“藍(lán)藍(lán)的天上白云飄”，這是很多人對(duì)于空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良最直觀的感受。而現(xiàn)在的情況是，雖然空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良，卻看不到藍(lán)天白云，這與大氣中氮氧化物的污染有很大的關(guān)系。在環(huán)境保護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司組織的研討會(huì)上，與會(huì)專家一致認(rèn)為，應(yīng)該在不放松對(duì)二氧化硫控制的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)氮氧化物的控制，否則將大大削弱我國(guó)“十一五”期間二氧化硫削減10％的成果。

然而，一個(gè)更為現(xiàn)實(shí)的問題是，實(shí)施氮氧化物污染控制，國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)備和技術(shù)儲(chǔ)備是否能夠跟上？對(duì)于低氮燃燒和煙氣脫硝技術(shù)，哪些已經(jīng)在國(guó)內(nèi)開始轉(zhuǎn)化為實(shí)用，哪些還處于引進(jìn)吸收階段，哪些需要進(jìn)行科技攻關(guān)，這些都需要進(jìn)行梳理，為今后的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展做好準(zhǔn)備。

作為氮氧化物排放大戶，電力企業(yè)在煙氣脫硝方面進(jìn)行了很多實(shí)踐。根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)副秘書長(zhǎng)王志軒提供的數(shù)據(jù)，截至2008年年底，超過2000 萬千瓦的煙氣脫硝機(jī)組已投運(yùn)，絕大部分采用的是選擇性催化還原法(SCR法)。但是，國(guó)內(nèi)除個(gè)別環(huán)保公司自行開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的脫硝技術(shù)外，絕大多數(shù)公司對(duì)煙氣脫硝技術(shù)尚處于引進(jìn)、消化吸收和初步應(yīng)用階段，對(duì)于SCR工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)等技術(shù)，國(guó)內(nèi)企業(yè)尚未完全掌握。電力行業(yè)煙氣脫硝產(chǎn)業(yè)化過程中，還有諸多問題需要解決。

裝在黑匣子里的催化劑設(shè)計(jì)技術(shù)

原料必須進(jìn)口造成催化劑制造成本居高不下，催化劑生產(chǎn)是燒制高級(jí)陶瓷工藝品，但國(guó)內(nèi)很多企業(yè)在用燒磚的工藝生產(chǎn)

在煙氣脫硝產(chǎn)業(yè)存在的眾多問題中，催化劑是最受關(guān)注的問題之一。目前，國(guó)際上電力行業(yè)煙氣脫硝主要有兩種方法:選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原。前者具有脫硝效率高(脫硝效率可以達(dá)到50％~90％，而后者脫硝效率為30％~50％)、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、可靠性高、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，這也是這項(xiàng)技術(shù)能夠得到普及的原因。

但是，SCR煙氣脫硝反應(yīng)必須在催化劑的作用下才能進(jìn)行。因?yàn)橐话惆迸c氮氧化物的反應(yīng)溫度在800~1100℃，加入催化劑后反應(yīng)溫度可以降低到 300~420℃之間，與國(guó)內(nèi)一般電廠省煤器和空預(yù)器之間的煙氣溫度相符。催化劑也就成為SCR裝置中最為重要的部分，其初投資占SCR系統(tǒng)總投資的 40％~60％，而且屬于消耗品，需要定期更換，對(duì)電廠的運(yùn)行成本有較大影響。在選擇方面，需要根據(jù)煙氣條件對(duì)催化劑進(jìn)行選型。如果選型不當(dāng)，容易引起磨損過快、堵塞、中毒等事故，給用戶造成經(jīng)濟(jì)損失。SCR裝置用的催化劑分為蜂窩式、板式和波紋板式3種，其中蜂窩式催化劑的應(yīng)用最為廣泛，占全球SCR催化劑供貨總量的80％左右。

目前，我國(guó)的催化劑還主要依賴進(jìn)口。王志軒說:“國(guó)內(nèi)雖已建立催化劑生產(chǎn)線，但僅指利用催化劑原料壓縮制作蜂窩狀、板式等形式的催化劑模塊。生產(chǎn)催化劑用的鈦白粉制作技術(shù)僅掌握在國(guó)外少數(shù)廠家手中，因此，原料必須進(jìn)口，這也就造成了脫硝催化劑的制造成本居高不下。”

