大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司聯(lián)合東南大學(xué)、大唐洛陽(yáng)熱電有限責(zé)任公司組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，成功研發(fā)出尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用于火電廠的SCR煙氣脫硝還原劑制備系統(tǒng)，并取得了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

近年來(lái)，風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電技術(shù)得到了飛速發(fā)展，在解決中國(guó)電力短缺、核心技術(shù)不足等問(wèn)題以及促進(jìn)節(jié)能減排方面發(fā)揮了巨大作用，但不可否認(rèn)的是，火力發(fā)電在中國(guó)仍占有重要地位。據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，截至2014年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)總量和發(fā)電量分別達(dá)到13.7億千瓦和5.6萬(wàn)億千瓦時(shí)，其中清潔能源裝機(jī)容量為4.47億千瓦，占總裝機(jī)容量的32.6%，發(fā)電量為1.38萬(wàn)億千瓦時(shí)，占用發(fā)電量的24.6%，雖然新能源裝機(jī)容量的比重已經(jīng)不容小覷，但這些數(shù)字還是意味著目前的電力行業(yè)仍然以火力發(fā)電為主，因此也仍然是排放大戶(hù)。

火力發(fā)電的一類(lèi)重要排放物就是氮氧化物，也即霧霾的元兇之一。為了控制火力發(fā)電廠的氮氧化物排放量，選擇性催化還原（SCR）是目前最為成熟、應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)。SCR是指在催化劑的作用下，利用還原劑來(lái)“有選擇性”地與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)，生成無(wú)毒、無(wú)污染的氮?dú)夂退Ｔ摷夹g(shù)脫除效率高、二次污染小，自1957年恩格爾哈德公司申請(qǐng)專(zhuān)利后，迄今為止已在世界范圍內(nèi)取得了顯著的效果。以中國(guó)為例，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，在火電機(jī)組的排放數(shù)據(jù)中，2014年全年煙塵排放量98萬(wàn)噸，二氧化硫排放量620萬(wàn)噸，氮氧化物排放量620萬(wàn)噸，在2006年至2014年間累計(jì)排放二氧化碳60億噸。

目前SCR技術(shù)脫硝還原劑的選擇一般從其物理性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性和安全性方面綜合考慮，包括液氨、氨水和尿素3種，其中較為普遍的還原劑為液氨；但液氨屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用時(shí)都有可能發(fā)生危險(xiǎn)，世界上曾發(fā)生過(guò)多起液氨事故。而尿素作為制氨原料，具有與液氨相同的脫硝性能，無(wú)毒且具有使用安全性，便于存儲(chǔ)。因此，目前SCR脫硝采用尿素作為還原劑已經(jīng)成為一種主流，尤其是在一些重點(diǎn)區(qū)域和居民區(qū)附近的城市火電廠中。

為了研發(fā)安全性和脫硝性能更高的SCR技術(shù)，大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司牽頭承擔(dān)了“大型燃煤電廠SCR脫硝尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”項(xiàng)目，聯(lián)合東南大學(xué)、大唐洛陽(yáng)熱電有限責(zé)任公司組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作研發(fā)，成功掌握了尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用于火電廠的SCR煙氣脫硝還原劑制備系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從尿素?zé)峤狻盎A(chǔ)理論”“小型實(shí)驗(yàn)”“中試實(shí)驗(yàn)”“CFD模擬”和“示范工程”5個(gè)方面進(jìn)行研究，獲得了尿素溶液熱解基本原理、反應(yīng)路徑、反應(yīng)產(chǎn)物、熱解爐溫度、速度等關(guān)鍵參數(shù)。通過(guò)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的整套尿素?zé)峤庵瓢敝性囇b置進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明SCR煙氣脫硝還原劑制備系統(tǒng)具有較高的熱解裝置效率：尿素溶液從噴入熱解爐開(kāi)始，在1秒內(nèi)有90%以上轉(zhuǎn)化為氨氣，在2秒內(nèi)有96%以上轉(zhuǎn)化為氨氣，4秒內(nèi)的轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到接近100%。

