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山西煤化所燃煤烟气干法一体化脱硫脱硝脱汞的移动床技术

一、项目名称;燃煤烟气干法一体化脱硫脱硝脱汞的移动床技术

二、项目简介;

本项目针对燃烧后烟气污染物(SO2NOx和重金属Hg等)的净化问题,开展多种污染物的干法一体化脱除的催化材料及相应的脱除反应工艺和再生工艺研究,提供烟气净化的整体工艺技术。项目主要在活性炭基材料的制备与改性、中高温和低温的脱硫脱硝催化剂及反应机理、污染物脱除之间的相互作用,脱硫催化剂的再生工艺及再生机理、硫资源化的原理等开展了大量研究工作,目的是系统解决在燃料转化过程中污染物排放问题,提高我国环保产业的研发能力,带动新型净化技术的生产和应用,对我国可持续经济发展具有十分重要的意义。

本项目经过10多年基础和应用性研究,已经培养了20多名博士和10多名硕士,发表文章和申请国家发明专利150多篇(份),获得国家两个“863计划”支持和争取到国家各类科学研究经费5000多万。第一个国家863计划形成了“固定床干法同时脱硫脱硝和低温氨再生直接生产硫铵盐技术”,于2005年在山东正昊化纤新材料有限公司完成中试并通过国家863项目组验收;第二个国家863计划“炭基催化剂干法一体化脱除烟气多种污染物的移动床技术”,实现了移动床连续脱硫脱硝脱汞,其中移动床反应空速大于日本Mitsui-BF技术的25%,降低投资费用;炭基催化剂吸附硫容可以达到6-10%,是单独活性焦的3-5倍,脱硝效率可提高到80%以上,显著降低了催化剂在移动床中的磨损消耗和加热再生的能耗,使得总体运行成本可降低30%左右。目前已完成了炭基催化剂和移动床工艺的工业示范验证,实现脱硫率>90%,脱率>80%,脱汞率>80%,于20114月通过了863计划专家的验收。2016年,与北京国能中电节能环保有限责任公司在山东钢铁股份有限公司济南分公司合作开展的25000Nm3/h烟气多种污染物干法一体化脱除工业示范试验成功,净化后的烟气粉尘排放浓度低于10mg/Nm3SO2脱除效率大于99%,排放浓度低于10mg/Nm3;在NOx入口浓度较低时实现了近80%脱硝效率,排放浓度低于80mg/Nm3;重金属Hg排放浓度低于3µg/Nm3,各项指标都达到超低排放标准,这一结果优于国内外公开报道。

目前与本项目最相似的干法脱硫脱硝技术只有日本的Mitsui-BF工艺,但由于所用活性焦脱硫脱硝活性较低,为达到高的脱除效率,反应器体积和活性焦循环使用量都较大;另外吸硫活性焦在高温再生时能耗高等原因使得该技术的脱硫脱硝运行成本较高,在国际上的应用受到较大的限制,而本技术的研发过程汲取了Mitsui-BF技术的成功之处和其局限性,非常重视研究炭基催化剂的组成结构、脱硫脱硝的相互影响行为、脱硫脱硝的反应机理、脱硫和脱硝工艺结合的关键因素、高效安全的再生方式等等,使得炭基催化剂和再生工艺通过了工业示范的固定床和移动床的验证。因此本项目形成的主要产品,在目前环境问题越来越严重的形势下,具有广阔的市场应用前景。

三、技术指标:

脱硫率>99%,脱硝率>80%,脱汞率>90%,具有气体空速高(>500h-1)、硫容高(>6wt%)的优点,相关技术指标远高于太原钢铁集团引进日本类似技术的活性焦硫容(~3%)和脱硝率(30-40%)。

四、产品应用领域及市场前景:

本技术可处理各种含硫煤的电厂烟气,或者冶金、化工等行业产生的废气等,同时适用于多种需用硫酸的冶金企业、化肥和硫酸厂等化工行业。截止2011年底,我国的火电装机总量为7.68亿千万,如果以本技术市场占有率5%计算,预计将有200亿市场需求量。2年内对100MW发电机组烟气进行脱硫脱硝工程,设备投入约为4000万元,每年的经济收益约为800万元,可增加就业人员30人。5年后每年推广2-460万发电机组,则每年新增产值可达4.8-9.5亿元。

五、主要设备及投资

主要设备:脱除污染物反应器、催化剂再生器、硫资源回收设备、提升设备、自动控制和监测系统。

六、合作形式

技术合作,共同开发