國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)的催化劑生產(chǎn)線已經(jīng)投產(chǎn)或者正在籌建過程中。據(jù)江蘇龍?jiān)创呋瘎┯邢薰镜内w禹介紹，其公司的已投產(chǎn)產(chǎn)量為3000立方米/年，擴(kuò)建后的產(chǎn)量可達(dá)到1.2萬立方米/年。根據(jù)他的預(yù)測(cè)，到2010年年底，全國(guó)催化劑總產(chǎn)能將達(dá)到5萬~8萬立方米/年，基本能夠滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)要求。

趙禹說:“江蘇龍?jiān)匆M(jìn)的是日本觸媒化成的生產(chǎn)線，但是催化劑設(shè)計(jì)技術(shù)是裝在一個(gè)黑匣子里面的。”他也認(rèn)為，原料國(guó)產(chǎn)化問題是當(dāng)前的主要問題。催化劑所需要的主要原料是超細(xì)晶型鈦白粉，并在生產(chǎn)工藝中加入鎢、鋇、硅等成分，來提高產(chǎn)品熱穩(wěn)定性和成型性能，而這項(xiàng)技術(shù)目前國(guó)內(nèi)鈦白粉廠商并沒有完全掌握。

對(duì)于催化劑的生產(chǎn)，中國(guó)工程院院士郝吉明介紹說，美國(guó)75％以上的催化劑都是由康明泰克公司提供的，生產(chǎn)過程實(shí)施全程監(jiān)測(cè)，對(duì)操作工的精準(zhǔn)化要求非常高，公司甚至對(duì)每個(gè)操作工存在的問題都有詳細(xì)記載，而且公司的科研人員要比操作人員還要多。

做出合格的催化劑產(chǎn)品對(duì)每一個(gè)廠都是挑戰(zhàn)，國(guó)內(nèi)企業(yè)紛紛上馬這一項(xiàng)目也讓很多專家擔(dān)憂。東南大學(xué)教授孫克勤說:“催化劑的生產(chǎn)是燒制青花瓷，不是燒磚，但很多企業(yè)都當(dāng)作燒磚來做，產(chǎn)品質(zhì)量是否能夠保證？如果使用了質(zhì)量不好的產(chǎn)品，必將會(huì)造成很大的損失。”

很多企業(yè)都看到了國(guó)內(nèi)催化劑市場(chǎng)的潛力，但是遍地開花很難實(shí)現(xiàn)優(yōu)化發(fā)展。專家提出，鼓勵(lì)有實(shí)力、有市場(chǎng)、有技術(shù)的企業(yè)加快發(fā)展，有2~3家企業(yè)就可以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求了。

對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)催化劑行業(yè)的健康發(fā)展，美國(guó)康寧公司商務(wù)總監(jiān)王劍波說:“目前國(guó)內(nèi)的采購(gòu)形式不鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行研發(fā)。在目前的國(guó)內(nèi)采購(gòu)中，一個(gè)原則是低價(jià)中標(biāo)，另一個(gè)原則是指標(biāo)性采購(gòu)，也就是關(guān)注產(chǎn)品的脫硝效率、使用時(shí)間等，而業(yè)主不能判斷企業(yè)是否能夠兌現(xiàn)承諾。這樣，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的時(shí)候，就可能使得廠家競(jìng)相壓價(jià)，甚至可能說謊。因?yàn)槭袌?chǎng)不能健康發(fā)展，催化劑企業(yè)的研發(fā)成本無法回收，企業(yè)也就無法開展研發(fā)工作。”對(duì)此，他建議，增強(qiáng)業(yè)主方的知識(shí)儲(chǔ)備，同時(shí)借鑒歐美電力企業(yè)在催化劑采購(gòu)中的經(jīng)驗(yàn)，關(guān)注催化劑本身的性能指標(biāo)，鼓勵(lì)企業(yè)不斷去研發(fā)和進(jìn)步。