尿素?zé)峤庵瓢笔且粋€(gè)復(fù)雜的多種物理和化學(xué)過(guò)程，為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用理論研究和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方式，對(duì)尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)理論進(jìn)行研究和創(chuàng)新，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)開(kāi)發(fā)，對(duì)相關(guān)技術(shù)缺陷進(jìn)行了有針對(duì)性的研究，解決了一系列問(wèn)題，最終形成了一整套成熟可靠且適用于工程推廣應(yīng)用的商業(yè)化技術(shù)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用“小試—中試—示范工程—商業(yè)化應(yīng)用”的穩(wěn)步推進(jìn)技術(shù)路線，將研究細(xì)化為6個(gè)階段，每一個(gè)階段都形成了成果，項(xiàng)目總體科技成果豐富。

首先是理論研究——研究尿素?zé)峤饣A(chǔ)理論，通過(guò)分析尿素?zé)峤獾臈l件、中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化、最終產(chǎn)物的組成、理論熱量計(jì)算等，為尿素?zé)峤庹w工藝系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)；項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)基于理論研究和流場(chǎng)分析，發(fā)現(xiàn)由于氣流入爐后總體是旋流向下運(yùn)動(dòng)，故而不可避免地會(huì)在中心區(qū)域產(chǎn)生低壓區(qū)，進(jìn)而使得下部的氣流于爐中心重新向上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生內(nèi)循環(huán)回流區(qū)。

第二是計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）模擬研究——通過(guò)CFD模擬技術(shù)，研究各種不同粒徑尿素溶液液滴的熱解特點(diǎn)，對(duì)熱解爐內(nèi)尿素噴槍的霧化參數(shù)進(jìn)行研究。

第三是小型實(shí)驗(yàn)研究——采用單因素實(shí)驗(yàn)逐一對(duì)各個(gè)影響因素加以研究，掌握尿素?zé)峤馓匦浴?/p>

第四是中試實(shí)驗(yàn)研究——以300兆瓦機(jī)組的實(shí)際工程為參考模型，按照1:20的比例同比例縮小，搭建了制氨能力為8.75千克/小時(shí)的中試裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室中試研究，驗(yàn)證整體熱解技術(shù)方案，并基于實(shí)驗(yàn)對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)充，保證總體熱解系統(tǒng)能夠成熟、穩(wěn)定運(yùn)行。

第五是示范工程研究——以實(shí)驗(yàn)室中試為基礎(chǔ)，在試點(diǎn)電廠進(jìn)行示范工程的建設(shè)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室研究成果，積累工程經(jīng)驗(yàn)，解決工程問(wèn)題，形成滿(mǎn)足工程應(yīng)用的尿素?zé)峤庵瓢背商准夹g(shù)。

近年來(lái)，大氣污染問(wèn)題日趨突出，在京津冀、滬寧杭、珠江三角洲等地區(qū)頻繁出現(xiàn)的霧霾天氣已嚴(yán)重地威脅了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。為了驗(yàn)證項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研制的尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)的有效性，2013年9月，首臺(tái)裝置示范工程——大唐洛陽(yáng)熱電有限責(zé)任公司5號(hào)機(jī)組（1×300兆瓦）脫硝改造工程開(kāi)工，2014年6月7日，該工程順利通過(guò)168小時(shí)試運(yùn)行，正式投入運(yùn)行。該示范工程成功實(shí)現(xiàn)了SCR煙氣脫硝還原劑制備系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行，該系統(tǒng)可以快速跟蹤不同負(fù)荷下的氨氣需求量信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整制氨量，負(fù)荷跟蹤響應(yīng)時(shí)間達(dá)到10秒以?xún)?nèi)，是目前響應(yīng)時(shí)間較快的在線氨氣制備技術(shù)。尿素?zé)峤夥ㄖ瓢标P(guān)鍵技術(shù)與液氨和氨水等還原劑相比，具有絕對(duì)的安全性?xún)?yōu)勢(shì)，在中國(guó)的火力發(fā)電廠得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。《火力發(fā)電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》和《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》中都明確規(guī)定，位于大中城市及其近郊區(qū)的電廠（人口稠密區(qū)的脫硝設(shè)施）均宜選用尿素作為還原劑。

