平板式脱硝催化剂对引进技术的消化吸收与国产化探索

平板式脱硝催化剂对引进技术的消化吸收与国产化探索摘要：选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction ，简称SCR）是目前国际通用的烟气脱硝技术。

未来20年，我国以火电为主的电力产业格局将不会改变，而随着国家环保政策的实施，脱硝催化剂作为SCR烟气脱硝系统的核心，其市场前景是广阔的。

与蜂窝式脱硝催化剂相比，平板式脱硝催化剂更适用于我国火电厂的特殊燃煤条件，但该项技术长期为国外垄断。

本文从大唐南京环保科技有限责任公司已开展的研究项目出发，探索对平板式脱硝催化剂引进技术的消化吸收与国产化的发展之路。

关键词：科技脱硝催化剂平板式国产化中国大唐集团公司（以下简称“集团公司”）高度重视科技与环保产业的发展。

2011年12月15日，中国大唐集团环境技术有限公司（现更名为大唐科技产业有限公司，以下简称“大唐科技”）与庄信万丰集团签署收购协议，引进德国雅佶隆（Argillon）公司平板式脱硝催化剂（以下简称“板式催化剂”）技术，并收购了包括实验室在内的全套生产线，在南京投资组建了我国首家板式催化剂专业制造企业——大唐南京环保科技有限责任公司（以下简称“大唐南京科技公司”）。

2013年3月29日，该公司1号生产线正式达标投产，现已投产4条生产线，年产量为40000m3，将成为世界最大的板式催化剂供应商。

作为大唐科技的一员，大唐南京科技公司的发展与壮大，将增强集团公司科技与环保产业的实力，是实现集团公司“做强做大，创一流综合能源企业”梦的重要一环。

1 板式催化剂在国外发展的历史和现状（一）国外SCR技术与脱硝催化剂的情况简介SCR技术是国际通用的烟气脱硝技术，该技术在20世纪70年代末80年代初首先由日本发展起来,之后迅速在欧美得到应用，其脱硝效率为90%以上。

脱硝催化剂是该技术中最关键且投资权重最高的项目，约占总投资的40%，其组成、结构、寿命等相关参数直接影响脱硝系统的脱硝效率及其运行状况。

按加工成型和物理外观划分，主要分为蜂窝式、平板式及波纹式3种，其中蜂窝式脱硝催化剂（以下简称“蜂窝式催化剂”）和板式催化剂市场占有率超过90%，占绝对主力。

（二）国外板式催化剂生产企业概况目前，国外拥有板式催化剂生产制造技术的企业只有2家，分别是雅佶隆公司和日本日立（Hitachi）公司。

雅佶隆公司是专业研发和生产SCR脱硝催化剂的国际公司，也是全球唯一同时拥有板式和蜂窝式催化剂生产制造技术的企业。

日立公司自20世纪60年代起开始研发SCR烟气脱硝系统和催化剂，产品应用排名世界第一，总量超过8万兆瓦。

表1 国外脱硝催化剂生产企业概况序号厂商名称国家催化剂形式生产能力应用业绩1康美泰克公司美国蜂窝式﹥20000m3/a876 套2KWH公司德国蜂窝式被收购，组建成都东方凯特瑞环保催化剂有限责任公司。

3CCIC公司日本蜂窝式1条生产线2500m3/a﹥500套4SK公司韩国蜂窝式≤3000m3/a5雅佶隆公司德国蜂窝式﹥5000m3/a﹥540 套平板式﹥12000m3/a6日立公司日本平板式3条生产线15000m3/a﹥600套7托普索公司丹麦波纹式3条生产线其他生产脱硝催化剂的企业有：美国康美泰克（Cormetech）公司、德国KWH公司、日本日挥触媒化成株式会社（以下简称“CCIC公司”）、韩国SK公司和丹麦托普索（Topsoe）公司。

