各位專(zhuān)家，各位同行下午好，我今天匯報(bào)的題目是鋼鐵工業(yè)SCR脫硝技術(shù)，我是來(lái)自華北電力大學(xué)的，同時(shí)我也代表我們校外企業(yè)北京光大環(huán)境股份有限公司跟各位領(lǐng)導(dǎo)做一個(gè)交流。

華北電力大學(xué)/生物質(zhì)發(fā)電成套設(shè)備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室 副主任 陸強(qiáng)

首先看一下我們行業(yè)的應(yīng)用背景，今天包括上午下午各位領(lǐng)導(dǎo)做了很多研究，做了很多介紹，鋼鐵工藝環(huán)節(jié)非常多，多個(gè)環(huán)節(jié)涉及脫硝，除了煉鋼環(huán)節(jié)基本上每個(gè)環(huán)節(jié)都有脫硝工藝技術(shù)的需求，這里面需求最多可能是焦化，包括焦?fàn)t出臺(tái)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，像軋鋼都有標(biāo)準(zhǔn)，具體我不說(shuō)了。今天我想針對(duì)焦化和燒結(jié)煙氣做一個(gè)介紹。

今天下午第一個(gè)報(bào)告介紹我們焦化煙氣的特點(diǎn)，我們焦化煙氣第一焦化爐不停爐，煙氣非常復(fù)雜，里面有焦油，溫度比火電溫度低一百度左右。對(duì)于燒結(jié)來(lái)說(shuō)煙氣溫度更低只有100—185度的低溫，更重要的煙氣里面還有很多堿金屬，對(duì)我們常規(guī)的SCR脫硝的毒害作用非常大，這兩個(gè)背景之下我分別介紹一下針對(duì)我們焦化如何來(lái)做脫硝，針對(duì)燒結(jié)如何做脫硝。

針對(duì)焦化做脫硝目前有很多脫硝工藝，我把主要工藝做一個(gè)簡(jiǎn)單總結(jié)，第一工藝做的比較多的是氧化脫硝，這里面用臭氧或者其他的氧化劑，把氮氧化物氧化，通過(guò)堿的方式做吸收，實(shí)現(xiàn)低成本的脫硝，因?yàn)樗皇前褮庀噢D(zhuǎn)移到液相，里面同時(shí)產(chǎn)生了水污染的問(wèn)題。

我們第二個(gè)脫硝工藝活性炭或者活性焦，這個(gè)更多是物理吸附過(guò)程，這個(gè)成本比較龐大，涉及到活性焦托付再生技術(shù)?，F(xiàn)在鋼鐵行業(yè)推行比較多的中溫的，具體把煙氣排到320度以上，用最廉價(jià)的最常規(guī)的催化劑做這樣煙氣的脫硝，這個(gè)工藝最大特點(diǎn)就是運(yùn)行成本非常龐大，要把這么大的煙氣從原本的200多度提升320度以上能耗需求非常大。

我們第四個(gè)工藝現(xiàn)在包括今天各位專(zhuān)家非常推崇的工藝，我們?cè)诘蜏叵伦雒撓?，有兩種方法，第一種方法是將我們脫硝布置在脫硫以后，這個(gè)工藝國(guó)內(nèi)外有很多應(yīng)用，最典型在生活當(dāng)中經(jīng)常碰到的垃圾焚燒。

所有煙氣凈化做脫硝，同樣也可以做，先脫硫和先除塵做脫硝，這個(gè)工具最大特點(diǎn)是煙霧實(shí)在非常低，催化劑用量不大，要做脫硝工程成本很高。我們要在脫硫前脫硝，這樣盡可能保證焦化煙氣本身有200度以上煙溫。

相對(duì)低溫脫硝來(lái)說(shuō)催化劑用量可以節(jié)省很多，相對(duì)來(lái)說(shuō)投資運(yùn)行成本也會(huì)降低很多。如果我們要在脫硫前布置脫硝，主要技術(shù)有哪幾個(gè)問(wèn)題，后面簡(jiǎn)單介紹一下，這是相關(guān)的技術(shù)對(duì)比，剛才介紹過(guò)了。

如果我們要做脫硫脫硝，第一個(gè)焦?fàn)t經(jīng)常不停爐，我們考慮到脫硝塔長(zhǎng)期的運(yùn)行。第二個(gè)考慮到我們焦?fàn)t里面有焦油，兩百多度不可能發(fā)生分解，焦油有黏性，一旦進(jìn)了脫硝塔里面很快吸附在催化劑表面，造成催化劑表面很快會(huì)堵塞失火。

把焦油脫出以后還有煙氣進(jìn)入脫硝催化劑主要會(huì)有兩個(gè)問(wèn)題，第一個(gè)催化劑發(fā)生硫酸銨鹽中毒作用，右邊列了副反應(yīng)。我們現(xiàn)在常見(jiàn)的低溫脫硝催化劑基本上都是在中溫催化劑基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，在300多度脫硝活性才會(huì)好，200多度脫硝活性很低。

