清洁环境治理

清洁环境治理

　　通过对催化剂机理的深入探究，改变催化剂孔道结构并引入新的反应活性位对NOx进行150～180℃下的低温条件脱除，脱除率能够达到90%以上，氨逃逸量≤3ppm，N2选择性≥98%。满足了低温条件下高效脱硝的要求，填补了行业空白，并且超越了西欧的环保标准。
　　在控制氮氧化物方面，国内外应用最为成熟和广泛的技术是选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)。烟气处理流程及其SCR脱硝单元安装位置如图所示。

　　SCR单元处于位置Ⅰ时属于高粉尘布置的SCR工艺。由于粉尘浓度较高，催化剂容易发生磨损、高温烧结以及烟尘附着导致物理失活等，寿命大大缩短，反应器也容易堵塞；同时飞灰中的Na、K、Ca、Si、As等金属元素会引起催化剂中毒，副反应的发生还会加剧空气预热器的堵塞和腐蚀。
　　SCR单元处于位置Ⅱ时属于低粉尘布置的SCR工艺。要求SCR反应器的允许操作温度大大降低(150～200℃)。这样的反应温度使得所有目前使用的高温SCR催化剂活性显著降低而达到对氮氧化物的控制要求无法完成脱硝的任务。
　　SCR单元处于位置Ⅲ时属于末端布置的SCR工艺。由于烟气温度太低(～100℃)一定要设置烟气再热系统，增加了投资和运行成本；很难找到符合反应条件的催化剂，难于付诸工程实施。
　　针对上述状况，开展适应我国国情的烟气脱硝技术研究迫在眉睫，我们通过对催化剂机理的深入探究，改变催化剂孔道结构并引入新的反应活性位对NOx进行150～180℃下的低温条件脱除，其核心就是进行催化剂的研究，开发出了一种在低温条件下及高硫气氛中(如图1中位置Ⅱ)高效脱除烟道气中NOX的新型催化剂。
　　本项目基于SCR脱硝技术，深入开展催化剂的相关研究，所研制成的催化剂将具有如下优势：(1)使得SCR单元安装具有很大的灵活性；(2)大大降低脱硝过程的处理成本，延长催化剂使用寿命；(3)由于免受氨污染而提高了除尘器中收集粉尘的质量；(4)降低SO2向SO3的转化率，有利于提高催化剂的使用效率等。项目的顺利实施将对促进我国能源与环境和谐发展也具有重要的现实意义。

　　如下图所示，本产品可根据具体应用需要，应用于燃煤电厂和工业锅炉等固定源废气中NOX的选择性催化还原，加工成为不同物理形貌后加以出售。在温度150～180℃、气体体积空速不低于50,000h-1，高硫浓度1000～2000ppm和水分(～7%)环境下，NOX脱除率可稳定达到90%以上，氨逃逸量小于3ppm，N2选择性大于98%，且连续使用一周以上催化活性无明显降低。同时，经测试，该催化剂还兼有优良的对硫氧化物及微细粉尘（PM2.5)的吸附效果。可以大幅度降低处理后尾气的硫含量及微细粉尘含量。

　　具有不同物理形貌催化剂在低温高硫环境下脱硝效果图：（a）不规则颗粒；（b）直径为0.8 mm的圆柱体颗粒；(c）直径为3 mm的圆柱体颗粒；（d）窝状砖体

　　山西永祥焦化厂烟气脱硝工程，该企业通过使用脱硝催化剂进行焦化烟气的脱硝处理，已于2020年1月顺利通过环保验收。