氮氧化物污染控制前沿.ppt

氮氧化物污染控制前沿 竹涛 背景 氮氧化物是污染大气的主要有害物质之一 其种类很多 包括 N2O5 N2O4 N2O3 N2O NO NO2等 总称NOx 氮氧化物 污染大气的主要是NO NO2 排入大气中NOX的90 产生于各种燃料燃烧过程 且燃烧排出的主要是NO和NO2 其中NO占90 左右 NO为无色无臭气体 很容易与血液中的血色素结合 造成血液缺氧而引起中枢神经麻痹 NO2的毒性是NO的5 10倍 是CO的5000 10000倍 对人体危害极大 还会诱发光化学烟雾和导致酸雨形成 全国有1 16亿城市人口生活在空气环境质量劣于三级标准的环境中 主要大气污染物排放总量居世界第一 超出大气环境容量80 以上 酸雨区约占国土面积的1 3 是世界三大酸雨区之一 近10年NOx的环境容量基本处于饱和状态 据中国环境监测总站的监测数据 20世纪90年代以来 某些城市的NOx排放不容乐观 特别是1995年以来 NOx已成为少数大城市空气中的首要污染物 从表1可知 1995年以来北京 广州的NOx年均值均是标准的2倍以上 NOx污染非常严重 随着经济发展 NOx排放量也将持续增加 1994 2000年北京和广州NOx年均质量浓度 mg m3 1994 2000年北京和广州NOx年均质量浓度 mg m3 根据中国环境规划院的研究预测 NOx排放量将从1995年的1 11 107t增加到2010年的2 15 107t 到2020年和2030年 全国能源消费导致的NOx排放总量将分别达到2 4 2 9 107t和3 2 4 3 107t 到2020年前后将超过美国成为世界第一大NOx排放国 如此巨大的排放量将给公众健康和生态环境带来灾难性的后果 交通运输的分担率为42 目前执行的机动车污染物排放标准和机动车污染排放控制技术的发展将削减这部分的NOx排放 电力工业排放的NOx分担率为27 我国的发电企业纷纷引进国外的电厂SCR技术以消减NOx排放 但是其关键设备和材料大都反包到国外公司 没有进行国产化 其次为工业源NOx排放 占总排放量的23 图 1NOx排放分担率 NOx排放的工业源主要为玻璃厂熔解炉 钢铁厂冶炼炉 有色冶金冶炼炉 建材等工业窑炉和使用范围广泛且数量巨大的中小锅炉 目前我国缺乏工业源NOx排放控制技术 尤其是中小锅炉NOx排放控制技术 尽管如此 NOx污染物排放问题已引起国家的高度重视 我国在 火电厂大气污染物排放标准 大气污染物综合排放标准 锅炉大气污染物排放标准 生活垃圾焚烧污染控制标准 和 危险废物焚烧污染控制标准 中都对NOx排放浓度 排放速率限值等做出规定 从2004年7月1日国家开始征收氮氧化物排污费 2007年北京市公布了 锅炉大气污染物排放标准 DB11 139 2007 该标准对锅炉NOx排放进行了严格控制 根据北京市环保局的检测结果 北京的所有工业锅炉和取暖锅炉的NOx排放均不能达到该标准给出的限值 随着北京市地方标准的实施 可以预测全国 尤其是发达地区亦将制定严格的NOx排放标准 因此 开发NOx排放控制技术是摆在我们面前的刻不容缓的任务 NOx排放控制技术包括低氮燃烧技术 选择性催化还原技术 SCR 选择性非催化还原技术 SNCR 和吸附吸收技术 低氮燃烧技术涉及燃烧器和锅炉的设计和改造 对NOx的减排有一定的作用 但仍不能达到更严格的排放标准 对现有的工业窑炉和锅炉进行改造也有技术上和经济上的困难 吸附吸收技术是传统的对工业过程中NOx排放的控制技术 并不适合于燃烧过程的NOx排放控制 SCR技术是最佳的锅炉NOx排放控制技术 具有去除效率高等特点 但是缺点同样明显 即运行成本较高 SNCR技术对NOx去除效率要低于SCR技术 因此 本项目拟通过对中小工业锅炉 10 75t h NOx控制技术的研究 开发低成本的选择性催化还原技术 SCR 即制备低温SCR催化剂 其相关应用将创造巨大的市场价值 