除托普索公司自主开发了区别于不锈钢板式催化剂的波纹式脱硝催化剂外，其余企业均生产蜂窝式催化剂。

（详见表1）。

上述企业中，除日立公司外，其余企业均未在我国设厂。

2 板式催化剂在我国的发展情况国内SCR脱硝催化剂行业起步很晚，多依赖购买欧美和日本的技术使用权，板式催化剂技术领域更是空白。

对这一引进技术的国产化探索，国内相关企业任重道远。

（一）大唐南京科技公司——首家和唯一已达标投产的板式催化剂生产企业目前除雅佶隆公司、日立公司两家国外企业外，大唐南京科技公司是世界第3家也是我国首家和唯一已达标投产的板式催化剂生产企业。

该公司已通过德国颁布的ISO9001:2008质量管理体系认证证书，在板式催化剂的制造过程中严格按照质量体系的相关程序执行。

经中电联推荐，该公司板式催化剂已被国家发改委纳入《当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录》。

（二）国内其他SCR脱硝催化剂生产企业国内其余绝大部分为蜂窝式催化剂生产企业。

这些企业或通过引进国外技术进行消化吸收或开展自主技术研究，但都未有突破性的国产化成果产生。

具体情况如下。

1.五大发电集团其他4家企业的探索（1）中国华能集团公司该集团西安热工研究院有限公司依托集团科技项目，自主研发并设计建设烟气脱硝技术实验室，可提供SCR烟气脱硝装置运行全过程管理的技术服务。

2012年底，该公司完成在苏州热电厂建设的SCR 脱硝催化剂性能检测实验室，介入华能集团脱硝工程的招标工作，并拟收购一家催化剂生产厂，在实践中开展SCR脱硝催化剂的国产化研究。

（2）中国国电集团公司2007年11月，该集团北京国电龙源环保工程有限公司从CCIC 公司引进蜂窝式催化剂生产技术及工艺。

2008年3月3日在无锡投资成立江苏龙源催化剂公司，主要从事蜂窝式催化剂的生产与销售。

随着3、4期工程2012年10月29日的正式完工，累计总年产能达16000m3。

2012年4月，该公司将产品销往日本，是我国同类产品的首次出口,但仍未突破国外技术的垄断。

（3）中国电力投资集团公司2008年4月，中电投远达环保工程有限公司投资设立重庆远达催化剂制造有限公司，引进康美泰克公司技术，蜂窝式催化剂的年产量为10000m3。

由于市场主要面向国外，该公司并无对引进技术国产化的迫切需求。

（4）中国华电集团公司2013年2月，华电环保系统工程有限公司和青岛华拓电力环保有限公司共同出资建设华电青岛催化剂工厂，引进康美泰克公司技术，生产蜂窝式催化剂。

该厂开工建设整体规划年产能为6000m3,计划于2013年9月投入试运行，对引进技术的消化吸收与国产化探索还处于酝酿状态。

2.其他有竞争力的企业概况此外，还有成都东方凯特瑞环保催化剂有限责任公司、大拇指环保科技集团、山东天璨环保科技股份有限公司、江苏万德环保科技有限公司、北京迪诺斯环保科技有限公司、中天环保催化剂有限公司、山东三融环保集团、瑞基（我国）科技发展有限公司等企业从事SCR 脱硝催化剂的生产与研发。

3 板式催化剂在我国应用的优越性及市场分析（一）板式催化剂在我国SCR烟气脱硝系统中的优越性序号项目蜂窝式催化剂板式催化剂1加工工艺整体挤压、煅烧钢网上涂覆2比表面积大较大3相同条件下需要体积量11.2倍4抗灰堵能力一般好5抗磨损性较好好6抗中毒能力较好好7持久性较好好8可靠性好好蜂窝式催化剂板式催化剂体积量（m3）330310单价（万元/ m3）3.53.2总价（万元）1155992表3 板式与蜂窝式催化剂的性价比对比表备注：以某灰份含量45 g/Nm3的30万千瓦机组为例。

板式催化剂最大的特点是断面形状为褶皱板结构，具有通流面积大、压降小、耐堵塞等优点；褶皱单板采用不锈钢筛网板作为支撑，具有更大的机械强度。

这种特殊结构表现出耐堵塞、耐磨损、抗中毒、低SO2氧化率等优点，与蜂窝式催化剂相比（详见表2、3），特别适应我国火电厂灰分含量高及SCR技术无旁路结构的分布空间等条件。

