我國環(huán)保領(lǐng)域的市場(chǎng)空間巨大,但總體來(lái)看,我國環(huán)保行業(yè)起步較晚,市場(chǎng)機制暫時(shí)不太成熟。煙氣治理是環(huán)保行業(yè)的重要組成部分,SCR煙氣脫硝是國內外火電廠(chǎng)普遍采用的煙氣脫硝技術(shù),而作為煙氣脫硝的核心--SCR催化劑的應用我國滯后于西方國家很多年。1999年,大陸首次引入SCR脫硝催化劑用于火電行業(yè)的煙氣治理,隨后10 年不斷推廣和普及。“十一五”期間,我國NOx排放總量呈逐年上升趨勢,2011年高達2405萬(wàn)噸(工業(yè)源占71.9%);而《火電廠(chǎng)大氣污染物排放標準》(GB 13223—2011)的嚴格執行及SCR脫硝機組滿(mǎn)負荷投運,NOx排放總量逐年降低,2017年的排放量已降至1700萬(wàn)噸左右。
2018年7月份,國務(wù)院公開(kāi)發(fā)布《打贏(yíng)藍天保衛戰三年行動(dòng)計劃》,提出了打贏(yíng)藍天保衛戰的時(shí)間表和路線(xiàn)圖。之后各省市相繼出臺地方藍天保衛戰行動(dòng)計劃,對各生產(chǎn)行業(yè)提出了更高的排放要求。
催化劑市場(chǎng)不斷擴大
2015年以來(lái),“2+26”城市區域內大型燃煤電廠(chǎng)開(kāi)始實(shí)施超低排放改造,SCR脫硝工藝是火電廠(chǎng)的主流煙氣脫硝技術(shù),催化劑是SCR脫硝工藝的核心。隨著(zhù)各電廠(chǎng)超低排放的不斷實(shí)現,電力行業(yè)SCR脫硝催化劑普及率已接近飽和。面對依然嚴峻的環(huán)保壓力,在電力行業(yè)減排能力有限的情況下,非電行業(yè)煙氣治理將成為重點(diǎn),而NOx的減排成為其中重要一環(huán)。
我國早期的SCR脫硝催化劑配方與生產(chǎn)線(xiàn)均為購買(mǎi)和引進(jìn)其他國家技術(shù),2006年之前,國內的催化劑供應基本依賴(lài)國外。隨著(zhù)脫硝產(chǎn)業(yè)的推進(jìn),國內公司建立起相應的催化劑生產(chǎn)基地,來(lái)不斷滿(mǎn)足日益增長(cháng)的需求。目前國內催化劑公司核心技術(shù)(配方和成型工藝)主要源于國外,所以對于傳統釩鈦系催化劑的發(fā)展,首要任務(wù)是盡快實(shí)現完全自主國產(chǎn)化,并節省生產(chǎn)成本,增加市場(chǎng)競爭力,同時(shí)加快傳統催化劑的改性研究,拓寬適用范圍,延長(cháng)使用壽命。
催化劑在非電行業(yè)的應用遠不及火電行業(yè)成熟,加上非電行業(yè)煙氣與火電行業(yè)煙氣的巨大差別,非電行業(yè)SCR脫硝催化劑的研發(fā)成為非電脫硝的重點(diǎn)與難點(diǎn)。在這種背景下某些企業(yè),開(kāi)展了大量特種催化劑的研發(fā)工作,以滿(mǎn)足不同生產(chǎn)行業(yè)的脫硝需求。
針對目前行業(yè)面臨的眾多問(wèn)題,在第二屆工業(yè)煙氣深度治理高峰論壇上,某催化劑生產(chǎn)企業(yè)負責人提到:由于非電行業(yè)煙氣治理的興起,我國的脫硝市場(chǎng)還將不斷擴大,SCR催化劑需求缺口也將擴大。
脫硝效率成難題
相關(guān)報告指出,隨著(zhù)環(huán)保治理標準越來(lái)越高,相應的脫硝治理技術(shù)需要向高端化方向發(fā)展,高溫脫硝、全負荷脫硝、耐高濃度二氧化硫低溫脫硝、聯(lián)合脫硝脫汞、聯(lián)合脫硝脫二噁英已成世界性難題。
目前,燒結煙氣脫硝效率不高的問(wèn)題一直是困擾行業(yè)的難點(diǎn),鋼鐵行業(yè)燒結煙氣脫硝有氧化法脫硝、中低溫SCR脫硝、活性炭脫硝等多個(gè)技術(shù)工藝。其中,中低溫SCR脫硝方法,很難直接使用中高溫SCR催化工藝對NOx排放進(jìn)行控制。對此,該負責人介紹,燒結行業(yè)的脫硝不同于火電行業(yè)的脫硝,燒結煙氣的脫硝主要難點(diǎn)在于他的煙氣條件比較復雜,有些業(yè)主或工程公司沒(méi)有意識到這個(gè)問(wèn)題,完全照搬火電行業(yè)的脫硝來(lái)設計,相比電廠(chǎng)的脫硝,燒結機煙氣溫度低,水含量氧量高,*主要的是煙氣中含有大量的堿金屬,有些地區的燒結煙氣中還含有很高的砷含量,這些對催化劑來(lái)說(shuō)是致命的,會(huì )導致催化劑的性能和壽命大幅度降低和縮短,所以鋼鐵燒結機脫硝催化劑的設計,除了考慮溫度還要考慮催化劑的堿金屬中毒問(wèn)題,如果煙氣中有砷的話(huà),催化劑還得具備抗砷功能。
