高效烟气脱硝技术解燃“煤”之急

5月14日, 浙江省科技厅发布消息称:由浙江大学开发的高效烟气催化脱硝关键技术有望解燃“煤”之急。通过使用该项目开发的新型催化剂, 工厂排放的每立方米烟气中氮氧化物 (NOx) 含量可降至50毫克以下。这项让人们对改善大气质量寄予厚望的成果不久前还获得了浙江省2014年度科技进步一等奖。

由浙江大学能源工程学院副院长高翔教授和岑可法院士带领团队攻关完成的这一项目, 在高效脱硝催化剂体系设计与催化剂成套制备技术、催化剂再生改性及硝汞协同控制技术、混合及反应过程耦合强化技术等多方面取得了实质性创新与重大突破, 成功研发及产业化应用了具有完全自主知识产权的高效催化脱硝关键技术与成套装备。

据了解, 工厂排放的每立方米烟气中, 氮氧化物含量低于200毫克, 就可达到欧盟和日本现行标准, 低于100毫克可达到美国和我国最新标准。而通过使用这种新型催化剂, 这个数字降低到了50毫克以下。目前, 高效烟气催化脱硝关键技术已应用于300多台燃煤锅炉, 已实现年减排氮氧化物约94.2万吨, 合作单位累计产值超过51亿元。

治理雾霾已经成为全国上下共同关心的话题之一。据高翔介绍, 在我国, 氮氧化物是造成大气灰霾的主要原因之一, 而氮氧化物约三分之二来自煤燃烧。2013年, 我国消费的煤炭占全球50%以上, 且煤炭在未来一段时间仍然是中国经济成长不可缺少的燃料。“在这样的前提下, 要改善我国的空气质量, 就必须使用全球最先进的污染控制技术。”高翔说。

脱硝技术是目前各国广泛应用的清除氮氧化物技术, 其中起关键作用的就是催化剂。为了研发适应中国工业环境的“强悍”催化剂, 高翔团队采用了量子化学手段, 利用计算机模拟, 从不同元素的成千上万种组合中, 更加精确、高效地筛选出符合条件的催化剂配方。他们最终研制成的催化剂, 抗中毒性、耐磨性都有了很大提升, 延长了催化剂的使用寿命。科研团队还在配方中加入稀土等元素, 使催化剂对温度的要求不再那么苛刻, 在锅炉低负荷运行时也能较好地发挥作用。

在改良催化剂的过程中, 科研团队就已经考虑到了回收再利用的问题。我国煤电装机容量世界最大, 每年产生的废旧催化剂数量是美国的4倍, 如何处理是个难题。“填埋的成本是每吨近6000元。”高翔说, “这种废旧的催化剂属于危险废物, 处置不当会造成严重的二次污染。”为此, 科研团队发明了一套新的清洗再生及改性方法, 可以使原已失活的催化剂的活性恢复至新鲜催化剂的98%。这一成果直接催生了一项产业, 现在, 专门提供这项再生技术及催化脱硝成套设备的企业仅浙江省已有好几家。