當(dāng)外界還在為燃煤電廠達(dá)到超潔凈排放的合理性和必要性各執(zhí)一詞時(shí)，2093號(hào)文的出臺(tái)標(biāo)志著超潔凈排放正式由國家政府部門蓋棺定論，發(fā)電廠的態(tài)度也隨之由觀望、躍躍欲試轉(zhuǎn)變?yōu)閮A力而為。但更大的難點(diǎn)在于，要如何操刀將氮氧化物、二氧化硫、粉塵等大氣污染物的排放同時(shí)控制到嚴(yán)格系數(shù)再增加一倍的標(biāo)準(zhǔn)里。

這不是僅存在于某家電廠的小范圍焦慮。以脫硝改造為例，目前電廠脫硝機(jī)組占比明顯偏低。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，至2013年已投運(yùn)火電廠煙氣脫硝機(jī)組容量約為4.3億千瓦，只占全國現(xiàn)役火電機(jī)組容量的50%。這意味著，目前有近一半的電廠必須將氮氧化物排放從之前的100、200毫克/標(biāo)立方甚至更高直接降至50毫克/標(biāo)立方。能否做到?如何做到?在這種現(xiàn)實(shí)情況下，寄希望于技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新似乎是更好也是唯一的選擇。

脫硝技術(shù)同質(zhì)化壁壘獲突破

相較于除塵、脫硫，電廠的脫硝雖然起步較晚，但整體而言已具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)成熟度。

尤其是SCR(選擇性催化還原)技術(shù)，由于從20世紀(jì)60~70年代后期就在日本完成了商業(yè)運(yùn)行，從而成為目前最為成熟的煙氣脫硝技術(shù)，在燃煤電廠應(yīng)用也最為廣泛。

近半個(gè)世紀(jì)的技術(shù)積累，為脫硝打下了“好底子”，但也造成當(dāng)前脫硝行業(yè)技術(shù)壁壘較低、同質(zhì)化競爭嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)。這種局面若不及時(shí)扭轉(zhuǎn)，發(fā)生在其他領(lǐng)域的同質(zhì)化競爭導(dǎo)致價(jià)格戰(zhàn)、再導(dǎo)致工程質(zhì)量低下的惡性循環(huán)之路就有可能在火電廠的煙氣污染治理領(lǐng)域重演。

作為將科技創(chuàng)新作為立足之本的行業(yè)領(lǐng)頭羊，龍凈環(huán)保較早警覺到這一危險(xiǎn)信號(hào)，并作出了實(shí)質(zhì)性的應(yīng)對(duì)。

據(jù)了解，影響SCR煙氣脫硝效率的關(guān)鍵在噴氨技術(shù)、導(dǎo)流及整流技術(shù)和氨氣調(diào)節(jié)技術(shù)。龍凈環(huán)保正是通過對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)的突破來作為技術(shù)創(chuàng)新的切入點(diǎn)。

記者在對(duì)龍凈環(huán)保的采訪中得知，SCR煙氣脫硝技術(shù)中最初的氨/煙氣混合技術(shù)主要是圓盤回旋混流技術(shù)和格柵式噴氨技術(shù)(AIG)，這兩種技術(shù)主要依靠自身布置特性來混合氨氣/煙氣，混合調(diào)節(jié)手段單一。

為了繞過傳統(tǒng)技術(shù)混合不均勻、性能發(fā)揮受限等弊端，龍凈環(huán)保在十余年的工程實(shí)踐過程中，不斷對(duì)兩種噴氨技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，研制出“高效雙混噴氨技術(shù)”;并對(duì)氨氣調(diào)節(jié)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出適合國內(nèi)燃煤電廠脫硝裝置的“直通單座式氨氣調(diào)節(jié)技術(shù)”，最終形成龍凈環(huán)保獨(dú)有的“高效雙混SCR煙氣脫硝新技術(shù)”。

