作者:李清波 来源: 中国科学报 发布时间:2021-10-18
选择字号:
活性焦有了“身份证”
——煤质颗粒活性炭团体标准出台记

 

■本报见习记者 李清波

日前,《钢铁行业烟气超低排放用煤质颗粒活性炭》(T/CSES25-2021)团体标准面向社会发布。

煤质颗粒活性炭是一种活性吸附剂,又称“活性焦”,它与污染物之间的吸附、催化反应可以保证烟气污染物排放达到超低排放要求。

对于钢铁企业来说,烟气尾气主要污染物成分包括烟尘、二氧化硫、氮氧化物、VOCs(可挥发有机物)、二噁英等。目前,国内部分厂商采用活性炭干法一体化脱除烟气污染物技术,其中活性焦作为烟气处理的优质材料最具科技含量。

此次发布的团体标准由中国环境科学学会、中国科学院山西煤炭化学研究所(以下简称中科院山西煤化所)等单位共同起草,既兼顾了钢铁行业烟气的污染物排放现状和政策要求,也考虑到活性炭产业现状及标准的先进性和实用性。

不过,严格的排放要求注定了活性焦的发展之路充满坎坷。

活性焦的极简史

随着国家对环境保护的要求越来越高,各行业烟气尾气实施超低排放迫在眉睫,越来越多的钢铁企业也开始重视环保设施的研究与投入。

活性焦的研发发端于上世纪60年代的日欧等国。自上世纪80年代开始,我国钢铁企业就利用活性焦处理烟气尾气,当时很多企业都在进口活性焦时吃过“哑巴亏”,供销纠纷层出不穷,国外企业“独家供应”,议价困难、成本高企,成为众多企业的难言之痛。活性焦成为一个“卡脖子”技术,但是随后多年,国内活性焦研究逐步发力,越来越多的国产活性焦可以代替进口产品,脱硫脱硝去除污染物的效能也逐渐超过国外水平。

中科院山西煤化所副研究员韩小金谈道,“欧美日等发达国家对氮氧化物排放要求远低于我国标准,活性焦的脱硝效率不到40%,它们的脱硝设备甚至可以白天开放,晚上休息。相比之下,我国的环保政策要求高得多,活性焦技术研发大踏步前进,相关技术的脱硝效率可以达到90%以上,脱硫硫容提高两倍以上,国外的活性焦也慢慢失去竞争力,我国一跃变成活性焦出口大国。”

除了脱硫脱硝的要求,钢厂烧结烟气含有的极强致癌性污染物——二噁英在全国所有行业中占比超过40%,比所有垃圾焚烧厂的排放量都高,也是极为棘手的污染物。正因为其复杂性,科学家专注于活性炭功能的深度开发,各类污染物也能得到全方位的处理。

目前,包括宝武集团、鞍钢、首钢、沙钢、河钢等在内的大型企业普遍采用的活性炭干法一体化脱除烟气中污染物技术,可以集中处理二氧化硫、二噁英、氮氧化物等。以山东钢铁集团日照分厂为例,这套庞大、昂贵、复杂的装置高达65米,仅此一套就可以消化掉所有污染物。

再严一点 再进一步

煤质颗粒活性炭的性能直接影响着烟气尾气回收装置的效用,众多钢厂企业极为看重它的性能。但是由于相关行业标准缺失,给企业采购、检验带来麻烦,一套能够适应环保要求、适应行业技术水平的标准亟待补齐。

干法一体化脱除烟气中污染物装置对它的“耗材”活性焦有着特殊的要求。“虽然它成本高,但整体来说更加先进,不需要把零散的脱硫、脱硝装置拼接串联起来,前者是个烩菜锅,什么料都可以加;后者如同烤羊肉串一样,流程长、浪费大。更关键的是当烟气尾气经过一套设备后无法达到预期效果时,就需要增加一个装置让烟气再‘脱’一次,否则将会超标排放,这无疑对活性焦的性能和设备稳定性提出了更高要求。”韩小金介绍说。

早在2013年,我国就出台了第一部关于煤质颗粒活性炭检测方法的国家标准,随着我国污染防治攻坚战的深入开展,相关行业的排放标准不断提高,迫切需要一套可参照的更权威团体标准,让钢厂选购品质合格的活性焦,实现烟气污染物合规排放。

做负责任的行业旁观者

自上世纪90年代开始,中科院山西煤化所就在研究员刘振宇的带动下,开始了烟气尾气脱硫脱硝的研究,这是该方向国内最早的科研团队之一。经过数十年科学理论积累,中科院山西煤化所研究员黄张根带领课题组继续在这个研究领域深耕,在多项国家级科研任务的支持下,一直从事烟气污染物干法一体化处理技术的研究工作,为炭基材料污染物脱除工艺及传质传热等工程基础问题上积累了丰富的经验,开发的炭基催化剂干法一体化脱除技术实现了工业应用。

“很多企业让我们推荐品牌,询问买哪个产品好,我们作为国立科研机构,不能做一个推销者,必须保持公正立场。我们接受企业的委托,做一些活性焦的性能鉴定工作,针对品牌的评价从不公开表态,始终坚守着旁观者的身份。与其让大家来咨询,不如主动制定一个行业标准,让更多企业少走弯路。”黄张根介绍道。

制定标准时,黄张根团队不仅要考虑国家的政策要求、国内活性焦厂商的技术条件,还要考虑我国煤炭原料的资源禀赋。以活性焦一个重要指标灰分来说,灰分的高低和原材料的品质有着直接关系。

“不能将灰分的标准提升太多,因为灰分来源于优质煤,它是不可再生资源,不鼓励开采。每一个指标都经过了反复严格测试,各项性能和指标完成了活性焦的身份证绘制。”黄张根说。

日前,《钢铁行业烟气超低排放用煤质颗粒活性炭》正式发布实施。“我们认为标准的最大价值就是有效利用,不能束之高阁,下一步宣传推广标准的工作是重中之重。”黄张根说。

《中国科学报》 (2021-10-18 第3版 能源化工)
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
基于粒子不可分辨性的量子相干生成 迈向量子互联网的非相邻节点隐形传态
纸一样薄的音箱问世!MIT博士的神奇发明 极小种群野生植物平当树实现人工高效繁育
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文