煤種多變對(duì)低氮燃燒、煙氣脫硝造成了困難

應(yīng)對(duì)典型煤種對(duì)氮氧化物排放和相關(guān)燃燒特性影響開展研究，催化劑生產(chǎn)的配方要個(gè)性化

我國(guó)的一次能源結(jié)構(gòu)決定了現(xiàn)在及未來相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，燃煤火電(煤電)仍是我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量的主要組成部分。煤質(zhì)問題成為我國(guó)電站鍋爐運(yùn)行中要面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問題。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授吳少華告訴記者，我國(guó)劣質(zhì)煤占據(jù)了電廠燃煤的重要份額。根據(jù)他最近對(duì)50個(gè)電廠91個(gè)煤種的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，無煙煤占24.2％，貧煤占 15.4％，高灰分煤占16.7％。他說:“劣質(zhì)煤不僅燃燒的穩(wěn)定性不好，燃燒效率低，容易發(fā)生高溫腐蝕和結(jié)渣的問題，而且氮氧化物的排放很難控制。但是，煤炭供應(yīng)緊張、煤質(zhì)變化頻繁又是很多電廠面臨的問題。”華能集團(tuán)的代表在發(fā)言中提到，煤的問題是中國(guó)的國(guó)情，對(duì)低氮燃燒、煙氣脫硝等都造成了困難，也因?yàn)槊悍N的問題，很多技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中不能得到充分發(fā)揮。

對(duì)此，吳少華建議，對(duì)典型煤種的煤質(zhì)特性和燃燒參數(shù)對(duì)氮氧化物排放和相關(guān)燃燒特性影響開展研究，并建立我國(guó)的數(shù)據(jù)庫(kù)。東南大學(xué)教授孫克勤認(rèn)為:“煤種多變對(duì)于我國(guó)的催化劑生產(chǎn)也是一個(gè)挑戰(zhàn)。從國(guó)外引進(jìn)的催化劑生產(chǎn)技術(shù)的軟件包中不一定有中國(guó)的煤種，或者煤種的數(shù)據(jù)不全。而催化劑生產(chǎn)的配方是要個(gè)性化的，以適應(yīng)煤質(zhì)的變化。因此，盡可能多地搜集相關(guān)數(shù)據(jù)，是非常重要的。”

由于產(chǎn)生機(jī)理與二氧化硫不同，氮氧化物的排放與煤質(zhì)特征、燃燒方式甚至司爐工的操作方式等因素都有重要關(guān)系。因此，控制氮氧化物的排放，不僅要關(guān)注煤質(zhì)問題，還要注重燃燒方式的選擇與改進(jìn)，以及對(duì)于司爐工的培訓(xùn)和考核。

脫硝工藝的選擇要根據(jù)當(dāng)?shù)嘏欧乓蟠_定

脫硝效率和經(jīng)濟(jì)成本應(yīng)二者兼顧

低氮燃燒技術(shù)具有投資與運(yùn)行費(fèi)用低、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，且已在發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)新出廠發(fā)電機(jī)組上得到廣泛應(yīng)用。因此，專家認(rèn)為，低氮燃燒技術(shù)應(yīng)作為我國(guó)火電廠氮氧化物減排的基本技術(shù)。在采用低氮燃燒技術(shù)后，機(jī)組的氮氧化物排放濃度仍達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)限值或光化學(xué)煙霧頻繁出現(xiàn)的環(huán)境敏感地區(qū)，應(yīng)增設(shè)煙氣脫硝裝置。在煙氣脫硝技術(shù)的選擇上，有專家認(rèn)為，廠家應(yīng)綜合考慮減排要求、成本等多方面因素。

美國(guó)燃料技術(shù)公司的劉明輝說:“在國(guó)內(nèi)近幾年的脫硝工程實(shí)踐中，存在不管現(xiàn)場(chǎng)條件和減排要求，都選擇SCR的傾向。”選擇性催化還原具有脫硝效率高等優(yōu)點(diǎn)，但相應(yīng)投資也會(huì)加大。

