您現在的位置: 首頁  > 行業動態

信息中心

/ Trading Center
行業動態

綠色衛士:稀土基催化劑的強力去“污”之路

作者:  更新時間:2019-07-11  點擊量:416

 近日,筆者來到華能淄博白楊河發電有限公司6 #爐,揭開SCR催化劑改造工程的神秘面紗。

“我們的SCR煙氣脫硝裝置采用高塵型工藝,反應器布置在省煤器與空氣預熱器之間。每臺鍋爐設2臺SCR反應器,關于鍋爐中心線對稱布置,SCR反應器內布置4層催化劑,第1層和第4層的催化劑為18孔,第2層和第3層的催化劑為15孔,每層排布5×9個模塊,每個模塊內72條產品。經過測試,脫硝效率與氨逃逸、SO2/SO3轉化率、反應器整體煙氣阻力、氨耗量等指標都考核合格。”內蒙古希捷環保科技有限責任公司(以下簡稱希捷環保)總經理王志民向筆者講解道。

 據悉,從2014年7月投運以來,該工程的脫硝催化劑已經運行超過24000小時,但依然運行良好,目前仍在使用中。

 脫硝催化劑的未來走向

 SO2和NOx作為大氣的主要污染物引起了人們的廣泛關注。據預測,到2030年,在基準國情下中國NOx排放量將達到35.4Mt。“其中固定源(火電廠,水泥廠,鍋爐等)排放量占50%左右,是減排的關鍵所在。而對火電廠等企業排出的污染物進行脫硝的關鍵在于催化劑,其催化性能的高低直接影響到脫硝系統的整體脫硝效率。”王志民說道。

 傳統的脫硝催化劑主要以釩基脫硝催化劑為主,其投放市場較早且技術成熟、應用較廣。釩鈦系脫硝催化劑核心技術掌握在少數發達國家手中,還有很多性能待優化。經過多年的努力,釩鈦系催化劑技術也日趨成熟,國產化率很高。“但沒有自主的知識產權,且釩鈦系脫硝催化劑具有毒性對環境造成污染,所以研究具有自主知識產權、高效低成本的SCR脫硝催化劑具有非常重要的現實意義。”南京工業大學教授祝社民告訴筆者。

 2014年,環境保護部出臺《關于加強廢煙氣脫硝催化劑監管工作的通知》,明確規定廢煙氣脫硝催化劑(釩鈦系)具有浸出毒性等危險特性,將其歸類為《國家危險廢物名錄》中“HW49其他廢物”,對脫硝催化劑的使用管理提出了更加嚴格的要求。同時由工業和信息化部、科學技術部和環境保護部于2016年12月14日共同發布的《國家鼓勵的有毒有害原料(產品)替代品目錄(2016年版)》中明確將稀土基脫硝催化劑列為釩基脫硝催化劑的替代品。

 “其實,釩鈦系脫硝催化劑使用的主要活性成分是五氧化二釩(V2O5),它是一種高毒物質,按照職業性接觸毒物危害程度分級(GBZ 230-2010)屬于高度危害,對人體的呼吸系統和皮膚會產生嚴重損害。”祝社民介紹道,替代它勢在必行。

 稀土基SCR煙氣脫硝催化劑的技術特點

 近年來,如何在催化劑中充分利用好稀土材料獨特的4f軌道結構和優異的氧化還原性質,成為研究的重點。

 稀土基脫硝催化劑的活性成分是由鑭、鈰、釔等稀土元素氧化物和其他過渡金屬氧化物組成,其以鈦基陶瓷為第一載體、鈦鋯復合金屬氧化物為第二載體,利用稀土元素具有未充滿電子的4f軌道作為催化劑活性成分使用時表現出電子“存儲器”的性質,有效地儲存伴氧空位形成所產生的自由電子,進而很好的促進分子氧的吸附和活化,有效地解決了氧化鈰作為活性物質時酸性較弱的問題。產品徹底擺脫了五氧化二釩成分,還針對釩基脫硝催化劑的各項性能進行了優化。

