煙氣中低溫SCR脫硝工程總承包合同。(3)上海瀚昱低溫SCR技術瀚昱公司研發(fā)團隊與浙江大學合作建立長期合作關系，研發(fā)、設計并制造均質(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，應用于低溫SCR脫硝項目中。催化劑的適應溫度為130260。脫硝效率60%90%，并已在玻璃窯和石油化工領域擁有工程應

6、用業(yè)績。(4)華元科技低溫SCR技術內(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)脫硝催化劑中試應用案例。(5)中能國信低溫SCR技術中能國信(北京)科技發(fā)展有限公司與清華大學材料學院達成戰(zhàn)略合作協(xié)議，合作開發(fā)擁有全部自主知識產(chǎn)權的低溫蜂窩型和低溫泡沫型SCR脫硝催化劑生產(chǎn)技術，屬于釩鈦體系催化劑。中能國信(北京)科技發(fā)展有限公司與北京金隅集團下屬金隅紅樹林環(huán)保技術有限責任公司一起于2014年7月開始了在水泥窯低溫SCR脫硝上的探索并已取得成功。2.1.2 國內(nèi)低溫SCR脫硝技術發(fā)展趨勢低溫SCR工藝最為核心的問題是低溫催化劑的

7、研制和其結構設計。能夠適合SCR尾部布置和其他低溫應用的需要，同時又可以減少對煙氣進行再加熱，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問題，一是在低溫時有較高的活性，二是較好的抗SO2和H2O效果。國內(nèi)最早致力于低溫SCR工業(yè)脫硝技術探索研究的是北京工業(yè)大學環(huán)境與能源工程學院化學化工系何洪教授，自2003年開始，他以解決非電力行業(yè)脫硝問題為出發(fā)點，以低溫SCR催化材料為突破口，充分挖掘國內(nèi)外先進技術理念，經(jīng)歷近十年不懈努力，終于開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權、脫硝效率高、工程造價和運行成本遠低于中高溫SCR催化脫硝技術的低

8、溫SCR工業(yè)脫硝技術。2012年1月份，由康恩貝集團和一些個人投資者投資，以北京工業(yè)大學的低溫SCR催化劑生產(chǎn)技術為核心，北京方信立華科技有限公司在北京成立，經(jīng)過多年努力，成功研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的“方信”牌低溫SCR脫硝催化劑，屬于釩鈦體系催化劑。該公司建設有一條低溫SCR催化劑生產(chǎn)線和低溫SCR催化工程技術中試實驗基地，并開始向工業(yè)脫硝市場提供低溫SCR催化劑。目前，該公司正在開發(fā)與低溫SCR催化劑相適應的工業(yè)低溫脫硝技術，并已經(jīng)在玻璃、鋼鐵、冶金、化工、焦化、垃圾焚燒領域有相關的應用業(yè)績。盡管何洪教授團隊在低溫SCR催化劑研發(fā)方面獲得了令業(yè)內(nèi)十分關注的成績，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遭遇到了一個必須克服的障礙。目前何洪教授團隊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用的問題，正在開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催化脫硝設備的運行條件、控制方式、反應器設計優(yōu)化、SCR與脫硫除塵設備的耦合和低溫SCR催化劑的原位再生技術。繼往開來，他們將從催化材料、SCR脫硝工藝設計、設備優(yōu)化和原位再生技術出發(fā)，開發(fā)適合我國工業(yè)鍋(窯)爐污染物排放控制的低溫高硫煙氣脫硝技術，以更進一步為

10、解決我國大氣污染難題貢獻新契機。2012年12月份，何洪教授的學生霍昱與清華大學材料學院達成戰(zhàn)略合作協(xié)議，成立了中能國信(北京)科技發(fā)展有限公司，合作開發(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，公司的低溫SCR脫硝催化劑也屬于釩鈦體系催化劑。并與北京金隅集團下屬金隅紅樹林環(huán)保技術有限責任公司一起于2014年7月開始了在水泥窯低溫SCR脫硝上的探索并已取得成功。從2014年開始，國內(nèi)開始涌現(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)取得一定的低溫應用業(yè)績。除了以上幾家公司在低溫催化劑領域取得一定成就外

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

12、狀催化劑和一個低壓降的側流反應器(LFR)。典型的商業(yè)應用級 SDS，操作溫度在120350;空速在250040000/ h;可以在很小的氨逃逸率下達到高于95 %的NOx轉化率。Shell低溫脫硝系統(tǒng)工程應用節(jié)選見表2。Shell低溫脫硝系統(tǒng)在國內(nèi)有安裝實踐，2005年初，柳州化工股份有限公司采購了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)在運行。2010年3月寧波萬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，湖北華強年產(chǎn)6萬噸的硝酸項目的尾氣處理，尾氣中的氮氧化物排

13、放均遠低于國家即將執(zhí)行的300mg/Nm3標準。(2)奧地利Ceram低溫脫硝技術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開始Ceram從事的低溫脫硝項目包括垃圾發(fā)電，乙烯裂解爐，硝酸廠，天然氣燃汽輪機等。溫度最低的是1995年的Wuppertal項目，催化劑的反應溫度是150。其中以城市垃圾和醫(yī)用垃圾，化學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，天然氣燃汽輪機等低溫SCR項目。2.2.2 國外SCR低溫脫硝技術發(fā)展趨勢從國外開始應用SCR法脫硝技術以來，將低溫SCR技術應用于燃煤電

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，對催化劑的溫度活性溫度要求很高，如果煙氣的溫度不能達到催化劑的要求，則需要另外將催化劑預熱，又增加了SCR脫硝的運行成本。干法和半干法脫硫之后煙氣溫度相對較高，但是干法和半干法脫硫不能應用于300MW以上的鍋爐，所以開發(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用意義，應用的主要領域主要在無硫和煙氣量相對較小的鍋爐、窯爐、燃氣輪機、硝酸廠和垃圾焚燒廠等。3 低溫SCR脫硝技術的應用低溫SCR催化脫硝技術的應用是一項非常復雜的工程，面臨著眾多應用領域。國內(nèi)目前從事低溫SCR脫硝技術推廣

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、中能國信等。目前國內(nèi)低溫脫硝市場尚未全面啟動，在工程上主要應用在玻璃、化工、焦化、垃圾焚燒領域，應用工程數(shù)目不多。從方信立華立華2015年上半年合同簽署情況來看：隨著焦化行業(yè)低溫脫硝市場的釋放，2015年3月25日，該公司喜獲世界首條焦爐煙氣脫硝與世界單筆低溫SCR脫硝催化劑采購量最大的寶鋼湛江鋼鐵有限公司焦爐煙氣凈化設施EP項目低溫SCR脫硝催化劑設備采購合同，合同額在1500萬元左右，此外還獲得山東鐵雄新沙焦化脫硝工程合同，合同額在600萬元左右;玻璃行業(yè)的合同額在600萬元左右;化工行業(yè)的合同額在500萬元左右;此外與南京江北垃圾焚燒發(fā)電廠的示范工程項目合作也在如火如荼進行中。從合肥晨晰環(huán)保工程有限公司合同簽署情況來看：