劉明輝以4×350MW機(jī)組的脫硝工程改造為例，來說明不同工藝選擇的成本問題。這一機(jī)組的初始氮氧化物濃度為800mg/Nm3，目標(biāo)氮氧化物排放濃度為200mg/Nm3。如果采用低氮燃燒和SNCR，改造的初期投資為1.5億元左右；如果采用低氮燃燒和SCR(液氨作為還原劑)，改造的初期投資將超過3億元；如果采用低氮燃燒和SNCR/SCR混合工藝進(jìn)行改造，初期投資在2.08億元左右。所謂SNCR/SCR混合工藝，就是把SNCR工藝的低成本特點(diǎn)同SCR工藝的高脫硝率進(jìn)行有效結(jié)合的一種聯(lián)體的混合工藝，可以降低催化劑的使用量，與電除塵/布袋除塵相結(jié)合的電袋除塵技術(shù)類似。美國(guó)從上世紀(jì)90年代開始對(duì)這一工藝進(jìn)行研發(fā)，其脫硝效率在50％~95％之間，一次投資介于SNCR和SCR之間。

由此可見，不同的工藝選擇，成本有很大的差異。劉明輝認(rèn)為，脫硝工藝的選擇應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐呐欧乓髞泶_定，而不是一味地追求高脫硝率，經(jīng)濟(jì)性也是需考慮的。他認(rèn)為，應(yīng)該將各個(gè)工藝的利弊向業(yè)主說明，將選擇權(quán)交給業(yè)主。

確保建成工程真正運(yùn)行，而不是上項(xiàng)目的敲門磚

加強(qiáng)監(jiān)管，對(duì)項(xiàng)目實(shí)行后評(píng)估，并制訂相應(yīng)配套政策

“脫硝產(chǎn)業(yè)化要避免脫硫產(chǎn)業(yè)化過程中出現(xiàn)的教訓(xùn)，比如低價(jià)中標(biāo)、工程質(zhì)量問題等。”這是被專家多次提及的一個(gè)問題。據(jù)王志軒介紹，國(guó)內(nèi)煙氣脫硝工程建設(shè)也存在很多問題，“部分煙氣脫硝工程的建設(shè)具有盲目性，為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能擴(kuò)張，環(huán)保在很多地方是項(xiàng)目的敲門磚。缺乏系統(tǒng)性的脫硝工程設(shè)計(jì)、制造、施工、安裝、調(diào)試、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。對(duì)于已建成脫硝工程的電廠，缺少必要的調(diào)研和評(píng)價(jià)，而對(duì)于煙氣脫硝裝置較高的運(yùn)行費(fèi)用，目前尚無電價(jià)政策的支持。”

郝吉明認(rèn)為，應(yīng)該保證已建成的煙氣脫硝工程正常運(yùn)行，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)檫@是我國(guó)電力企業(yè)煙氣脫硝工程現(xiàn)成的生產(chǎn)力，是提高技術(shù)水平的第一批試驗(yàn)臺(tái)，也是將來實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)的基礎(chǔ)。他說:“環(huán)保部門要對(duì)電廠煙氣脫硝設(shè)施的運(yùn)行情況進(jìn)行整體評(píng)估，環(huán)保公司也應(yīng)該對(duì)自己的工程進(jìn)行跟蹤和后評(píng)估，將這些工程真正變成自己的財(cái)富。同時(shí)，電力企業(yè)與環(huán)保公司應(yīng)該聯(lián)合建立煙氣脫硝的示范廠，用樣本來帶動(dòng)工作的開展。”

劉明輝提到，現(xiàn)在普遍存在工程建成試運(yùn)行后不投運(yùn)的情況，并沒有真正取得環(huán)境效益。這就使得相關(guān)部門在制定下一階段的法規(guī)、技術(shù)政策時(shí)缺乏參考和借鑒的經(jīng)驗(yàn)，工程質(zhì)量的問題沒能得到充分的暴露和改進(jìn)。另一方面，選擇液氨作為還原劑的諸多弊端無法呈現(xiàn)，這一重大危險(xiǎn)源的潛在風(fēng)險(xiǎn)也就越埋越深。

專家認(rèn)為，只有強(qiáng)有力的監(jiān)管，才能保證環(huán)保設(shè)施的正常運(yùn)行，而建立有效的脫硝運(yùn)行管理辦法也是非常必要的。同時(shí)，王志軒建議，國(guó)家應(yīng)出臺(tái)鼓勵(lì)火電廠煙氣脫硝的經(jīng)濟(jì)政策，如排污權(quán)交易、脫硝電價(jià)等，保障技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的平衡，以最小的成本換取最大的環(huán)境效益。

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