從“雙混噴氨技術(shù)+直通單座式氨氣調(diào)節(jié)技術(shù)”這個(gè)坐標(biāo)基本可以看出該脫硝新技術(shù)的突破口。

首先，將圓盤回旋混流技術(shù)和AIG技術(shù)結(jié)合的做法，取長補(bǔ)短，能夠使氨/煙氣混合變得更為均勻。更能體現(xiàn)智慧的是龍凈環(huán)保對(duì)二級(jí)混流技術(shù)的應(yīng)用。所謂“二級(jí)”，分別設(shè)置在AIG下游0.5~1米處和1.5~2.5米處，具體設(shè)置幾級(jí)可以根據(jù)機(jī)組實(shí)際條件動(dòng)態(tài)調(diào)整。“若混合距離小于10米，一般選用完整的雙混噴氨技術(shù);若混合距離為10~12米，可以選擇AIG+一級(jí)混流器;若混合距離大于12米，則可單獨(dú)選擇AIG或圓盤回旋混流技術(shù)”。

其次，在脫硝煙道和導(dǎo)流整流裝置的設(shè)計(jì)上也有“巧心思”。脫硝進(jìn)出口煙道的走向采用緩轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)，可以減少煙氣阻力100帕以上，還能防止積灰;根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的SCR脫硝系統(tǒng)的流場模擬結(jié)果設(shè)置導(dǎo)流板，可以將催化劑要求的各個(gè)參數(shù)值調(diào)整至最佳狀 態(tài);在脫硝反應(yīng)器上部設(shè)置整流格柵，同時(shí)反應(yīng)器頂板上設(shè)置小擋板，則可進(jìn)一步保證流場的均勻性。

而直通單座式氨氣調(diào)節(jié)技術(shù)則能夠解決調(diào)節(jié)型球閥氨氣調(diào)節(jié)不穩(wěn)定、無法自動(dòng)響應(yīng)、系統(tǒng)復(fù)雜等缺點(diǎn)，具有能適應(yīng)脫硝裝置的負(fù)荷變化、調(diào)節(jié)性能精準(zhǔn)穩(wěn)定、管路簡單、經(jīng)濟(jì)性高、密封性好、氨氣泄漏小等復(fù)合功能。

那么，這種技術(shù)在超潔凈排放大潮時(shí)能否從容應(yīng)對(duì)?在采訪中，華電電科院環(huán)保技術(shù)部副主任何勝提供的一個(gè)信息值得關(guān)注，他說，目前市場上針對(duì)超低氮氧化物排放的脫硝技術(shù)尚未出現(xiàn)大的創(chuàng)新，通常做法是在原有脫硝技術(shù)基礎(chǔ)上將各種參數(shù)做得更加完美，歸根結(jié)底還是靠增加經(jīng)濟(jì)投入。

但龍凈環(huán)保的實(shí)際工程應(yīng)用，對(duì)電廠實(shí)現(xiàn)氮氧化物超低排放的可能性作出了肯定的回答。據(jù)了解，目前龍凈環(huán)保的“高效雙混SCR煙氣脫硝新技術(shù)”已經(jīng)過了40個(gè)脫硝工程、共100臺(tái)套、總裝機(jī)容量達(dá)4000萬千瓦的實(shí)踐考驗(yàn)，均能實(shí)現(xiàn)氮氧化物排放濃度達(dá)到20~50毫克標(biāo)立方。

河北邢臺(tái)國泰發(fā)電有限公司2臺(tái)30萬千瓦機(jī)組在進(jìn)行脫硝改造時(shí)的經(jīng)歷頗為典型。記者在采訪中得知，該廠脫硝改造的難點(diǎn)在于，脫硝入口氮氧化物濃度高達(dá)900毫克標(biāo)立方，要達(dá)到SCR出口氮氧化物濃度小于90毫克標(biāo)立方的目標(biāo)，就要求脫硝效率不小于90%。

“要滿足這個(gè)要求，必須同時(shí)運(yùn)行3層催化劑，且要求催化劑迎面處的煙氣流場條件要比標(biāo)準(zhǔn)更加均勻。為了攻克這些技術(shù)難點(diǎn)，龍凈環(huán)保的觀點(diǎn)是強(qiáng)化煙氣和氨氣的混合，使煙氣流場條件更加均勻，從而保證脫硝的高效率。”負(fù)責(zé)該項(xiàng)目技術(shù)設(shè)計(jì)的何永勝如此介紹使用高效雙混噴氨技術(shù)的初衷。

