新形势下如何破解脱硝技术难题?

---国电龙源环保脱硝技术推进石化系统“超低排放”

发布时间:2017-04-06 作者: 文章来源: 【打印本页】 字号:【

       3月5日,十二届全国人大五次会议在人民大会堂开幕,李克强总理代表国务院向大会报告政府工作。他在政府工作报告中指出,生态文明建设、绿色发展取得新进展,要加大生态环境保护治理力度,从根上破解生态环境这一长期制约我国全面建成小康社会的突出短板。改善环境质量,推进生态文明建设已经成为当前全行业、全社会公众关注的问题。

氮氧化物的危害

       随着我国城市化以及工业化进程的逐步加快,大气污染问题也日益严重,其中发展迅猛的石化行业,因为排放二氧化硫颗粒物、氮氧化物以及挥发性有机污染等,已经成为大气污染较重的行业之一。其中,氮氧化物(NOX)是破坏自然环境和危害人体健康的重要大气污染物之一。

       近年来,氮氧化物所引起的环境问题以及对人体健康的危害已经受到越来越多的关注,总的来说,可以归纳为几个方面:第一,对人体的致毒作用,尤其是二氧化氮,可以引起支气管和肺气肿等呼吸系统疾病,使得血液处于缺氧状态,还会引发肺癌;第二,对植物具有损害作用,氮氧化合物能抑制植物叶片的光合作用,从而影响植物的生长发育,使农作物减产,植物枯死;第三,形成酸雨、酸雾的主要污染物,氮氧化物在大气中遇水或者水蒸气能转变为硝酸,并最终随着雨水达到地面形成酸雨;第四,与碳氢化合物共同作用可形成光化学烟雾;第五,氮氧化物是雾霾重要成因之一;最后是参与臭氧层的破坏,导致全球出现温室效应,对人们的身体健康以及生态环境十分不利。

常见烟气脱硝技术

       鉴于当前的环境污染形势以及氮氧化物所带来的危害,控制和治理氮氧化物污染迫在眉睫,国内外的电力环保企业纷纷涉足其中,迄今为止,国内外对烟气脱硝问题做过大量研究,方法也近百种,能够工业化的多达几十种。

       烟气脱硝,是指把燃烧过程中产生的氮氧化物去除的过程。具体而言,烟气脱硝技术按治理工艺可分为湿法和干法脱硝。湿法脱硝包括:酸吸收法、碱吸收法、氧化吸收法、络盐吸收法等;干法脱硝包括:选择性催化还原法(SCR)、非选择性催化还原法(SNCR)、吸附法、等离子体活化法等。

       在众多的脱硝技术中,选择性催化还原法(SCR)是脱硝效率最高,最为成熟的脱硝技术。SCR法脱硝是目前国际上火电锅炉烟气脱硝的主流技术,而催化剂是SCR法脱硝系统的核心技术。

       自1978年催化剂在日本成功地实现工业化生产以后,其工艺与生产技术一直在不断地进步与完善。

脱硝技术在实践应用中存在的短板

       目前,国内外已研究开发了各种各样的烟气脱硝工艺,并取得了一定成果。但基本都存在一个共同问题:由于脱硝技术开发过程周期长、技术难度大、投入大,导致脱硝技术的应用存在较大的经济效益难题。如何将环保效益与经济效益相结合,将成为该领域的主要课题。

       此外,绝大多数企业采用的烟气脱硝技术尚处于引进、消化吸收和初步应用阶段。在大干快上的背景下,承担脱硝工程建设的企业如果一味赶工期,没有时间回顾工程,将引进的技术进行消化、提高、再创新,企业缺少成长周期,这对于整个产业发展是不利的。此外,脱硝技术的重复引进不仅给国家造成一定的损失,也加剧了脱硝市场无序竞争的局面,同样不利于资源的优化配置。