如何提高催化劑活性是我們低溫脫硝面臨重要問(wèn)題，對(duì)我們做低溫脫硝兩大技術(shù)難點(diǎn)，一是脫硝技術(shù)的降低，這是我們常見(jiàn)催化活性的分布圖，對(duì)于釩基催化劑，一旦低于300度會(huì)快速下降，脫硝活性是我們做焦化煙氣脫硝第一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，這個(gè)難點(diǎn)還不是很大。

我們可以通過(guò)調(diào)整催化劑用量。煙氣里面只要有氨氣，有三氧化硫一定會(huì)反映成硫酸銨鹽，硫酸銨鹽生成附著在催化劑表面造成催化劑失火。如果煙氣不是特別干凈還有飛灰成分在里面，造成永久性的催化劑的失火。

這兩個(gè)可以說(shuō)一年多之前，國(guó)際上都沒(méi)有任何克服這個(gè)缺點(diǎn)的催化劑，國(guó)外很少有這樣需求，這樣情況下十年前開(kāi)始做相關(guān)研究工作，這是我研究工作思路經(jīng)過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)研究。

首先從量子化學(xué)方法建立催化劑表面結(jié)構(gòu)模型，看表面如何來(lái)負(fù)載活性成分，對(duì)催化劑有特定催化作用效果，我們通過(guò)量子化學(xué)方法闡明了催化劑表面活性，能量信息和反映動(dòng)力學(xué)信息，脫硝反映是很多反映同時(shí)進(jìn)行的。

這樣基礎(chǔ)上研發(fā)了低溫范圍內(nèi)有非常高性能催化劑的配方，強(qiáng)化催化劑低溫下抗水和耐油性能，這樣基礎(chǔ)上通過(guò)兩個(gè)方式，第一個(gè)通過(guò)負(fù)載和制備方法改進(jìn)改善了催化劑表面的結(jié)構(gòu)，盡量做到單層分散，大量降低催化劑對(duì)二氧化硫的氧化率，我們脫硝反應(yīng)首先要把氨氣和一氧化碳吸附在催化劑表面才能進(jìn)行脫硝反應(yīng)，不吸附這個(gè)反應(yīng)沒(méi)辦法進(jìn)行。

更重要是我們?cè)诖呋瘎├锩嫱ㄟ^(guò)改善催化劑助劑，添加新的助劑形成二氧化硫結(jié)構(gòu)，這是三年前做出來(lái)，當(dāng)時(shí)焦化還沒(méi)有這么大脫硝需求，我們找不到單位做應(yīng)用，當(dāng)時(shí)在電力系統(tǒng)做一個(gè)驗(yàn)證，挑選了貴州來(lái)做中試，中試的時(shí)候?yàn)榱四７?，這個(gè)可以看一下，這是電力行業(yè)里面煙氣工礦最?lèi)毫拥碾姀S。

做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候?yàn)榱四７落撹F行業(yè)需求，我們通過(guò)拆冷風(fēng)方式控制到200—300度之間，不是用了常規(guī)的溫度來(lái)做脫硝經(jīng)過(guò)2420小時(shí)，各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)非常完善，我們?cè)谶@么高的情況下催化劑沒(méi)有發(fā)生任何失火問(wèn)題。

總結(jié)一下我們催化劑的優(yōu)勢(shì)，主要解決低溫有油環(huán)境下的高效脫硝問(wèn)題，目前我們有很多業(yè)績(jī)可以看一下煙氣溫度有270，250—430的，各個(gè)煙氣溫度都有應(yīng)用，所有的應(yīng)用在脫硫之前做的脫硝，煙氣里面本身還有硫的，我們并沒(méi)有在脫硝塔里面設(shè)計(jì)系統(tǒng)，不是說(shuō)時(shí)時(shí)刻刻對(duì)催化系統(tǒng)做熱再生，沒(méi)有設(shè)計(jì)過(guò)催化劑熱再生系統(tǒng)。

第三部分我想介紹針對(duì)我們燒結(jié)機(jī)煙氣脫硝，對(duì)于現(xiàn)在我們燒結(jié)行業(yè)來(lái)說(shuō)的話(huà)煙氣混合在一起最后一塊排煙，針對(duì)這種脫硝的話(huà)工藝什么樣，也可以分為脫硫工藝以后脫硝，或者脫硫之前做脫硝。

脫硫之前做脫硝有兩個(gè)，針對(duì)半干法或者針對(duì)濕法脫硫，我們燒結(jié)機(jī)煙箱溫度不一樣，可以混合一塊做脫硝，也可以針對(duì)不同煙氣溫度分別做脫硝，這是具體方法可以看一下，脫硫以后做脫硝半干法在120度左右，把煙溫升到180然后升到220，如果濕法脫硫位置比較大，濕法脫硫溫度有幾十度。