據(jù)悉，面對(duì)規(guī)定的氮氧化物小于50毫克/標(biāo)立方排放，脫硝效率將普遍高于85%，甚至90%以上。通?？梢酝ㄟ^加裝預(yù)留的催化劑層來提高脫硝效率，但脫硝效率提高的同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致二氧化硫/三氧化硫轉(zhuǎn)化率提高，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行安全。要解決這個(gè)問題，除了從催化劑在設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格把控外，龍凈環(huán)保高效雙混SCR煙氣脫硝技術(shù)可控制煙氣氨氮混合濃度和煙氣流速的分布標(biāo)準(zhǔn)偏差分別小于4%和8%，遠(yuǎn)優(yōu)于催化劑所要求的5%和15%。高均勻度的煙氣流場條件可以使脫硝效率提高的同時(shí)盡可能地降低二氧化硫/三氧化硫轉(zhuǎn)化率。

邢臺(tái)國泰發(fā)電的工程投運(yùn)后，展示出的性能指標(biāo)對(duì)該技術(shù)具有充足的說服力：脫硝效率普遍達(dá)到90%，最高時(shí)可達(dá)92%，明顯高于市面上通行的80%的區(qū)間。

催化劑再生市場爆發(fā)在即

火電行業(yè)進(jìn)入煙氣脫硝改造爆發(fā)期，巨大的壓力也傳導(dǎo)至下游的催化劑廠商。作為脫硝的核心設(shè)備，催化劑如脫硝設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)。如今，這種“發(fā)動(dòng)機(jī)”的數(shù)量正逐年不斷攀升。

據(jù)相關(guān)預(yù)測，2015年底我國火電裝機(jī)容量將達(dá)到9億千瓦左右。若年均火電裝機(jī)增速為4%，2010年30%、2011~2015年50%的新增機(jī)組完成脫硝改造，每年18%的原有機(jī)組完成脫硝改造，預(yù)計(jì)到2014年底，已投運(yùn)脫硝機(jī)組容量約6.8億千瓦，2015年底現(xiàn)役火電機(jī)組將基本完成脫硝改造?，F(xiàn)國內(nèi)脫硝機(jī)組95%以上采用SCR法，在上述條件基礎(chǔ)上，預(yù)計(jì)到2014年底，脫硝催化劑保有量約60萬立方米，到2018年保有量約80萬立方米。

催化劑需求在短時(shí)間猛然增長，國內(nèi)的催化劑產(chǎn)量供不應(yīng)求，曾有專家對(duì)記者笑稱，“中國恨不得把全球的催化劑都運(yùn)來用。”隨著超潔凈排放要求的提出，需求數(shù)字將會(huì)再次刷新。

西安熱工院蘇州分院院長楊恂在接受本報(bào)記者采訪時(shí)表示，為了實(shí)現(xiàn)更低的氮氧化物排放，最常見的手段就是加大催化劑的使用。

“催化劑投入的量更大、使用壽命也更短，導(dǎo)致電廠的經(jīng)濟(jì)性受到雙重制壓。”楊恂說。

據(jù)悉，催化劑的化學(xué)壽命一般在24000小時(shí)，其活性會(huì)在使用中不斷衰減，電廠大約3~4年就需要更換一批催化劑。由于催化劑使用成本高、廢棄之后又會(huì)變成固體廢棄物對(duì)環(huán)境造成影響，發(fā)達(dá)國家普遍采用再生技術(shù)再次激活催化劑的活性，以達(dá)到循環(huán)利用的目的。

“無論從經(jīng)濟(jì)角度考慮，還是環(huán)境角度考慮，對(duì)催化劑進(jìn)行再生都是一個(gè)方向，但市場的培育需要時(shí)間。”楊恂早在2006年就提倡我國引進(jìn)催化劑再生技術(shù)，但我國的脫硝改造熱潮從2012年才開始，按照催化劑使用壽命周期，2014年對(duì)催化劑再生技術(shù)的需求才開始顯露。預(yù)計(jì)從2016年開始，廢催化劑的產(chǎn)生量為每年10~24萬立方米，并每年遞增。

同樣覺察到催化劑再生技術(shù)所蘊(yùn)含的巨大價(jià)值的還有龍凈環(huán)保。其2012年就開始涉足脫硝催化劑再生業(yè)務(wù)，并作出了大手筆。2013年1月，龍凈環(huán)保與美國CoaLogix公司合資注冊成立龍凈科杰環(huán)保技術(shù)(上海)有限公司(下稱“龍凈科杰”);2013年10月，注冊成立江蘇龍凈科杰催化劑再生有限公司(位于鹽城環(huán)?？萍汲?，下稱“鹽城工廠”)。