 “比如發電廠等在排煙的過程中,煙氣在催化劑內從湍流轉變為層流,灰分顆粒(不規則形狀)并不遵從層流模式,灰分顆粒傾向于翻轉并在整個通道長度內沖擊催化劑內壁,所以 磨損從上至下是均勻的。體積密度小的薄壁催化劑是使用不了多長時間地。”王志民繼續給筆者講解著,希捷環保在脫硝催化劑的高強度、高比表面、可控孔制備技術方面,成孔劑γ-Al2O3和離子摻雜實現了晶型,晶粒,孔數量、結構、分布的調控,增加比表面和催化活性,解決了高活性與高強度、高耐磨性能間的矛盾,從而有效地延長了催化劑的使用壽命。

 “目前釩鈦系催化劑有一個致命的問題,即當煙氣溫度在300℃以下時,催化性能下降,活性降低。”希捷環保總工程師周廣賀講解著,我們突破了兩項核心技術,將稀土基SCR煙氣脫硝催化劑的性能進一步優化。

 通過Zr4+等助催化離子摻雜,進行了結構與缺陷調控,首次發現材料結構缺陷會引發催化劑表面酸性位變化,提出了多元氧化物同時存在B、L酸性位的新假說。拓寬了活性溫度窗口。提出了結構助催化理論提高氧化還原性能,增強催化劑穩定性。突破了傳統支撐體僅限于骨架功能的概念,發明了助催化脫硝功能的Al2TiO5-TiO2-SiO2多相蜂窩陶瓷支撐體。利用國產TiO2、SiO2、Al2O3為原料通過化學修飾、納米改性和引入非化學計量,使得支撐體的表面結構缺陷氧空位增加、表面酸性提高、比表面積加大、脫硝活性增強,支撐體的強度增加、熱膨脹系數大大降低。

“現有技術條件下催化劑的使用壽命一般為三年(24000h),據測算,自2015年起,我國每年產生替換下來的釩鈦系有毒脫硝催化劑將高達30--40萬立方米,大量廢棄有毒催化劑如保管或處理不當,極易污染土壤及地下水,給我國環境造成二次污染的巨大隱患。”王志民急在心上。

 稀土基SCR煙氣脫硝催化劑使用地必然性

 替換下來的釩鈦系有毒脫硝催化劑,以目前技術水平,釩鈦系脫硝催化劑的危廢處理費用達6000--7000元/m3,額外增加了使用企業的負擔。

 “而且環境保護稅法規定,對廢釩鈦系脫硝催化劑等類似危險廢物每噸征收1000元的環境保護稅,是稀土脫硝催化劑等普通固體廢物的40倍。”王志民說道。

 希捷環保依托南京工業大學材料化學工程國家重點實驗室技術,在國家自然科學基金、國家“863計劃”專項、國家科技支撐計劃及中央專項投資資金的支持下成功研制、生產具有我國自主知識產權、符合國家標準(GB/T34700-2017)的稀土型選擇性催化還原(SCR)脫硝催化劑,填補了國內外煙氣脫硝催化劑技術的空白,技術性能達到了國際領先水平。

 利用專利技術年產5萬立方米稀土基SCR煙氣脫硝催化劑,產品適用于燃煤電廠、工業燃煤鍋(窯)爐、水泥廠、焦化廠、生物電廠、石油焦燃燒企業、玻璃廠等行業排放的氮氧化物污染物治理。項目一期于2018年正式建成投產,生產過程采用先進的蜂窩體擠出工藝和燒成方案,自動化程度高,技術水平先進,運行可靠。

 “我公司產品自2012年投放市場以來,已成功應用于100余項脫硝工程,涵蓋了燃煤發電、玻璃、焦化、冶煉、水泥、陶瓷和化工等行業。各項工程均達到了國家環保排放標準,取得了良好使用效果。有一些脫硝催化劑已經運行超過24000小時,但依然運行良好,目前仍在使用中。”王志民對未來信心百倍。

 據王志民測算,十三五期間國內約有85萬m3左右的催化劑在運行,預計從2018年開始每年替換下來的廢釩鈦系脫硝催化劑將高達30萬m3。若全部替換為稀土脫硝催化劑,每年減少危險廢物30萬m3。稀土脫硝催化劑還能平衡利用北方稀土豐富的鑭鈰輕稀土資源,促進稀土產業健康發展。(來源:人民網)

(免責聲明:本文章轉自網絡,不代表本網觀點,不構成投資建議,內容僅供參考。如涉及版權和其它問題,請在30日內與本網聯系。)

w重庆时时彩开奖