第六是商業(yè)化應(yīng)用——依托示范工程成果，進(jìn)一步推廣應(yīng)用，進(jìn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化研究，完善技術(shù)，形成成熟、可靠的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的品牌技術(shù)。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在研究過(guò)程中進(jìn)行了大量的技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)，僅尿素?zé)峤膺@一項(xiàng)技術(shù)就申請(qǐng)了18項(xiàng)專(zhuān)利，其中已授權(quán)16項(xiàng)；且所申請(qǐng)專(zhuān)利集中度高，已形成了專(zhuān)利群保護(hù)，構(gòu)建了較強(qiáng)的技術(shù)壁壘。總體來(lái)說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)具有應(yīng)用附加值高的特點(diǎn)，在技術(shù)專(zhuān)利、理論研究、流場(chǎng)設(shè)計(jì)、熱模中試技術(shù)數(shù)據(jù)、工程試驗(yàn)測(cè)試等方面均處于領(lǐng)先地位。迄今為止，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已完成9臺(tái)尿素?zé)峤庵瓢毖b置，應(yīng)用于5項(xiàng)工程，這表明項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研制的尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)已經(jīng)成為成熟、可靠的商業(yè)化技術(shù)。隨著市場(chǎng)推廣的展開(kāi)，所研發(fā)的技術(shù)和系統(tǒng)將進(jìn)一步向公司外部和國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)推進(jìn)，將帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)具有安全（沒(méi)有壓力容器）、快速（4秒反應(yīng)時(shí)間）、系統(tǒng)負(fù)荷跟蹤性好(10秒內(nèi))等優(yōu)點(diǎn)，但需要將反應(yīng)溫度設(shè)置在幾百攝氏度，這就需要消耗一定的能量；下一步，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將通過(guò)添加合適的催化劑，對(duì)尿素?zé)峤獾拇呋匦赃M(jìn)行進(jìn)一步探索，讓其在具有目前尿素?zé)峤饧夹g(shù)安全、快速的特點(diǎn)的同時(shí)，適當(dāng)降低反應(yīng)溫度、減少能耗。

從更廣闊的維度來(lái)看，尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)作為一項(xiàng)獨(dú)立的技術(shù)，實(shí)際上適用于所有需要安全、快速地在線制取氨氣的場(chǎng)合。根據(jù)我國(guó)《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)（GB18218-2009）》規(guī)定，液氨儲(chǔ)存超過(guò)10噸，即被判定為危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源，鑒于液氨運(yùn)輸?shù)奈ｋU(xiǎn)性，使用尿素?zé)峤庵瓢标P(guān)鍵技術(shù)在線制取氨氣除了可用于傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠外，還可在其他場(chǎng)合替代液氨，因此可以將其推廣到更多行業(yè)和領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，例如石化行業(yè)、冶金行業(yè)、垃圾焚燒發(fā)電廠、水泥爐窯行業(yè)以及城市供暖供熱鍋爐領(lǐng)域。

結(jié)合所研發(fā)技術(shù)的推廣現(xiàn)狀和未來(lái)的潛在應(yīng)用，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研制的尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)和SCR煙氣脫硝還原劑制備系統(tǒng)不僅打破了國(guó)外脫硝系統(tǒng)尿素?zé)峤庵瓢鳖I(lǐng)域的壟斷，還將對(duì)該領(lǐng)域的市場(chǎng)格局產(chǎn)生顯著影響。在市場(chǎng)推廣上，將依托中國(guó)大唐集團(tuán)公司的平臺(tái)，在大唐集團(tuán)公司內(nèi)部大力推進(jìn)自有核心技術(shù)在脫硝尿素?zé)峤忭?xiàng)目上的應(yīng)用，建設(shè)一批具有代表性、能體現(xiàn)自有核心技術(shù)顯著優(yōu)勢(shì)的行業(yè)標(biāo)桿項(xiàng)目；同時(shí)，根據(jù)已有的行業(yè)標(biāo)桿項(xiàng)目，向系統(tǒng)內(nèi)外積極推薦項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的核心技術(shù)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)在全行業(yè)內(nèi)的普及推廣，積極實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、提升自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的市場(chǎng)占有率、提高重大科技成果的轉(zhuǎn)化能力。該核心技術(shù)的推廣，將極大地減少氮氧化物的排放量，進(jìn)而對(duì)生存環(huán)境和自然環(huán)境帶來(lái)積極影響。

（編輯：小智）