治理NOx污染是環(huán)境保護問題中各界密切關(guān)注并深入研究的課題。在催化劑的使用領(lǐng)域中,利用催化劑進行選擇性催化還原是一個主要的用途,低溫脫硝催化劑的作用很關(guān)鍵。

脫硝催化劑

國外現(xiàn)狀

燃煤電廠是人為排放NOx的主要來源之一,世界各國均頒布并實施了燃煤電廠氮氧化物排放標準。美國自1994年開始實施酸雨計劃(Acid Rain Program),控制工業(yè)中酸性氣體(SO2、NOx)排放量1996-1999年為第一階段,控制NOx減排400000噸/年;從2000年起為第二階段,控制NOx減排2100000噸/年。美國現(xiàn)行的火電廠氮氧化物排放標準是于2005年美國環(huán)保署取消燃料種類差別、采用績效排放重新修訂的發(fā)電機組化石燃料燃燒的氮氧化物排放標準。歐洲現(xiàn)行的火電廠排放標準是2001年頒布的2001/80/EC,此標準對新建、擴建火電廠的NOx排放限制均做了更嚴格的規(guī)定。除此標準外,歐洲各國還頒布有綜合污染防治要求(Intergrated Pollution Prevention and Control:IPPC Directive 96/61/EC),國家排放總量計劃(National Emission Ceilings:NEC Directive 2001/81/EC),國家排放消減計劃(National Emission Reduction Plan:NERP)等相關(guān)標準。

國內(nèi)研究現(xiàn)狀

中國是以煤炭作為主要一次能源的能源消耗大國,在我國初級能源消耗中,煤炭消耗占據(jù)70%。據(jù)國家環(huán)保總局統(tǒng)計,1990年我國總排放量約為910萬噸,1995年總排放量約為1000萬噸,2000年總排放量約為1880萬噸,2005年總排放量約為2220萬噸,其中工礦企業(yè)生產(chǎn)過程中煤炭燃燒產(chǎn)生的NOx約占總排放量70%。近年來隨著社會經(jīng)濟建設發(fā)展,生產(chǎn)生活能耗不斷增加,電力需求量曰益增長,使得電力產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,電廠裝機容量逐年遞增。自1995年起,我國電力裝機總?cè)萘恳殉降聡腿毡?躍居世界第二,僅次于美國。以目前施行的排放控制水平,預計至2020年,火電站鍋爐NOx排放總量將達到1000萬噸以上。在我國火電能源結(jié)構(gòu)中,煤電約占90%以上,火力發(fā)電消耗燃煤量約占總量的40%左右,火電廠排放的大氣污染物對生態(tài)環(huán)境的影響越來越嚴重,燃煤發(fā)電作為能源結(jié)構(gòu)主體對大氣污染起著舉足輕重的作用。燃煤產(chǎn)生的煙塵約占大氣廢中排放物粉塵總量60 %,SO2生成量約排放物總量87 % NOx 生成量約占排放物總量67 %。

SCR脫硝技術(shù)最早于1978年在日本被應用于工程項目,此后形成了分別以Babcock-Hitachi 公司、Catalysts & Chemicals Industry 公司禾口 Sakai Chemical Industry公司為代表的催化劑研發(fā)集團,其中,Babcock-Hitachi成立最早,于1970年成功研制了板式催化劑,其催化劑在燃煤電站的應用業(yè)績居世界之首。Catalysts& Chemicals Industry公司以研制和完善蜂窩式催化劑為主,曾先后向美國、德國和韓國進行技術(shù)轉(zhuǎn)讓,是成功轉(zhuǎn)讓技術(shù)最多的公司。Argillon公司從Catalysts &Chemicals Industry公司引進了蜂窩式催化劑生產(chǎn)技術(shù),并自主研發(fā)了板式催化劑生產(chǎn)技術(shù),成為唯一同時研制兩種結(jié)構(gòu)催化劑的公司。Cormetech公司與三菱公司合作,引進了 Catalysts & Chemicals Industry公司的蜂窩式催化劑生產(chǎn)技術(shù),在美國田納西州和北卡羅萊納州建造了生產(chǎn)基地,其催化劑產(chǎn)量居世界之首。Topsoe公司自主研發(fā)了波紋板式催化劑并在美國和丹麥建造了生產(chǎn)線。