這是簡(jiǎn)單的總結(jié)，可以看一下，估算一下對(duì)于260平米的燒結(jié)機(jī)煙氣量120萬(wàn)標(biāo)方，相比火電行業(yè)用這種方式做脫硝的話(huà)，鋼鐵行業(yè)脫硝投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于火電行業(yè)，尤其司法脫硫以后要把這么低的溫度升到220度這個(gè)代價(jià)非常龐大。

我們提出脫硫以后做脫硝，脫硫以后做脫硝更多對(duì)于催化劑有需求，第一種工藝燒結(jié)煙氣混在一塊，假設(shè)我們按130度計(jì)算，第一股煙氣到180再到220，第二個(gè)我們通過(guò)利用燒結(jié)行業(yè)本身已有的能量來(lái)把煙溫直接到300度以上，一分為二，同樣的話(huà)我們可以對(duì)燒結(jié)機(jī)煙溫三種煙氣分別做脫硝處理。

對(duì)于60度煙氣溫度更適合用化學(xué)方法做脫硝，對(duì)于140度煙霧溫可以加熱到300度以上，做中溫的脫硝，對(duì)于220度可以用低溫催化劑脫硝，這是對(duì)幾種方法做的總結(jié)，我們一方面要充分利用燒結(jié)機(jī)本身現(xiàn)在有關(guān)設(shè)備能量，盡量把一股煙氣升到300度做脫硝，成本非常低。

如果我們把煙氣分開(kāi)處理的話(huà)，對(duì)于非常低的低溫，可以做氧化脫硝，相對(duì)來(lái)說(shuō)投入成本最低，無(wú)論用中低溫脫硝都有這個(gè)特點(diǎn)，雖然灰含量不高，按期里面有大量的堿金屬，會(huì)讓催化劑發(fā)生嚴(yán)重的中毒作用，引出了我們需要堿金屬中毒的脫硝催化劑。

針對(duì)我們火電行業(yè)，針對(duì)我們生物質(zhì)行業(yè)秸稈里面都是鉀鹽，這種早期都有很多研究，堿金屬進(jìn)入脫硝催化劑發(fā)生反應(yīng)，影響催化劑的活化，可以降低吸附能力和氧化性能，這樣的話(huà)催化劑沒(méi)有辦法完成脫硝。在此基礎(chǔ)上化學(xué)吸附氧的比例也是降低，如果不能把氨氣等吸附在表面，這個(gè)脫硝反應(yīng)沒(méi)有辦法進(jìn)行。

五年前針對(duì)堿金屬來(lái)做如何提高催化劑對(duì)堿金屬抗中毒能力，我們也是通過(guò)量子化學(xué)分子研究催化劑表面如何吸附上去，如何發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如何影響催化劑表面的活性位和不同價(jià)態(tài)的比例，在此基礎(chǔ)上針對(duì)這個(gè)堿技術(shù)化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)催化劑，來(lái)簡(jiǎn)化催化劑對(duì)堿金屬的抗中毒能力。

我們抗堿金屬催化劑，我們催化劑只要接觸煙氣堿金屬一定會(huì)進(jìn)入微孔，不要發(fā)生反應(yīng)就可以保護(hù)催化劑活性位，添加酸性更強(qiáng)的助劑進(jìn)去，就可以發(fā)生反應(yīng)，可以降低堿金屬發(fā)生反應(yīng)，同樣增強(qiáng)催化劑表面的酸性，這就是增強(qiáng)催化劑的容量，哪怕催化劑吸附1%，甚至更多堿金屬在上面。

可能我們催化劑依舊不會(huì)讓脫硝性能受到影響，最后調(diào)整催化劑配方，創(chuàng)造各種各樣結(jié)構(gòu)，讓堿金屬容納在孔里面，盡量讓堿金屬減少表面吸附，雖然這個(gè)過(guò)程很難，通過(guò)做了以后我們成功研制出來(lái)，尤其針對(duì)我們現(xiàn)在堿金屬非常高的地方，重點(diǎn)是我們生物質(zhì)行業(yè)。

燒結(jié)機(jī)行業(yè)起步時(shí)間比較短，我們還沒(méi)有投運(yùn)，已經(jīng)下了訂單，目前在生產(chǎn)，有機(jī)會(huì)也請(qǐng)各位領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們相關(guān)情況多多考察，多了解我們情況，這是我們燒結(jié)機(jī)簡(jiǎn)單應(yīng)用業(yè)績(jī)。這個(gè)我們現(xiàn)在可以看一下我們?cè)O(shè)計(jì)方案，都在40毫克以下，這是我們技術(shù)方面優(yōu)勢(shì)，脫硝我們可以保證超低排放，以后鋼鐵行業(yè)也會(huì)步入火電行業(yè)的要求，不僅要做改造更要做超低排放改造，今天這是我匯報(bào)的主要內(nèi)容，請(qǐng)各位專(zhuān)家通航多多批評(píng)指正，謝謝。

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