新型CR脫硝催化劑的研發(fā)
煙氣脫硝行業(yè)客戶(hù)主要分為兩大類(lèi),一類(lèi)是火力發(fā)電行業(yè),另一類(lèi)是非電行業(yè),包括鋼鐵、水泥、石化、煤化工等行業(yè)。但不同行業(yè)的煙氣溫度和組成差別很大。喬凱榮表示,中溫SCR脫硝催化劑的適用領(lǐng)域有限,因此亟待開(kāi)發(fā)針對不同煙氣的新型SCR脫硝催化劑。例如,針對燃氣輪機、垃圾焚燒爐所排放的高溫(>500℃)煙氣,需要開(kāi)發(fā)高溫催化劑;針對鋼鐵燒結機所排放的低溫(<300℃)煙氣且含有堿金屬的,需要開(kāi)發(fā)低溫抗堿金屬催化劑;針對使用富砷煤的煙氣,需要開(kāi)發(fā)抗砷中毒催化劑;針對含有大量堿金屬的生物質(zhì)電廠(chǎng)、高堿煤電廠(chǎng)等,需要開(kāi)發(fā)抗堿金屬中毒催化劑。
面對這個(gè)問(wèn)題,喬凱榮介紹說(shuō),華電光大依托華北電力大學(xué)生物質(zhì)發(fā)電成套設備國家工程實(shí)驗室的核心團隊,自主研發(fā)的系列化特種平板式SCR脫硝催化劑,實(shí)現了催化劑關(guān)鍵配方以及連續生產(chǎn)工藝的突破,形成了國內唯一具有自主知識產(chǎn)權的成套技術(shù)和裝置,在多個(gè)行業(yè)獲得了大規模工業(yè)應用。2013年光大平板式脫硝催化劑獲得了“第十五屆中國國際工業(yè)博覽會(huì )銅獎”是煙氣脫硝領(lǐng)域唯一獲得此殊榮的產(chǎn)品,2018年獲得國家教育部科技進(jìn)步一等獎,2019年獲得國家科技進(jìn)步二等獎。截至目前,公司產(chǎn)品涵蓋了從低溫到高溫的全溫區催化劑,包括低溫、中低溫、寬溫、中溫和高溫SCR脫硝催化劑,另外針對不同行業(yè)不同煤質(zhì)還有專(zhuān)門(mén)的特種催化劑如抗堿金屬中毒、抗砷中毒、超強耐磨催化劑等。
催化劑市場(chǎng)同質(zhì)化競爭愈演愈烈
隨著(zhù)國家對大氣污染治理步伐的加快,各種技術(shù)的變革與行業(yè)革新確實(shí)對脫硝催化劑行業(yè)也帶來(lái)了一定的影響。未來(lái)脫硝催化劑的市場(chǎng)會(huì )必然會(huì )有變化。喬凱榮表示,對于脫硝催化劑來(lái)說(shuō),未來(lái)主要是要根據行業(yè)特點(diǎn)開(kāi)發(fā)出投資成本更低、運行耗能更低的產(chǎn)品,真正做到節能、環(huán)保。
目前,國內企業(yè)進(jìn)入脫硝催化劑生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)門(mén)檻相對較低,加之生產(chǎn)催化劑的鈦白粉、偏釩酸銨等原料載體獲取相對容易,導致市場(chǎng)同質(zhì)化競爭局面愈演愈烈。
如何應對這種局面,對于未來(lái)的發(fā)展與創(chuàng )新,喬凱榮提到,華電光大作為國家高新技術(shù)企業(yè),不僅依托于華北電力大學(xué),并且與清華大學(xué)、航天動(dòng)力研究所、東南大學(xué)、瑞典皇家理工學(xué)院等研究單位建立了良好的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系。在產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合過(guò)程中,華電光大充分利用高校及科研院所的高科技人才、強大的研發(fā)能力和先進(jìn)的實(shí)驗設施,與企業(yè)科研人員合作進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā),從而不斷提高企業(yè)的創(chuàng )新能力。并且,針對產(chǎn)品研發(fā)和應用過(guò)程中出現的問(wèn)題,可以從更深層次上分析和解決,有助于技術(shù)的優(yōu)化和創(chuàng )新。
目前,我國煙氣脫硝技術(shù)在工業(yè)應用上還存在理論研究不成熟,運行管理不完善等方面的問(wèn)題?,F階段要不斷推進(jìn)催化劑的技術(shù)研究,積極開(kāi)發(fā)并推廣具有我國自主知識產(chǎn)權的脫硝催化劑,不斷探索新技術(shù),提高催化劑的制造工藝。這對推進(jìn)我國脫硝技術(shù)的進(jìn)展,節省投資和運行費用具有重要的經(jīng)濟、社會(huì )和環(huán)境效益。
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