（二）大唐南京环保公司的市场分析我国是以煤炭作为主要一次能源生产电能的国家，未来20年，我国以火电为主的电力产业格局将不会改变。

2011年7月29日，国家环保部发布新的《火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）》，对烟尘、SO2、NOX 这3项煤炭燃烧后污染物的排放限值提出了全球最严格要求。

其中NOX排放限值从原标准的450至1500mg/Nm3调降到100至200mg/Nm3。

按此标准，仅集团公司就有178台、7060万千瓦机组NOX排放超新标。

2011年8月31日，国务院《“十二五”节能减排综合性工作方案》又将节能减排目标完成情况纳入国有企业业绩管理，实行问责制和“一票否决”制，并要求单机容量30万千瓦及以上燃煤机组全部加装脱硝设施。

在上述背景下，SCR脱硝催化剂市场前景广阔，预计未来3年大唐南京科技公司板式催化剂的市场份额将高速增长，可占全国火电机组市场需求总量的20%，技术亟需国产化的趋势明显。

4 大唐南京科技公司板式催化剂对引进技术的消化吸收由于国外对技术的垄断，要生产出质量、性能、成本符合预期要求的大唐南京科技公司板式催化剂，需全方位掌握国外引进的系统设计理论与方法、制造技术、原料配方、工艺流程、技术标准、试验检测以及安全生产控制等技术并充分消化吸收，不断优化和创新。

（一）机组低负荷运行条件下的适用性与延寿为防止生成物堵塞催化剂孔隙，降低其活性，SCR烟气脱硝系统设置了最低运行温度。

但当火电厂面临用电低谷，机组低负荷运行时该系统入口烟温会低于最低运行温度而无法启动。

大唐南京科技公司通过理论分析与数值模拟获得SCR烟气脱硝系统的流场与浓度场分布，并建立了相关特性模型和仿真平台。

该理论分析结果可为SCR烟气脱硝系统现场试验的方案制定提供指导意见（具体研究技术路线见图2），有效解决在机组低负荷运行条件下催化剂的适用性及延长寿命这一难题。

（二）模块框架的优化设计板式催化剂模块框架下均使用木托盘，不能实现循环利用，大量浪费资源，增加了生产成本；而木托盘的截面大于模块框架的截面，占用了运输空间，增加了运输成本；模块框架吊装过程中需拆除格栅网，易损坏内部的催化剂；相邻模块安装时不能实现无缝对接，需用密封条焊接密封，增加了工程量和安装成本。

大唐南京科技公司通过取消木托盘、优化模块框架设计，可实现降低生产和运输成本、增大生产效益、减少安装难度等目的。

（三）运输方式转变引进技术中板式催化剂均利用集装箱运输，成本高昂、装卸复杂。

大唐南京科技公司在保证运输安全的基础上，尝试转为利用平板车运输，经过认真研究、反复论证和多次试验，探索出催化剂成品《17.5米平板车运输方案》，有效解决运输过程中的防潮、防火和防碰撞等问题，降低运输费用40%至45%，大大提高运输效率。

（四）废膏料的有效利用目前，处理生产过程中产生的废膏料的主要方式是直接废弃。

但制备膏料的原材料价格昂贵，废膏料存在毒性，需按照危险化学品处理，直接废弃不仅造成资源浪费，也增加了经济负担和环保压力。

废膏料在成分上同合格膏料并无太大区别，主要在水分、玻纤含量和其它微量元素上略有不同。

大唐南京科技公司将废膏料的性能进行了改良，可实现循环利用。

这一成果的实践与推广将带来可观的经济和社会效益，利于企业的可持续发展。

（五）生产线信息化与设备能源管控系统建设由于引进技术的生产线自动化程度高，多为国外先进设备，对于生产线和设备本身来说，在信息化建设和能源管控系统建立方面有很大的提升空间。