2018年5月17-18日，由北極星環(huán)保網(wǎng)主辦的2018鋼鐵、焦化行業(yè)煙氣治理技術與應用研討會在河北唐山召開，400余位行業(yè)大咖為更好解決鋼鐵、焦化行業(yè)煙氣治理問題獻計獻策。會上，華北電力大學生物質(zhì)發(fā)電成套設備國家工程實驗室副主任陸強就大氣污染治理瓶頸、平板式脫硝催化劑等問題與我們進行了深入的交流。

生物質(zhì)發(fā)電成套設備國家工程實驗室副主任 陸強(左)

前景雖好 瓶頸猶在

自 2012 年底全國大范圍爆發(fā)霧霾開始，國家對大氣污染的治理步伐加快，一系列政策規(guī)劃密集出臺，大氣治理產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出前所未有的發(fā)展勢頭。近十年來，國家出臺了一系列控制大氣污染物排放的政策和標準，涉及電力、鋼鐵、水泥等各行各業(yè)，也加強了對污染物的監(jiān)測、控制與治理。

2018年1月31日，環(huán)保部新聞發(fā)言人劉友賓通報說，為期5年的《大氣污染防治行動計劃》(簡稱“大氣十條”)已全面實現(xiàn)，全國整體空氣質(zhì)量大幅改善。盡管成績斐然，但環(huán)保部(現(xiàn)改為生態(tài)環(huán)境部)大氣環(huán)境管理司司長劉炳江在環(huán)保部2月例行發(fā)布會上表示：“當前大氣環(huán)境形勢依然嚴峻，大氣污染防治工作任重道遠。S02、NOx、煙粉塵、VOCs等大氣污染物排放量仍然處于千萬噸級高位，遠超環(huán)境容量。實現(xiàn)空氣質(zhì)量達標需要削減排放量50%以上，減排任務尤為艱巨。今年將在重點區(qū)域?qū)嵤┐髿馕廴疚锾貏e排放限值，實現(xiàn)深度治理。在鋼鐵、焦化行業(yè)開展超低排放改造重大工程。”

對此，陸強表示，當前，國家大力治理環(huán)境污染問題，全國都在進行藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，我國大氣污染物治理已經(jīng)取得了較好的效果。但由于污染物整體基數(shù)大，總體排放量依然較高，還需繼續(xù)加強治理工作。SO2、NOx及煙(粉)塵是我國大氣污染物的主要成分。

對于當前我國的大氣污染治理，還面臨著哪些瓶頸，陸強認為主要包括以下幾個方面：

(1)能源結構。能源結構現(xiàn)狀是我國大氣污染物治理避不開的重要原因，現(xiàn)階段，我國能源正處于優(yōu)化期，天然氣、核能及可再生能源消費逐漸增加，但原煤消費仍是我國能源消費的主體;

(2)執(zhí)法監(jiān)督。國家及地方政府對大氣污染物的監(jiān)管力度還需進一步加強，尤其是針對一些重污染企業(yè)，要進行重點整治;

(3)技術研發(fā)。目前，我國多個行業(yè)都出臺了相關的污染物排放標準。但由于不同行業(yè)的煙氣差異性大，現(xiàn)有的污染物控制技術不能滿足所有行業(yè)的需求;并且對于一些中小型企業(yè)，高昂的治污成本也降低了企業(yè)的積極性。因此亟待開發(fā)清潔、高效、低成本、適用于不同煙氣條件的新技術。

煙氣治理主戰(zhàn)場轉(zhuǎn)移

2014年9月，國家發(fā)展改革委員會、環(huán)境保護部、國家能源局聯(lián)合下發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》，要求中東部燃煤電廠大氣污染物排放濃度接軌燃氣輪機機組標準，自此，火電大氣污染物正式邁進超凈排放。2016年12月，環(huán)保部發(fā)布《關于實施工業(yè)污染源全面達標排放計劃的通知》，針對鋼鐵、水泥、化等非電行業(yè)的大氣污染物排放標準也開始大幅提升。目前絕大多數(shù)燃煤電廠已完成常規(guī)脫硫脫硝除塵改造，未來大氣污染治理行業(yè)的增量市場將主要來自燃煤電廠超低排放改造和非電行業(yè)煙氣治理兩個領域。陸強認為目前非電行業(yè)技術遠不及火電技術成熟，非電行業(yè)大氣治理市場尚處于初級發(fā)展階段，在此大背景下，非電行業(yè)將成為大氣污染治理的主戰(zhàn)場。