美國CoaLogix公司是全球最大的脫硝催化劑再生公司，擁有多項(xiàng)技術(shù)專利。其產(chǎn)品在美國催化劑再生市場具有壓倒性優(yōu)勢，占有率達(dá)85%以上。“美國Coalogix公司的催化劑再生工藝已被證明可將失活催化劑的化學(xué)性能 恢復(fù)到與全新催化劑完全相同，再生催化劑的失活速率與全新催化劑相等。再生催化劑的機(jī)械強(qiáng)度和硬度并不會(huì)降低，二氧化硫/三氧化硫轉(zhuǎn)化率也沒有明顯變化。而且，還可以根據(jù)催化劑的物理性能再生2~3次，對(duì)市場而言價(jià)值巨大。”龍凈科杰總經(jīng)理劉安陽表示。

值得關(guān)注的是，與市場上的現(xiàn)場再生不同，龍凈采用的是工廠再生方式———將催化劑再生的場所由電廠的臨時(shí)性場所搬到了固定的工廠。

楊恂向記者介紹，雖然采用現(xiàn)場再生方式可以節(jié)省運(yùn)輸環(huán)節(jié)、節(jié)省時(shí)間，但工廠再生因?yàn)榫哂袑ｉT的場所、處理設(shè)備和工作流程，再生效果也會(huì)更完善，“因此，從催化劑再生的歷史沿革來看，都是從現(xiàn)場再生開始，再逐漸轉(zhuǎn)移至工廠。”這個(gè)拐點(diǎn)其實(shí)已經(jīng)伴隨著今年8月環(huán)保部發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)廢煙氣脫硝催化劑監(jiān)管工作的通知》和《廢煙氣脫硝催化劑危險(xiǎn)廢物經(jīng)營許可證審查指南》來臨。這兩個(gè)文件明確將廢催化劑列入 《國家危險(xiǎn)廢物名錄》，并對(duì)現(xiàn)場(移動(dòng)式)再生方式處理廢催化劑下了禁止令(除非產(chǎn)生單位自建固定的再生設(shè)施并通過危險(xiǎn)廢物的環(huán)評(píng))。

現(xiàn)場再生極易對(duì)電廠周邊環(huán)境和水質(zhì)形成二次污染，對(duì)電廠工作人員產(chǎn)生較大的健康風(fēng)險(xiǎn)，轉(zhuǎn)向工廠再生后將有效規(guī)避這些風(fēng)險(xiǎn)，并能夠降低環(huán)保部門的監(jiān)管成本。“現(xiàn)場再生意味著遍地開花，而工廠再生能將項(xiàng)目集中起來，更易于環(huán)保部門監(jiān)管。”楊恂分析。

另外，考慮到合理的催化劑管理對(duì)于減少SCR裝置的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和降低運(yùn)行費(fèi)用非常關(guān)鍵，龍凈可為客戶提供催化劑壽命管理服務(wù)并簽訂長期協(xié)議，提供催化劑安全、連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)解決方案。包括為用戶提供全套、專業(yè)的催化劑監(jiān)測服務(wù)，為用戶制定長期的催化劑更換計(jì)劃，提供催化劑儲(chǔ)存服務(wù)等。

這種囊括前期技術(shù)設(shè)計(jì)以及后期維護(hù)管理的全生命周期服務(wù)大大解決了電廠的后顧之憂，從而受到了市場的青睞。截至8月底，龍凈已具有再生催化劑國內(nèi)合同業(yè)績14臺(tái)機(jī)組，其中，華電湖南長沙發(fā)電集團(tuán)和華潤鎮(zhèn)江發(fā)電有限公司等10臺(tái)已投運(yùn)的機(jī)組，至今已運(yùn)行一年多，脫硝率均能穩(wěn)定達(dá)到排放要求。

以上項(xiàng)目采用的再生催化劑都是龍凈直接從美國CoaLogix公司進(jìn)口，而新的里程碑馬上就要到來。記者在采訪中得知，龍凈科杰的鹽城再生工廠一期20000立方米/年脫硝催化劑再生生產(chǎn)線將于12月16日正式投產(chǎn)，這意味著龍凈在真正意義上開啟了我國催化劑再生市場。屆時(shí)，在龍凈的助力下，電廠使用再生催化劑的成本也有望進(jìn)一步降低。