十三屆全國(guó)人大三次會(huì)議于2020年5月22日在北京召開，全國(guó)政協(xié)十三屆三次會(huì)議于2020年5月21日在北京召開。2020兩會(huì)大概在6月初結(jié)束，兩會(huì)將對(duì)經(jīng)濟(jì)等一系列問題進(jìn)行商議。近年來(lái)，環(huán)保問題不斷升溫，加上今年是藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的收官之年，環(huán)保再成今年全國(guó)兩會(huì)熱點(diǎn)議題之一。北京華電光大環(huán)境股份有限公司是國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，公司致力于SCR板式脫硝催化劑、SCR/SNCR脫硝技術(shù)等研發(fā)與設(shè)計(jì)。華電光大多年來(lái)致力于煙氣治理，處于行業(yè)領(lǐng)先地位，為國(guó)家生態(tài)環(huán)境建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。
生物質(zhì)鍋爐是以生物質(zhì)能源做為燃料的鍋爐。目前在不少省區(qū)，生物質(zhì)正在成為煤炭的有效補(bǔ)充和替代燃料。然而盡管生物質(zhì)鍋爐相比煤炭鍋爐污染較小，但在其燃燒過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生顆粒粉塵、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、酸性氣體等，而產(chǎn)生的粉塵以及廢氣需要經(jīng)過(guò)處理才可達(dá)到廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著燃煤鍋爐“超低排放”的不斷推進(jìn)，自身排放標(biāo)準(zhǔn)缺失的生物質(zhì)往往需要面臨同樣的“超低”考驗(yàn)，生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放技術(shù)研究刻不容緩。生物質(zhì)鍋爐大氣排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保部門制定的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，我國(guó)現(xiàn)行生物質(zhì)鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。
表1我國(guó)現(xiàn)行生物質(zhì)鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)
注：排放標(biāo)準(zhǔn)因鍋爐建成時(shí)間、所在地區(qū)而不同。
二生物質(zhì)鍋爐煙氣特點(diǎn)
（1）爐膛溫度差別大，生物質(zhì)鍋爐主要有爐排爐和循環(huán)流化床爐，每種爐型又分為中溫中壓爐、次高溫次高壓爐、高溫高壓爐，膛溫度分別為 700～760℃、880～950℃、850～1100℃
（2）生物質(zhì)中氫元素含量較高，煙氣中含水量也高，達(dá)15%～30%。
（3）二氧化硫、氮氧化物濃度波動(dòng)大；燃燒純生物質(zhì)時(shí)SO2、NOx濃度在120～250mg/m3波動(dòng)，如燃料中摻雜模板、木材、樹皮，煙氣中SO2、NOx濃度在 250～600 mg/m3波動(dòng)。
（4）生物質(zhì)煙塵含堿金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，可達(dá)8%以上。
表2某生物質(zhì)鍋爐飛灰與燃煤鍋爐飛灰主要成分對(duì)比
三生物質(zhì)鍋爐煙氣脫硝技術(shù)
生物質(zhì)的鍋爐燃料種類多、熱值低、給料均勻性差，造成燃燒區(qū)內(nèi)的溫度變化劇烈，鍋爐出口初始氮氧化物排放濃度波動(dòng)大。目前，只有SCR脫硝技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)“超低排放”的要求且長(zhǎng)期穩(wěn)定。
選擇性催化還原（S Selective Catalytic Reduction，SCR）脫硝技術(shù)，是將還原劑送入煙道使之與煙氣混合，在催化劑的作用下，在300~420℃的溫度狀態(tài)下將NOx還原為 N2和 H2O，從而實(shí)現(xiàn) NOx的減排。
在SCR反應(yīng)器內(nèi)，NOx通過(guò)以下反應(yīng)被還原：