陸強同時表示非電行業(yè)大氣污染治理包含各種工業(yè)煙氣治理，涉及鋼鐵、水泥、化工、玻璃、石化、冶金等。相比煤電行業(yè)污染物持續(xù)減排，非電行業(yè)的污染物排放占比越來越大。隨著大氣污染防治逐步轉(zhuǎn)向非電行業(yè)，加之國家政策的大力支持，非電領域的市場空間會逐漸擴大。

平板式SCR脫硝催化劑的應用

大中型鍋爐煙氣脫硝多數(shù)采用選擇性催化還原(SCR)脫硝技術，這是目前最成熟的煙氣脫硝技術，其核心在于SCR脫硝催化劑。然而，我國煙氣脫硝技術的研究開展得相對較晚，早期的SCR脫硝催化劑配方與生產(chǎn)線均為購買歐美和日本技術。近年來，大量環(huán)保企業(yè)通過引進消化吸收的方式也開發(fā)出了多種脫硝催化劑。然而，現(xiàn)在市面上的SCR催化劑，多數(shù)是中溫SCR脫硝催化劑，其最佳工作溫度范圍為300-420℃，在低于或高于此溫度范圍內(nèi)，催化劑脫硝活性開始下降，并發(fā)生可逆/不可逆中毒失活。

陸強提到，不同行業(yè)的煙氣溫度和組成差別很大，中溫SCR脫硝催化劑的適用領域有限，因此亟待開發(fā)針對不同煙氣的新型SCR脫硝催化劑。例如，針對燃氣輪機、垃圾焚燒爐所排放的高溫(>500℃)煙氣，需要開發(fā)高溫催化劑;針對鋼鐵、玻璃等行業(yè)所排放的低溫(<300℃)煙氣，需要開發(fā)低溫催化劑;針對使用富砷煤的煙氣，需要開發(fā)抗砷中毒催化劑;針對含有大量金屬的生物質(zhì)電廠、高堿煤電廠等，需要開發(fā)抗堿金屬中毒催化劑。我們也正是在這種背景下，開展了大量特種催化劑的研發(fā)工作，以滿足不同行業(yè)的脫硝需求。

SCR催化劑主要有蜂窩式、平板式、波紋平板式三種，三種形式的催化劑的主要成分與催化反應原理是相同的，只是結構型式有所差別，我國大規(guī)模使用的催化劑主要是蜂窩催化劑和平板催化劑。陸強認為：蜂窩狀催化劑的最大特點是比表面積較大，在同等條件下，所需催化劑體積量較少;但蜂窩催化劑缺點同樣明顯，一方面制備工藝復雜，工期長，原材料耗量大，導致催化劑單價較高;另一方面其在高灰煙氣中容易發(fā)生堵塞坍塌等問題，危害脫硝系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

他緊接著介紹到，平板式催化劑結構方面最大的優(yōu)點是采用不銹鋼篩板作為擔體，機械強度大，不會造成催化劑的整體塌陷，運行安全穩(wěn)定;平板式催化劑具有大通道結構，可以最大程度地避免灰堵塞，在運行過程中，甚至可以不安裝吹灰器，所以平板式催化劑特別適用于燃煤高灰的場合。此外，脫硝系統(tǒng)主要能耗來源于脫硝系統(tǒng)阻力引起的引風機電耗，而在三種型式催化劑中，平板式SCR脫硝催化劑孔隙率最大，煙氣阻力最小，催化劑床層壓降最小，因此采用平板式脫硝催化劑，脫硝系統(tǒng)的能耗最低。

