試問丨脫硝催化劑能否升級換代？

“NOx(氮氧化物)入口平均濃度327.3mg/m3，NOx出口平均濃度15.55 mg/ m3，脫硝效率達到95.25%。”這是山東省茌平信源鋁業(yè)有限公司6號機組的脫硝數(shù)據(jù)。記者了解到，公司實現(xiàn)了NOx超低排放，采用的不是傳統(tǒng)的釩鈦系脫硝催化劑，而是稀土基脫硝催化劑，這種催化劑可再生多次重復(fù)使用，最終廢棄催化劑不屬于危險廢棄物。

在日前舉辦的中國(淄博)稀土應(yīng)用與環(huán)保技術(shù)高端論壇上，專家表示，傳統(tǒng)的釩鈦系脫硝催化劑使用廢棄后，屬于危險廢物，需要作為危廢處理處置。稀土基脫硝催化劑彌補了以上不足，消除了企業(yè)處理、處置危廢的后顧之憂，建議推廣。“推廣稀土基脫硝催化劑還能推動我國輕稀土利用平衡，促進稀土產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。但是，推廣這種催化劑還任重道遠，需要多方給力。”

稀土基催化劑壽命長可再生

以稀土為主要活性組分;使用國產(chǎn)化原料，大幅降低生產(chǎn)成本;可適用于火電、玻璃、鋼鐵冶煉、陶瓷生產(chǎn)、化工等領(lǐng)域

針對傳統(tǒng)釩鈦系脫硝催化劑存在的問題，山東天璨環(huán)保科技有限公司瞄準脫硝催化劑的無毒高效制備技術(shù)，聯(lián)合南京工業(yè)大學(xué)對稀土脫硝催化劑進行研發(fā)，已經(jīng)形成了具有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新成果。

“公司研發(fā)了稀土摻入的過渡金屬復(fù)合氧化物脫硝催化劑新體系，以及具有助催化脫硝功能的新型ATS多相蜂窩陶瓷支撐體。并采用國產(chǎn)化原料制備催化劑，大幅降低生產(chǎn)成本。”公司總經(jīng)理王志民向記者介紹說。

另外，這種催化劑脫硝活性溫度窗口寬泛(250℃~450℃)，脫硝效率可達90%以上，抗中毒能力強，脫硝催化劑支撐體的軸向抗壓強度高，耐水性能好。“與普通催化劑3年左右的壽命相比，新型催化劑的使用壽命可達10年，活性降低后經(jīng)處理可再生多次，重復(fù)使用。最終廢棄催化劑還可制作建筑材料，從根本上解決了有毒催化劑二次污染問題。” 王志民表示。

記者了解到，截至目前，公司已開發(fā)出第四代產(chǎn)品，活性更高，生產(chǎn)過程及后續(xù)處理環(huán)保性能也有顯著提升。產(chǎn)品已應(yīng)用于60余項工程，包括山東天源熱電有限公司2×300MW上大壓小燃煤機組脫硝擴建工程、華能淄博白楊河發(fā)電有限公司6號爐SCR煙氣脫硝催化劑改造工程等。

廣東省佛山市南海長海發(fā)電有限公司副廠長王小平告訴記者：“電廠對1號、2號、12號鍋爐機組進行了環(huán)保設(shè)施升級改造。其中，脫硝系統(tǒng)采用稀土基脫硝催化劑，使用一年半來，運行效果良好。關(guān)鍵是省心，不用擔(dān)心傳統(tǒng)廢舊催化劑的處置問題。”

記者從天璨環(huán)保公司的稀土基催化劑工程業(yè)績表上看到，這種產(chǎn)品可應(yīng)用于燃煤電廠，還已經(jīng)推廣至玻璃、鋼鐵冶煉、陶瓷生產(chǎn)、化工等領(lǐng)域。比如魯西化工2×480t/h鍋爐脫硝改造工程、秦皇島市訊發(fā)玻璃有限公司280T/T熔窯玻璃脫硝工程等。

每年有望形成10萬m3稀土基催化劑需求量

政策要求加強釩鈦系催化劑監(jiān)管，鼓勵推廣稀土基催化劑，為新催化劑推廣提供空間;推廣稀土基催化劑，不僅減少全國危廢產(chǎn)生量，還有助于推動輕稀土利用平衡

近年來，國家對脫硝催化劑(釩鈦系)加強監(jiān)管，除環(huán)境保護部專門下文外，湖北、新疆等省級環(huán)保部門也相繼出臺文件，鼓勵企業(yè)使用不含五氧化二釩的脫硝催化劑，切實從源頭上減少廢煙氣脫硝催化劑(釩鈦系)的產(chǎn)生量。

