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江苏龙源催化剂有限公司肖 雨亭
北京国电龙源环保工程有限公司 路光杰
2010年之前,我国没有自主知识产权的火电厂NOX排放控制技术,针对这一问题,北京国电龙源环保工程有限公司进行技术攻关,突破了烟气脱硝核心技术“催化剂配方及生产工艺设备国产化+脱硝流场模拟及反应器设计”这两大关键技术难题,打造了具有自主知识产权的“催化剂产品-脱硝工艺”技术产业链,实现了整个脱硝产业链的100%国产化,打破了国外企业技术垄断,引领了国内脱硝产业的发展。
国内脱硝技术面临的主要问题
我国以煤为主的能源结构导致大气污染物排放总量居高不下,大气中SO2、NOX排放量在快速增加,2011年排放的NOX达到2400多万吨,其中燃煤烟气中NOX占67%,成为最大来源,排放控制十分紧迫。为此,国家“十二五”发展规划中明确提出未来五年内完成NOX总量减排10%的约束性指标,新的排放标准
要求火电厂NOX排放限值为100mg/Nm3(全球最严格)。单纯依靠低氮燃烧技术不能满足这一标准,最有效的技术途径是NH3选择性催化还原(SCR)脱除NOX。而2010年之前国内应用面临的主要问题有:我国脱硝催化剂依赖进口,成本居高不下,进口脱硝催化剂难以适应我国复杂的烟气特征;缺乏脱硝工艺的核心技术参数和软件包;我国尚未开发出原材料及催化剂生产的关键设备和评价系统。
脱硝技术关键问题攻关过程
1.脱硝催化剂配方研究和成型工艺研究
这一部分的主要课题是研发高效低成本脱硝催化剂核心配方及其成型工艺,揭示高性能脱硝催化剂的反应机制。针对催化剂生产过程中的关键问题,对催化剂的成型技术进行深入研究,确定催化剂混炼、挤出、干燥和烧成工艺,提高产品成品率、降低能耗。研究了钒、钨的量以及不同钛硅比对催化剂活性及脱硝选择性的影响,获得了最佳的催化剂配方。通过比较不同煅烧温度下催化剂的比表面积与钒负载量的对应关系及钒的晶化程度,确定了最佳的煅烧温度。解析了催化剂的化学组成和价态、晶相结构和表面酸性位与脱硝性能之间的对应关系,揭示了脱硝吸附催化协同反应机制,发现了吸附的亚硝酸盐为反应的关键物种。在研发的复合氧化物原材料中加入活性成分AMV,并添加粘结剂、助挤剂、润滑剂、造孔剂等各种添加剂,通过混炼、过滤、挤压成型、干燥、煅烧、切割等过程最终确立了最佳的成型配方和工艺参数。
钒含量直接影响脱硝催化剂活性,钒含量增加促进低温活性,但降低高温脱硝选择性,增加SO2氧化率。钨是传统脱硝催化剂中的重要助剂,添加后可以提高催化剂的低温活性,但在钒负载量较高时,钨负载量的增加导致高温段活性略有下降。
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