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固定源煙氣處理稀土催化材料的應用與開發

"本成果主要依托國家“863”計劃（課題名稱：固定源煙氣處理稀土催化材料的應用與開發，課題編號：2015AA03A401），由南京大學，石河子大學，新疆天富集團有限責任公司三家單位共同研發完成。南京大學董林教授為項目負責人。董林教授團隊長期以來致力于稀土基催化劑的制備科學和表面物理化學性質研究以及有關大氣分子污染物的吸附、催化消除方面的應用技術探索。基于前期相關工作積累，成功開發出了低溫稀土鈰基催化劑配方。經石河子大學的工業放大及新疆天富南熱電有限公司的側線運行，該配方可以滿足在100 ℃運行3000 h以上的壽命及穩定性測試，脫硝效率達55 %以上，并且通過了2000 m3/h級側線驗證（圖1）。該項技術的試驗成功，填補了我國在超低溫（100 oC）脫硝領域的空白，為燃煤煙氣高效除塵脫硫脫硝提供了一條新的技術途徑。同時，通過課題的實施，還達到了去除“白煙”的效果，實現了能源利用和環境保護“一體化”，滿足了國家對大氣環境保護的實際需要。隨著燃煤電廠尾端煙氣脫硝工藝的實施，不僅解決了氮氧化物超低溫催化消除的問題，而且符合國家當前“超潔凈”排放的趨勢，有望在各大電廠及工業窯爐等推廣使用。經石河子大學的工業放大及新疆天富南熱電有限公司的側線運行，該配方可以滿足在100 ℃運行3000 h以上的壽命及穩定性測試，脫硝效率達55 %以上，并且通過了2000 m3/h級側線驗證。該項技術的試驗成功，填補了我國在超低溫（100 oC）脫硝領域的空白，為燃煤煙氣高效除塵脫硫脫硝提供了一條新的技術途徑。同時，通過課題的實施，還達到了去除“白煙”的效果，實現了能源利用和環境保護“一體化”，滿足了國家對大氣環境保護的實際需要。隨著燃煤電廠尾端煙氣脫硝工藝的實施，不僅解決了氮氧化物超低溫催化消除的問題，而且符合國家當前“超潔凈”排放的趨勢，有望在各大電廠及工業窯爐等推廣使用。經過國家“十五”和“十一五”的多年攻關，我國除塵和脫硫技術已相對成熟，但是關于氮氧化物治理方面的研究工作起步較晚，目前仍面臨諸多挑戰，特別是超低溫條件（100-150 oC）下的脫硝技術。基于國家當前嚴峻的大氣環境污染現狀及燃煤電廠在現有煙氣處理運行模式下遇到的種種問題，我們創新性地提出了“除塵-脫硫-低溫脫硝”技術路線（圖2），即在電廠原有設備的尾端進行煙氣脫硝處理。與傳統脫硝技術路線相比，本項目的研究成果具有以下顯著特點： 1. 采用了新型工藝路線傳統燃煤電廠煙氣處理多采用“脫硝-除塵-脫硫”的工藝路線（圖2上）。這一路線能夠很好地利用高溫煙氣，但催化劑壽命受制于粉塵的沖刷，通常只能穩定運行2-3年。本課題采用“除塵-脫硫-低溫脫硝”的技術路線（圖2下），即在電廠原有設備的尾端進行煙氣脫硝處理，既可以作為氮氧化物“超潔凈”排放的有效保障，也可以作為脫硝工藝的新技術路線使用。同時，由于煙氣經過前期除塵和脫硫后，干擾組分（粉塵、SO2和堿重金屬等）極大減少，這有利于催化劑長時間穩定運行。 2. 開發低溫稀土基超低溫脫硝催化劑填補了國內外研究領域空白目前，我們開發的超低溫脫硝催化劑經2000 m3/h級煙氣流量側線試驗后，已連續穩定運行3000 h以上，脫硝效率保持在55 %以上，遠遠低于目前已有工業應用報道的脫硝催化劑溫度（如，荷蘭殼牌公司生產的TiO2-V2O5催化劑工作溫度最低，為140 oC），進一步拓展了脫硝催化劑的最低工作溫度區間（圖3）。

南京大學 2021-04-10

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