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你以为北京的蓝天是大风刮来的 别逗了!这其实是个综合工程

2018年01月09日 13:36   来源:北极星电力网新闻中心


  正值冬季暖气烧得最旺的时候,但近日北京晴空依旧,很多人拿起相机、手机,拍下蓝天白云的美丽京城分享到朋友圈。曾经网友调侃:“驱散雾霾,要靠风吹”。别逗了,治理空气中的有害气体,这其实是个技术含量很高的、庞大的综合工程!


  这不,在刚刚公布的《关于公布表彰2017年度中国煤炭工业协会科学技术奖获奖项目和个人的决定》中,一项不仅填补国内技术空白,还打破国外技术垄断,并且属于空气治理综合工程中的技术出现在一等奖获奖项目名单中。这是一个什么奖?又是什么厉害的技术打破了国外的技术垄断呢?小神龙这就来带你一探究竟!

  中国煤炭工业协会科学技术奖是中国煤炭行业最高综合性科学技术奖,是煤炭行业的“奥斯卡”!奖项由中国煤炭工业协会和中国煤炭学会共同设立,从2002年至今已举行16届。旨对在煤炭工业科学研究、成果转化、技术推广中做出突出贡献的科技人员和单位进行奖励,推动煤炭行业科技进步,具有广泛影响力。

  在《关于公布表彰2017年度中国煤炭工业协会科学技术奖获奖项目和个人的决定》中,北京低碳清洁能源研究所“脱硝催化剂再生技术”项目出现在一等奖获奖名单中。此项技术不仅填补了我国在该技术领域的空白,打破了国外的技术垄断,还全面提升了我国煤炭清洁利用和环保技术水平。在此之前,“脱硝催化剂资源化” 技术已荣获2016年度中国职业安全健康协会科学技术一等奖及2017年首届中央企业侨联首届归侨侨眷及留学人员“优秀创新成果奖”。



  脱硝催化剂再生技术是干嘛用的?

  烟气脱硝技术的核心是脱硝催化剂,很多人对此很陌生,简单来说,每一座燃煤电厂中都有一个重要组成部分——脱硝系统。燃煤发电厂产生的有害气体经过脱硝系统处理后,才能将符合环保要求的气体排放到大气中,脱硝催化剂就是其中的核心部分,它决定了电厂脱硝系统的脱硝效率和经济效益,有了它,才能将燃煤烟气中的氮氧化合物等有害物质有效净化,减少雾霾。

  脱硝催化剂的建设成本和运行成本费用一般占据了脱硝工程初期投资的30~40%。通过技术手段,发展脱硝催化剂的再生,提高脱硝催化剂循环综合利用效率是降低燃煤火电厂脱硝运行费用的重要突破口,不仅有利于节约原材料、实现资源的循环再利用,而且可以避免资源的严重浪费和环境的二次污染,经济效益、社会效益和环保效益显著。

  研发脱硝催化剂再生技术是大势所趋

  众所周知,我国是少数几个以煤为主要能源的国家之一,富煤、贫油、少气的能源资源赋存特点决定了煤炭在我国能源供应中的重要地位。我国的煤炭资源占化石能源总量的94%,煤电为中国经济发展做出了巨大的贡献,但其排放的烟尘、二氧化硫和氮氧化物也成为了区域性雾霾、酸雨等污染事件的重要前体物,是我国主要的大气污染物之一。

  环境逐渐成为制约煤炭发展的主要因素,低碳、无碳化发展逐步成为未来能源技术发展的主流。习近平总书记提出,推动能源技术革命,带动产业升级。立足我国国情,紧跟国际能源技术革命新趋势,以绿色低碳为方向,分类推动技术创新、产业创新、商业模式创新,并同其他领域高新技术紧密结合,把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点。




  截止2016年,全国已安装脱硝系统火电机组9.1亿千瓦,占全国火电机组容量86.7%,催化剂装填量超过80万m³。


  一般来说,脱硝催化剂在实际运行过程中会发生中毒、堵灰、烧结、活性组分流失、机械磨损和破坏等而失活,一般仅能维持24000小时的使用寿命。从2018年开始,我国每年的失活脱硝催化剂产生量近20~30万m³。废旧的催化剂由于富集了较多烟气中的重金属砷、汞、铍等,因而变为了危险废物(HW50),任何单位和个人不得随意处置。传统的填埋处置不仅严重占用土地资源,而且对环境生态造成影响,因此亟待开发适宜我国国情的废脱硝催化剂处置技术。