       对于SCR脱硝催化剂来说,其组成、结构、寿命等直接决定烟气脱硝系统的效率,是SCR脱硝系统中最关键的环节。催化剂是烟气脱硝的核心物质,其质量的优劣将直接决定烟气脱硝效率的高低。长期以来,技术和工艺都属上乘的进口催化剂占领了国内市场。

       由于缺乏SCR催化剂的自主技术,国内催化剂企业只能选择与外资合作,脱硝催化剂的制造成本一直居高不下。催化剂的价格昂贵,每立方米的标价约为4万元,一台60万千瓦燃煤机组需要600立方米左右的催化剂,约占整个脱硝工程造价的40%。此外,催化剂的使用寿命较短,一般3年左右就需要更换,更换后催化剂的再生技术尚需探索,一台60万千瓦机组每年更换催化剂的费用高达1000万元。

以脱硝技术创新实现超低排放的实践

       “就电厂而言,脱硫、脱硝等是附属系统,而对环保公司来说却是主营业务。专业的环保公司具有专业化的技术、团队和丰富的运营经验,可以从管理、技术、运行等全方位提供可靠保障。”业内一位专业人士表示。

       国电龙源环保公司自主创新的脱硝技术,其中,自主知识产权的脱硝核心工艺——氨气喷射装置和驻涡混合系统,可以适应锅炉快速负荷变化,实现脱硝流场和还原剂均匀分布。同时,脱硝流场设计能力达到世界领先水平。此外,该项目还采用了国电龙源环保公司自主研发、生产、供货的SCR蜂窝式催化剂,产品综合指标达到或超过国外同类产品,成功返销技术输出国日本,打破了国外垄断。

       这一技术应用于国电龙源环保公司承建的齐鲁石化热电厂8台410吨/小时机组、乙烯动力厂2台410吨/小时脱硝改造工程中,在入口浓度700毫克/标准立方米的条件下,均实现了一次投运及氮氧化物低于50毫克/标准立方米的“超低排放”指标。

       “项目的实施保证了齐鲁石化热电厂在淄博地区率先实现超低排放,实现了巨大的环保、经济、社会效益,也展现出国有企业对环保事业的社会责任感和使命感,在非电行业大气污染物减排方面做出了积极探索。”环保产业协会副秘书长滕建礼表示。

       “实现锅炉烟气超净排放是国家发改委、环保部为加快污染治理,消除雾霾,实现空气质量提升的重要举措。”齐鲁石化热电厂副厂长王军明说,热电厂本身属于老旧机组,锅炉区域进行了多次改造,地下设施等情况错综复杂,设计、施工的难度非常大,国电龙源的设计人员、施工组织人员、调试人员在项目执行过程中体现出过硬的技术实力,与热电厂的技术人员通力合作,高标准、严要求的完成了建设任务,脱硝装置一次性投运率100%,各项指标均优于设计指标。相比国内其他类似脱硝改造项目,齐鲁石化热电厂的脱硝改造工作执行有序,性能优越,是同类工作的典范。

       “该项目的实施,是石化行业成功应用电力行业高标准环保技术的典型案例,也是国电集团和中石化在节能和环保领域加深合作、互利共赢的有益尝试,这对下一步两大央企利用各自优势资源,协同互保,共同实现提质增效具有积极的示范意义。”国电集团公司科综部副主任刘东远介绍说,该项目的实施也是国电集团与中石化在各方面开展务实合作的良好开端,相信这些环保技术在石化行业将会有十分广阔的应用前景。

       据悉,一直以来,国电集团都十分重视科技环保工作,在技术研发方面的投入持续增加。国电集团拥有国家级科研平台8个。这些科研平台既是国电集团研发实力的体现,也是吸引人才、科技合作和交流的平台,为国电集团的科技创新工作提供了高层次载体。截至2016年底,国电集团拥有发明专利近600项,获得国家科技奖项8项,同时实现了一大批先进技术的成果转化与工程应用,取得了很好的产业化收入。特别在环保领域,研发成果层出不穷,有力地支撑了国电集团科技和环保工作的推进,同时也为我国其他行业技术创新成果转化及应用提供了示范和借鉴。

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