我国烟气脱硝技术现状及市场发展趋势分析

　　摘要：煤炭和燃油中的N元素在燃烧过程中会生成氮氧化物，氮氧化物是一种严重危害大气质量的污染物。随着环境事故的频发，公众对环保的意识也在逐渐加强，对烟气和尾气中氮氧化物的脱除，成为人们关注的热点。本文对我国目前氮氧化物排放现状、现行的脱硝技术和未来的市场空间进行了深入地分析。

　　氮氧化物(NOx)是大气的主要污染物之一，是导致酸雨和光化学烟雾的罪魁祸首，给自然环境和人类带来严重的危害。我国目前已经是氮氧化物排放量最大的国家，政府 “十三五”发展规划中表明到2020年全国氮氧化物排放总量比2015年降低15%，巨大的环保压力也带来了广阔的市场空间。

　　燃煤锅炉是我国氮氧化物排放最主要的来源

　　我国是一个多煤缺油少气的国家，煤炭是我国最重要的动力来源，我国目前火力发电装机容量占全国总装机容量的站60%，发电量占总发电量的70%(2016年全国电力统计快报)。随着我国环保力度的加大，“燃煤锅炉超低排放改造”和关停小火电、小锅炉等一系列举措的实施，目前燃煤锅炉脱硝设备装机率已达到86%，来自燃煤锅炉氮氧化物占总排放量的比例已呈逐渐下降态势，从2012年占比70%下降到2017年的52%。由于近年来汽车保有量的大幅增加，以及大量未配备尾气处理装置的国三甚至国二排放标准的柴油车仍在路行驶，再次国内油品质量的低下导致在交通运输行业也排放了大量的氮氧化物，有关资料显示在2015年来自交通运输行业的氮氧化物排放量为688万吨，占到该年我国氮氧化物总排放量的35%以上。可以看到燃煤锅炉和交通运输行业构成了我国氮氧化物的绝对来源。

　　燃煤电厂烟气脱硝多采用SNCR/SCR耦合脱硝系统

　　目前常用的脱硝技术有选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)。SCR是在催化剂的作用下，有选择性地用还原剂(氨、尿素等)将烟气中的氮氧化物(NOx)还原成无害气体(N₂、H₂O)，是炉外控制氮氧化物排放的最有效的方法。SCR和SNCR这两种工艺原理上并无太大区别，主要区别在于SNCR不使用催化剂，导致SNCR反应温度比SCR要高，在考虑烟气余热回收的条件下，SCR成为最佳的选择。燃煤电厂广泛采用的SCR脱硝催化剂为V₂O₅-WO₃/TiO₂体系，催化剂成本通常占脱硝装置总投资的20%～30%，每运行3年时间就需要更换催化剂，导致SCR的建设和运行投入是SNCR投入的数倍以上。目前我国燃煤电厂普遍采用SNCR和SCR相结合的耦合脱硝系统，具有了SCR的脱硝效率高、SNCR的投资省的特点同时也做到了烟气中余热的回收。SNCR/SCR耦合脱硝系统实质上是SNCR+较小尺寸的SCR，工艺方法为前端为SNCR，从锅炉排出的烟气在经省煤器之前喷入适量尿素溶液还原一部分NOx，烟气温度并未下降太多，进入省煤器回收余热，尿素分解产生的未反应完全的氨跟随烟气进入后端较小的SCR装置，进一步完成催化还原反应，使NOx降低到排放标准以下。

　　法国佛吉亚排气公司是汽车尾气脱硝的龙头企业

　　截止到2016年末，我国各类车辆保有量超过2亿辆，同时以每年超过2300万辆的速度增加，随着汽车数量的大幅增加导致交通运输行业的氮氧化物排放成为仅次于燃煤锅炉的排放量。应用于汽车尾气脱硝的原理与燃煤过滤脱硝原理相同，都为选择性催化还原(SCR)的方法，但由于汽车尾气温度更低，需要采用催化能力更好的催化剂，比如贵金属银、铂、铑和稀土金属等，造价更为昂贵。目前汽车尾气脱硝行业居于龙头地位的是法国佛吉亚排气公司，佛吉亚的尾气脱硝系统采用纳米级钛白基蜂窝载体，催化剂类型为铈-铂类催化剂，佛吉亚目前在中国有15家工厂，为一汽大众、上海大众、上海通用、神龙公司、东风日产、奇瑞等企业提供尾气脱硝系统。

　　燃煤电厂烟气脱硝行业的市场前景广阔

　　最新的燃煤电厂排放标准大幅度提高了氮氧化物的排放约束指标，从之前最低450 mg/m³大幅提高到 100 mg/m³，并要求全部新建锅炉必须配备脱硝设备，已有锅炉完成超低排放改造，实现到2020年全国氮氧化物排放比2015年降低15%的目标，新标准的实施为火电脱硝市场新的机遇。2017年，我国规模以上电厂装机容量达到17.7亿千瓦，同比增长7.6%，但增速较 2016年下降 0.6个百分点，按脱硝设备安装率86%的比例计算SCR催化剂总量为132万立方米，以催化剂使用寿命3年计算，每年需要更新的催化剂达到44万立方米，以市场价格3.5万元/m3计，每年催化剂市场容量将达154亿元，整个脱硝系统的市场将达到510~770亿元之间。根据公开资料，燃煤电厂脱硝系统行业具有较高的集中度，前五大企业占有超过20%的市场份额，居于龙头地位的是国电龙源、科行环保、菲达环保和龙净环保。

　　结语

　　在政府和公众环保的压力共同促进下，燃煤电厂烟气排放标准也在大幅度的提高，目前我国在燃煤烟气标准上已走到国际先进行列，这就意味着大量的传统的燃煤锅炉面临淘汰或进行超低排放改造，同时新研制的汽油车、柴油车中配备脱硝装置也成为强制规定。因此在可预期的将来，我国脱硝市场在逐渐扩大，主营脱硝业务的企业的发展前景持续看好。