SCR脫硝技術(shù)脫硝效率最高最有效的固定源NOx治理的技術(shù)，脫硝率可以達(dá)到90%以上，在眾多行業(yè)的超低排放領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。但由于生物質(zhì)燃料本身含有K、Na、Ca等堿性物質(zhì)，燃燒后形成飛灰進(jìn)入SCR系統(tǒng)，吸附在催化劑表面或堵塞催化劑孔道，并且與催化劑表面活性成分發(fā)生反應(yīng)，造成催化劑中毒失活，對(duì)催化劑的使用壽命產(chǎn)生影響。為保證催化劑的安全運(yùn)行，同時(shí)最大限度減小新增催化劑的煙氣阻力，催化劑需選用抗堿金屬板式催化劑。
四 華電光大抗堿金屬板式催化劑
針對(duì)生物質(zhì)鍋爐煙氣特點(diǎn)，北京華電光大聯(lián)合華北電力大學(xué)國(guó)家生物質(zhì)實(shí)驗(yàn)在常規(guī)催化劑的基礎(chǔ)上做了性能改進(jìn)，開發(fā)了具有高效抗堿金屬的生物質(zhì)脫硝催化劑，在高堿金屬含量飛灰煙氣中具有優(yōu)異的活性以及長(zhǎng)的使用壽命。華電光大是依托華北電力大學(xué)成立的高新技術(shù)企業(yè)，致力于多溫區(qū)多功能SCR脫硝催化劑及低能耗脫硝技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用。并在2019年先后榮獲教育部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)和國(guó)家科學(xué)進(jìn)步二等獎(jiǎng)等榮譽(yù)。
華電光大通過(guò)對(duì)催化劑進(jìn)行理論分析、性能評(píng)價(jià)和表征，分析催化劑中各元素賦存形態(tài)與催化劑性能之間的關(guān)系，深入了解催化劑中毒原理，并從減緩催化劑化學(xué)中毒和物理中毒方面切入，成功開發(fā)了抗堿金屬中毒SCR脫硝催化劑。
堿金屬（K 、Na）氧化物或鹽隨飛灰進(jìn)入SCR脫硝催化劑區(qū)域，不僅會(huì)堵塞催化劑孔道，造成物理鈍化，還會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的化學(xué)中毒失活（主要）。堿金屬對(duì)催化劑中毒機(jī)理如下圖所示（以鉀為例）：
圖2釩鈦系催化劑堿金屬中毒機(jī)理
如上圖所示堿金屬K(Na)對(duì)催化劑中毒機(jī)理為，高還原性的堿金屬可與催化劑表面V、W或Mo的B酸位點(diǎn)形成V(W、Mo)-O-K鍵，導(dǎo)致B酸位點(diǎn)數(shù)量減少，從而影響還原劑NH3的吸附活化，造成催化劑活性大幅下降。針對(duì)此情況，抗堿金屬中毒SCR脫硝催化劑具體開發(fā)工作如下：
4.1增加催化劑表面酸性
堿金屬對(duì)催化劑中毒，主要是與活性中心（V）的酸位發(fā)生反應(yīng)，占據(jù)酸位導(dǎo)致氨無(wú)法吸附在酸位上，造成催化劑活性降低。在此基礎(chǔ)上，ⅥB，ⅠB，Ⅷ副族過(guò)度金屬元素，以及稀土金屬可提高催化劑的酸位。通過(guò)篩選復(fù)配，以及加工方式的優(yōu)化，比例調(diào)整等一系列工作，成功選取了合適的助催化劑，提高了脫硝催化劑整體酸位，增加了氨的吸附位點(diǎn)和堿金屬抗性。從而提高了堿金屬的容量。
4.2添加抗堿金屬助劑
堿金屬與催化劑的活性中心酸位作用，為了避免催化劑失活或者降低催化劑失活速率，要降低堿金屬與活性中心酸位的接觸，也就是保護(hù)催化劑活性中心。增加堿金屬與活性中心接觸的能壘和采用活性更高更易與堿金屬發(fā)生反應(yīng)的助劑。我們從這兩方面入手首先選取了可以在二氧化鈦上分散性好同時(shí)具有一定空間位阻的助劑，使得堿金屬不易與催化劑發(fā)生反應(yīng)。
4.3調(diào)整催化劑配方
調(diào)整活性物質(zhì)和助催化劑的比例及加工方式，通過(guò)助劑的復(fù)配以及加工工藝的改進(jìn)，提高了整體催化劑的活性。通過(guò)浸漬預(yù)中毒活性測(cè)試以及表觀形貌觀察，催化劑抗堿金屬性能良好。
圖3催化劑抗堿中毒能力測(cè)試
五結(jié)論
生物質(zhì)鍋爐尾氣超低排放技術(shù)研究刻不容緩。只有SCR脫硝技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)“超低排放”的要求且長(zhǎng)期穩(wěn)定。華電光大研發(fā)的平板式抗堿脫硝催化劑具有抗堿中毒性能，可以保證長(zhǎng)期運(yùn)行不中毒，全方位地解決了生物質(zhì)鍋爐煙氣脫硝中出堿金屬中毒等問題。
