绿色脱硝及污染物一体化脱除技术。主要包括两个方面:
1)提出了以煤粉热解气中主要成分CO/H2等燃料型气体为还原剂的非选择性催化还原脱硝技术,提出以回转式的方式实现NOx吸附和还原过程的分离,以此有效地消除烟气中氧气的负面影响。催化剂制备方面,制备了以活性焦和分子筛为载体的铁基催化剂,所制备的催化剂均表现出较好的NOx吸附特性和NOx还原活性,催化剂的抗硫性和抗水性均较好。本方向目前研究处于国际前沿水平,已发布SCI论文20余篇,其中部分论文发表于Green Chemistry、Applied Catalysis B: Environmental等权威期刊,此方向已获授权国家发明专利8项,美国专利一项,培养博士生3名,硕士生10名。目前已完成反应器设计、反应器优化、催化剂制备、催化剂优化等部分工作,在山东神华山大能源曲阜分公司建立了1MW规模中试实验基地,目前已完成实验台搭建和系统测试,正在进行反应过程的测试。此方向的研究工作作为子课题获得2017年国家重点研发项目的资助。以热解气中主要成分CO等燃料型气体为还原剂的非选择性催化还原脱硝技术可以应用在烟气硫回收工艺中,协同脱除烟气中的氮氧化物,同时充分利用制焦热解气进行烟气脱硝,可以大大降低脱硝成本,降低系统的总能耗,实现近零成本脱硝。该技术同样可以无瓶颈地适用于其他烟气处理系统,如采用其他方式脱硝的电厂烟气系统,以及钢铁、焦化、冶金、化工、玻璃等行业的烟气等。
2)钢铁制造产生氮氧化合物、二噁英和无组织排放烟尘等,环境危害极大。2017年10月执行修改单规定的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662-2012),NOx、二噁英、无组织排放深度治理应势启动。现有烧结烟气实现超低排放核心难题有三,①O3脱硝过程存在的硫氮竞争氧化导致O3利用率低且高价氮氧化物吸收效果差;②传统活性炭粉末灰尘吸附二噁英系统复杂费用昂贵且毒性只是暂时转移分散和废弃物存在二次污染;③典型屋顶除尘器管道繁琐设备重运行成本高且单级定参数设计无法适应污染物排放非规则变化。为绿水蓝天保驾护航,就必须通过自主创新,开辟新的技术路径,开发适应我国国情的自主高端烧结烟气深度治理技术,推动国家乃至世界钢铁工业排放污染物治理技术进步。
以解决现有钢铁烧结烟气超低排放治理存在的核心难题为导向,历经六年产学研合作研究,创新突破了新型高氧耐铁脱硝吸收剂与促进剂技术、O3\NO3高效协同梯级降解二噁英、阴阳极悬吊支撑一体化屋顶电除尘技术,形成了适用于烧结工艺多环节的多污染物深度治理整体工艺与控制方案,开创并引领了烧结烟气深度治理技术在国内外钢铁行业领域的应用发展,取得以下创新性成果:① 发明了臭氧氧化吸收烧结烟气氮氧化物超低排放控制新技术,创新性采用耐氧铁、低成本溶剂作为促进剂,并与前置氧化技术的高效湿法脱硝剂配置使用,系统稳定运行脱硝效率>85%,脱硝富液返回烧结混料高温燃烧还原无废水排放。②形成了基于氧化脱硝的高效梯级降解二噁英新方法,提出一次O3降解、二次NO3加成高效梯级降解二噁英的新方法,将臭氧一次攻击加成碳碳双键与二次产物NO3氢抽提、氯取代有机耦合,并用于300m2烧结烟气二噁英治理,二噁英等有毒物质转化成无毒的碳氧杂环或氯取代化合物,排放浓度0.032ngTEQ/Nm3,完成彻底降解。