  用科技创新走出一条煤炭清洁高效利用之路

  自2012年起,北京低碳所以“中组部青年千人基金项目”、“北京市留学人员择优资助项目”和“原神华集团科技创新项目”为支撑,与中国节能减排有限公司、四川能源公司、国华电力公司和国神集团等单位合作,攻克了催化剂活性和机械强度协同提高的技术难题,开发出了国际领先的脱硝催化剂再生技术,这一技术能够使废旧催化剂完全恢复初始活性,并使再生后的催化剂效率更高、使用寿命更长、工艺更环保。

  “脱硝催化剂再生技术”中,自主研发的靶向清洗、选择性活性补充、补强技术的脱硝催化剂解决方案(SCR Solution®)三项核心技术大胆创新。相比其他竞争技术,“脱硝催化剂再生技术”可基于脱硝催化剂大数据对失活原因的快速诊断,针对性地选择再生药剂和再生工艺,为催化剂再生提供定制化专业化的解决方案。

  再生过程中使用的靶向清洗药剂,采用特定的离子络合剂进行重金属、碱金属离子等中毒元素的定向捕捉,减少清洗过程中活性组分V2O5的流失,可应对不同煤种,例如新疆准东高碱煤、蒙东东北高砷煤等引起的脱硝催化剂中毒情况。该技术还能够将惰化的活性物种重新激活并进行表面分散和强度补充,提高脱硝率和机械性能,降低不利的SO2/SO3转化率,以应对再生后恶劣的运行工况,延长其使用寿命。


  此外,“脱硝催化剂再生技术”项目团队还利用大数据和云计算,以再生技术为基础,拓展了脱硝催化剂相关技术服务领域,开发了脱硝催化剂全生命周期管理技术SCR MGT®。该技术跟踪脱硝催化剂的全生命过程,在催化剂设计开发、成型制造,运行优化、性能评估、失效再生及回收利用建立一套完整的产业链,为电厂用户提供更为系统、经济、高效的解决方案。可以根据电厂运行特点设计催化剂、从源头把控催化剂质量,指导其在电厂安全高效运行,延长其寿命,降低电厂运行成本。最终还可解决废旧催化剂对环境的污染问题,实现有限资源的循环再利用。


  经行业鉴定,北京低碳所再生催化剂性能活性可至少恢复到初始活性的98%,单层SO2/SO3降低至0.3%以下,催化剂强度不低于新鲜催化剂。此外,催化剂经定制化再生后,还可兼具有低温活性,高砷、高汞烟气抗性,有效减缓再运行过程中失效。

  五年研发路,结出累累硕果

  从2012年立项,“脱硝催化剂再生技术”项目团队经历了五年艰辛的探索,取得了丰硕的成果。

  2015年,北京低碳所与四川能源公司在江油发电厂建成全国第一台多功能真实烟气脱硝催化剂测试平台,并对再生后催化剂进行了长周期性能测试。

  2016年,北京低碳所与国节能公司联合完成“神东电力新疆准东五彩湾发电有限公司一期2×350MW锅炉脱硝催化剂再生项目”,再生后催化剂性能够恢复到新鲜催化剂99%以上,运行一年多以来效果优良。该项目是新疆地区第一个脱硝催化剂再生示范项目,也是我国第一个针对高碱金属中毒催化剂的脱硝催化剂再生项目,具有重大的科技示范意义。


  2017年,北京低碳所在我国东北地区攻关行业公认最难以再生的砷中毒催化剂项目——东北高砷煤失活催化剂示范工程。再生催化剂活性达到新鲜催化剂活性的98%以上,砷去除率达到90%以上,解决了我国高砷煤脱硝催化剂活性难以恢复的难题。

  2016年底,北京低碳所以技术授权模式与我国东北地区某环保公司开展合作,许可其采用“脱硝催化剂再生技术”实施相关产品的生产和销售,建成了我国东北地区第一家催化剂再生厂。截至目前,北京低碳所已在我国东北、内蒙、京津冀、新疆等地区完成技术授权4家客户,全国地域覆盖率大于60%。未来还计划采用同样模式继续技术授权2家客户,实现全国覆盖。


  把核心技术掌握在自己手中。北京低碳所自主研发的废烟气脱硝催化剂再生及回收技术,不仅为推进我国煤电节能减排和煤炭清洁高效利用提供了技术支持,为我国绿色煤炭产业发展提供助力,还将为我们的生活带来更多的蓝天和白云。

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