陸強表示，超強的機械性能和低能耗運行，使平板式催化劑能輕松應對各種復雜的煙氣條件，適用于各種電力及非電行業(yè)煙氣。因此我們認為，隨著國家對大氣污染物治理的重視，越來來越多的工業(yè)煙氣都被納入治理范圍，平板式催化劑在其他復雜煙氣中的優(yōu)勢將進一步得到體現(xiàn)，具有十分廣闊的應用前景。

獨立自主知識產(chǎn)權帶來的優(yōu)勢

隨著世界科技經(jīng)濟一體化發(fā)展，企業(yè)擁有自主知識產(chǎn)權在市場競爭中的重要性與日俱增。我國煙氣脫硝技術的研究開展得相對較晚，早期脫硝催化劑配方與生產(chǎn)線均為購買國外技術，生產(chǎn)成本居高不下，脫硝催化劑價格昂貴。技術創(chuàng)新很多都是采用“引進-吸收-再引進”的模式。然而不同行業(yè)煙氣性質(zhì)差異巨大，引進的脫硝催化劑配方及技術僅能用于特定工況的煙氣。核心技術和知識產(chǎn)權處處受制于人，嚴重阻礙了企業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。

北京華電光大環(huán)境股份有限公司依托華北電力大學生物質(zhì)發(fā)電成套設備國家工程實驗室的核心團隊，進行聯(lián)合攻關。自主研發(fā)的系列化特種平板式SCR脫硝催化劑，實現(xiàn)了催化劑關鍵配方以及連續(xù)生產(chǎn)工藝的突破，形成了國內(nèi)唯一具有自主知識產(chǎn)權的成套技術和裝置，在多個行業(yè)獲得了大規(guī)模工業(yè)應用。

陸強認為擁有獨立的自主知識產(chǎn)權，主要優(yōu)勢體現(xiàn)在我們真正掌握了催化劑配方和工藝的核心，而并非照搬國外的配方和技術。當面對非常規(guī)煙氣治理時，可以根據(jù)不同的煙氣工況量身定做催化劑，滿足客戶的使用需求。并且催化劑配方和成型工藝的研發(fā)過程，加深了對催化劑微觀作用機理和成型工藝的了解和認識，為后續(xù)開發(fā)新型特種平板式SCR脫硝催化劑提供了十分寶貴的經(jīng)驗，從而在相關領域的技術創(chuàng)新和發(fā)展中具有更大優(yōu)勢。

華電光大是由華北電力大學生物質(zhì)發(fā)電成套設備國家工程實驗室核心團隊創(chuàng)辦的國家高新技術企業(yè)，華電光大不僅依托于華北電力大學，還經(jīng)常與清華大學等高校合作，陸強認為，高新技術型企業(yè)的發(fā)展離不開技術的創(chuàng)新，而企業(yè)新產(chǎn)品新工藝的開發(fā)，需要先進的理論和技術作為支撐。華電光大與華北電力大學、清華大學、航天動力研究所、東南大學、瑞典皇家理工學院等研究單位建立了良好的產(chǎn)學研合作關系。

在產(chǎn)學研聯(lián)合過程中，充分利用高校及科研院所的高科技人才、強大的研發(fā)能力和先進的實驗設施，與企業(yè)科研人員合作進行技術攻關和新產(chǎn)品開發(fā)，從而不斷提高企業(yè)的創(chuàng)新能力。并且，針對產(chǎn)品研發(fā)和應用過程中出現(xiàn)的問題，可以從更深層次上分析和解決，有助于技術的優(yōu)化和創(chuàng)新。企業(yè)通過加強與高校的交流與合作，按照互惠互利的原則，將高校的技術優(yōu)勢變?yōu)槠髽I(yè)的市場優(yōu)勢，從而不斷提高企業(yè)的創(chuàng)新能力，為企業(yè)帶來良好的社會效益及經(jīng)濟效益。