釩鈦系催化劑被納入危廢管理，對脫硝催化劑的使用管理提出了更加嚴格的要求，也為新型高效無毒脫硝催化劑的推廣使用提供了更多的市場機會。

業(yè)內(nèi)人士表示，按照火電行業(yè)總裝機量8.8億千瓦、浮法玻璃窯爐600條、陶瓷行業(yè)窯爐 6000座以上計算，預(yù)計2017年國內(nèi)脫硝催化劑需求總量約30萬m3。隨著國家環(huán)保政策及標準的不斷嚴格，鋼鐵、化工、水泥、機動車、輪船等行業(yè)脫硝催化劑的用量也將持續(xù)增加。“目前稀土基脫硝催化劑的市場占有率僅為4%，如若占有率提升至30%，預(yù)計國內(nèi)每年需要稀土基催化劑約10萬m3。”

“我國稀土儲量達6588萬噸，是世界上稀土資源儲量及品種最豐富的國家，但是出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性過剩、輕稀土應(yīng)用水平較低的情況，每年約富余4萬噸～5萬噸鑭、鈰元素。”王志民告訴記者，如果國內(nèi)每年需要稀土基催化劑10萬m3，則需要鑭、鈰氧化物約5000噸，可消化目前輕稀土鑭、鈰年產(chǎn)量的1/10。

因此，稀土基煙氣脫硝催化劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展，不僅可減少危廢產(chǎn)生量，還有助于推動我國輕稀土利用平衡，為合理應(yīng)用輕稀土鑭、鈰資源開辟新途徑。

市場認可度還需2年~3年培育

無毒脫硝理念的普及，還需要政策予以支持;市場存在一定的利益壁壘;工信部正在制定政策，鼓勵催化劑上下游企業(yè)合作

“盡管無毒稀土基催化劑生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，但是由于在電廠及其他脫硝行業(yè)的工程應(yīng)用時間短，市場認可度還需要2年~3年時間培育。”王志民認為，廢棄的釩鈦系催化劑對水和土壤的二次污染危害尚未凸顯，隨著更換期來臨，無毒脫硝理念的普及尤為迫切，僅靠企業(yè)單純的市場行為還不夠，需要政策予以支持。

“目前，國內(nèi)大的電力集團和部分地方電力集團也有自己的催化劑生產(chǎn)廠家，并且生產(chǎn)的是釩鈦催化劑，有的還產(chǎn)能過剩。因此，脫硝催化劑市場存在一定的利益壁壘，推進無毒稀土脫硝催化劑應(yīng)用存在多個挑戰(zhàn)。” 王志民坦言。

不過，工業(yè)和信息化部原材料工業(yè)司稀土處副處長馮猛透露，工信部正在制定《稀土行業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016—2020)》，圍繞稀土綠色化應(yīng)用，推動建立科研、催化劑生產(chǎn)企業(yè)、用戶等參與的上下游合作機制，加快技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)市場推廣，鼓勵稀土催化原料生產(chǎn)企業(yè)與相關(guān)燃煤電廠、擁有工業(yè)窯爐的原材料企業(yè)合作，改造傳統(tǒng)釩鈦系催化材料生產(chǎn)線。

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廢舊催化劑要找安全去處

處理成本高，處理能力不足

根據(jù)統(tǒng)計，目前95%以上火電廠采用的是SCR(選擇性催化還原)脫硝技術(shù)，使用的催化劑多數(shù)為釩鈦系，即以V2O5(五氧化二釩)為活性成分。V2O5有較高的毒性，失活的催化劑屬于危廢，必須交由專業(yè)的危廢處理企業(yè)處置，處理費用達5000元/m3~8000元/m3。

大規(guī)模脫硝帶來大量廢舊催化劑，如果隨意堆存或不當(dāng)利用，將造成嚴重的環(huán)境污染和資源浪費。與此相對應(yīng)的是，亟待提升危廢處理、處置能力。

山東環(huán)保技術(shù)服務(wù)中心原主任李寶林介紹說，山東省危險廢物年產(chǎn)生量大，而省內(nèi)持有危險廢物經(jīng)營許可證的單位危廢利用處置能力有限，遠不能滿足處置需求。

“煙氣脫硝過程中產(chǎn)生的廢釩鈦系催化劑被列入《國家危險廢棄物名錄》(2016版)，每年將有上萬噸廢催化劑產(chǎn)生。面對如此情況，必須迅速摸清底數(shù)，建設(shè)完善處置設(shè)施。同時，要大力推廣使用稀土基催化劑。”他說。

據(jù)了解，環(huán)境保護部2014年曾下發(fā)《關(guān)于加強廢煙氣脫硝催化劑監(jiān)管工作的通知》，明確規(guī)定相關(guān)部門、單位要強化廢煙氣脫硝催化劑(釩鈦系)的源頭管理，從產(chǎn)生、貯存、轉(zhuǎn)移和利用處置等各環(huán)節(jié)加強管理防護，并定期向社會公示。要提高再生和利用處置能力，避免二次污染。