现状分析 处理NOx排放的方法有SCR 吸收和吸附法 电子束照射法 脉冲电晕等离子体法和选择性非催化还原法 Selectivenon CatalyticReduction SNCR 等 在这几种脱硝技术中 主流技术是SCR技术 它具有脱硝效率最高 技术最成熟等优点 在国外得到了广泛的应用 1975年 日本Shimoneski电厂建立了第一个SCR系统的示范工程 其后SCR技术在日本得到了广泛的应用 在欧洲SCR技术也已得到了广泛的应用 其脱硝效率达到80 90 美国政府也将SCR技术作为电站大气污染的主要控制技术 SCR方法已成为目前国内外电站和工业窑炉脱硝最成熟的主流技术 SCR技术的核心是SCR催化剂 其研究国外己经发展到比较成熟的阶段 SCR脱硝催化剂的生产已经商业化 其中较大规模的脱硝催化剂生产厂家主要有 美国Cormetech 日本BHK 德国KWH 丹麦Topsoe 日本Sakai 英国的庄信万丰 JohnsonMatthey 德国的Argillon 原西门子公司 美国的安格 Engelhard 公司等 当前 流行的成熟催化剂有蜂窝式 波纹式和平板式 Cormetech公司是美国康宁 Corning 公司和日本三菱 Mitsibutshi 公司在美国于1989年建立的一个合资企业 总部在北卡的Durham 研发销售以及生产 另外在田州的Cleveland有一个生产基地 Cormetech公司针对化石性燃料应用领域设计并制造均匀的钛 钨 钒 Ti W V 挤出式蜂窝催化剂 美国SCR市场的蜂窝催化剂几乎被Cormetech公司全部占领 Cormetech在充分吸收和运用三菱重工的大量经验数据 康宁公司卓越的挤出工艺和材料以及康宁的关于催化剂的专有技术的基础上 向市场提供最优化的产品 Cormetech作为独立运营公司 跟全世界著名的SCR工程公司紧密合作 在全世界的范围内 有超过750台机组包括超过150台燃煤锅炉正在成功的使用这项技术 巴布科克日立公司 BHK 于上世纪60年代起开始研发SCR脱硝系统和催化剂 并且于70年代成功地将其产品投入了市场 其产品已经先后覆盖了日本 欧洲 美国 中国台湾 韩国和中国 KWH公司是德国最大的选择性催化还原脱硝技术 SCR 催化剂供应商之一 具有17年以上生产SCR催化剂的成熟经验 集催化剂的研发 设计 制造 试验 安装 再生及技术咨询为一体 是欧洲最大的催化剂供应商之一 蜂窝式催化剂技术在世界上处于领先地位 已生产超过50000立方米的SCR催化剂 丹麦Topsoe催化剂公司由托普索博士在1940年创立 全球员工1700名 年营业额在5亿美元 主要从事化肥 化工和石油化工 火力发电厂和石油精炼厂用催化剂的生产和催化技术及设计 提供以催化剂为基础的工厂设计和工艺流程设计 它生产的脱硝催化剂 主营波纹式催化剂 广泛应用于各种工业锅炉 工业窑炉和垃圾焚烧炉中 日本Sakai化学工业公司成立于1918年 现拥有员工707人 主营业务有树脂添加剂 医药品 电子材料 有机化学品 催化剂等 其中脱硝催化剂产品有蜂窝式 球式 板式等 主要为V W Ti蜂窝式催化剂 可生产各种型号的蜂窝式催化剂 还拥有两项脱硝催化剂制造技术专利 其脱硝催化剂已广泛应用于大型电力企业的脱硝设备 垃圾焚烧炉和各种石油 天然气燃烧炉等 它还是唯一一家拥有TiO2生成工厂的脱硝催化剂公司 可为其生产脱硝催化剂提供原料基础 催化剂产品现已出口到德国 美国等国家 JohnsonMatthey和Engelhard公司是催化剂生产的化工企业 所生产的SCR催化剂广泛的应用于燃煤机组 燃气轮机组 工业锅炉 工业窑炉 垃圾焚烧炉 舰船和各种机动车及燃油 气 机的NOx排放控制 作为世界上最重要化工企业之一的德国BASF公司也是SCR催化剂的供应商 国内电站的燃煤锅炉大都采用了低NOx燃烧技术 随着排放法规的加严及氮氧化物排污费的提高 使用SCR技术将是