摘要：煤炭和燃油中的N元素在燃燒過程中會生成氮氧化物，氮氧化物是一種嚴(yán)重危害大氣質(zhì)量的污染物。隨著環(huán)境事故的頻發(fā)，公眾對環(huán)保的意識也在逐漸加強(qiáng)，對煙氣和尾氣中氮氧化物的脫除，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。本文對我國目前氮氧化物排放現(xiàn)狀、現(xiàn)行的脫硝技術(shù)和未來的市場空間進(jìn)行了深入地分析。

　　氮氧化物(NOx)是大氣的主要污染物之一，是導(dǎo)致酸雨和光化學(xué)煙霧的罪魁禍?zhǔn)?，給自然環(huán)境和人類帶來嚴(yán)重的危害。我國目前已經(jīng)是氮氧化物排放量最大的國家，政府 “十三五”發(fā)展規(guī)劃中表明到2020年全國氮氧化物排放總量比2015年降低15%，巨大的環(huán)保壓力也帶來了廣闊的市場空間。

　　燃煤鍋爐是我國氮氧化物排放最主要的來源

　　我國是一個多煤缺油少氣的國家，煤炭是我國最重要的動力來源，我國目前火力發(fā)電裝機(jī)容量占全國總裝機(jī)容量的站60%，發(fā)電量占總發(fā)電量的70%(2016年全國電力統(tǒng)計快報)。隨著我國環(huán)保力度的加大，“燃煤鍋爐超低排放改造”和關(guān)停小火電、小鍋爐等一系列舉措的實(shí)施，目前燃煤鍋爐脫硝設(shè)備裝機(jī)率已達(dá)到86%，來自燃煤鍋爐氮氧化物占總排放量的比例已呈逐漸下降態(tài)勢，從2012年占比70%下降到2017年的52%。由于近年來汽車保有量的大幅增加，以及大量未配備尾氣處理裝置的國三甚至國二排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油車仍在路行駛，再次國內(nèi)油品質(zhì)量的低下導(dǎo)致在交通運(yùn)輸行業(yè)也排放了大量的氮氧化物，有關(guān)資料顯示在2015年來自交通運(yùn)輸行業(yè)的氮氧化物排放量為688萬噸，占到該年我國氮氧化物總排放量的35%以上?？梢钥吹饺济哄仩t和交通運(yùn)輸行業(yè)構(gòu)成了我國氮氧化物的絕對來源。

　　燃煤電廠煙氣脫硝多采用SNCR/SCR耦合脫硝系統(tǒng)

　　目前常用的脫硝技術(shù)有選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR)。SCR是在催化劑的作用下，有選擇性地用還原劑(氨、尿素等)將煙氣中的氮氧化物(NOx)還原成無害氣體(N₂、H₂O)，是爐外控制氮氧化物排放的最有效的方法。SCR和SNCR這兩種工藝原理上并無太大區(qū)別，主要區(qū)別在于SNCR不使用催化劑，導(dǎo)致SNCR反應(yīng)溫度比SCR要高，在考慮煙氣余熱回收的條件下，SCR成為最佳的選擇。燃煤電廠廣泛采用的SCR脫硝催化劑為V₂O₅-WO₃/TiO₂體系，催化劑成本通常占脫硝裝置總投資的20%～30%，每運(yùn)行3年時間就需要更換催化劑，導(dǎo)致SCR的建設(shè)和運(yùn)行投入是SNCR投入的數(shù)倍以上。目前我國燃煤電廠普遍采用SNCR和SCR相結(jié)合的耦合脫硝系統(tǒng)，具有了SCR的脫硝效率高、SNCR的投資省的特點(diǎn)同時也做到了煙氣中余熱的回收。SNCR/SCR耦合脫硝系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是SNCR+較小尺寸的SCR，工藝方法為前端為SNCR，從鍋爐排出的煙氣在經(jīng)省煤器之前噴入適量尿素溶液還原一部分NOx，煙氣溫度并未下降太多，進(jìn)入省煤器回收余熱，尿素分解產(chǎn)生的未反應(yīng)完全的氨跟隨煙氣進(jìn)入后端較小的SCR裝置，進(jìn)一步完成催化還原反應(yīng)，使NOx降低到排放標(biāo)準(zhǔn)以下。

　　法國佛吉亞排氣公司是汽車尾氣脫硝的龍頭企業(yè)

　　截止到2016年末，我國各類車輛保有量超過2億輛，同時以每年超過2300萬輛的速度增加，隨著汽車數(shù)量的大幅增加導(dǎo)致交通運(yùn)輸行業(yè)的氮氧化物排放成為僅次于燃煤鍋爐的排放量。應(yīng)用于汽車尾氣脫硝的原理與燃煤過濾脫硝原理相同，都為選擇性催化還原(SCR)的方法，但由于汽車尾氣溫度更低，需要采用催化能力更好的催化劑，比如貴金屬銀、鉑、銠和稀土金屬等，造價更為昂貴。目前汽車尾氣脫硝行業(yè)居于龍頭地位的是法國佛吉亞排氣公司，佛吉亞的尾氣脫硝系統(tǒng)采用納米級鈦白基蜂窩載體，催化劑類型為鈰-鉑類催化劑，佛吉亞目前在中國有15家工廠，為一汽大眾、上海大眾、上海通用、神龍公司、東風(fēng)日產(chǎn)、奇瑞等企業(yè)提供尾氣脫硝系統(tǒng)。

　　燃煤電廠煙氣脫硝行業(yè)的市場前景廣闊

　　最新的燃煤電廠排放標(biāo)準(zhǔn)大幅度提高了氮氧化物的排放約束指標(biāo)，從之前最低450 mg/m³大幅提高到 100 mg/m³，并要求全部新建鍋爐必須配備脫硝設(shè)備，已有鍋爐完成超低排放改造，實(shí)現(xiàn)到2020年全國氮氧化物排放比2015年降低15%的目標(biāo)，新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施為火電脫硝市場新的機(jī)遇。2017年，我國規(guī)模以上電廠裝機(jī)容量達(dá)到17.7億千瓦，同比增長7.6%，但增速較 2016年下降 0.6個百分點(diǎn)，按脫硝設(shè)備安裝率86%的比例計算SCR催化劑總量為132萬立方米，以催化劑使用壽命3年計算，每年需要更新的催化劑達(dá)到44萬立方米，以市場價格3.5萬元/m3計，每年催化劑市場容量將達(dá)154億元，整個脫硝系統(tǒng)的市場將達(dá)到510~770億元之間。根據(jù)公開資料，燃煤電廠脫硝系統(tǒng)行業(yè)具有較高的集中度，前五大企業(yè)占有超過20%的市場份額，居于龍頭地位的是國電龍源、科行環(huán)保、菲達(dá)環(huán)保和龍凈環(huán)保。

　　結(jié)語

　　在政府和公眾環(huán)保的壓力共同促進(jìn)下，燃煤電廠煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)也在大幅度的提高，目前我國在燃煤煙氣標(biāo)準(zhǔn)上已走到國際先進(jìn)行列，這就意味著大量的傳統(tǒng)的燃煤鍋爐面臨淘汰或進(jìn)行超低排放改造，同時新研制的汽油車、柴油車中配備脫硝裝置也成為強(qiáng)制規(guī)定。因此在可預(yù)期的將來，我國脫硝市場在逐漸擴(kuò)大，主營脫硝業(yè)務(wù)的企業(yè)的發(fā)展前景持續(xù)看好。