十三屆全國人大三次會議于2020年5月22日在北京召開，全國政協(xié)十三屆三次會議于2020年5月21日在北京召開。2020兩會大概在6月初結(jié)束，兩會將對經(jīng)濟(jì)等一系列問題進(jìn)行商議。近年來，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)保再成今年全國兩會熱點(diǎn)議題之一。北京華電光大環(huán)境股份有限公司是國家高新技術(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)。華電光大多年來致力于煙氣治理，處于行業(yè)領(lǐng)先地位，為國家生態(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，但在其燃燒過程中還會產(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)》，我國現(xiàn)行生物質(zhì)鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1我國現(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、氮氧化物濃度波動大；燃燒純生物質(zhì)時SO2、NOx濃度在120～250mg/m3波動，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。

（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)步一等獎和國家科學(xué)進(jìn)步二等獎等榮譽(yù)。

華電光大通過對催化劑進(jìn)行理論分析、性能評價和表征，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，不僅會堵塞催化劑孔道，造成物理鈍化，還會帶來嚴(yán)重的化學(xué)中毒失活（主要）。堿金屬對催化劑中毒機(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副族過度金屬元素，以及稀土金屬可提高催化劑的酸位。通過篩選復(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。通過浸漬預(yù)中毒活性測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。