活性焦的“身份證”
日前，由中國環(huán)境科學學會發(fā)布的《鋼鐵行業(yè)煙氣超低排放用煤質顆?；钚蕴俊访嫦蛏鐣l(fā)布。此項團體標準由中國環(huán)境科學學會、中國科學院山西煤炭化學研究所等單位共同起草，既兼顧了鋼鐵行業(yè)煙氣的污染物排放現(xiàn)狀和政策要求，也考慮了活性炭產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，兼顧標準的先進性和實用性。
隨著國家對環(huán)境保護要求越來越高，國家提倡各行業(yè)煙氣尾氣實施超低排放，越來越多的鋼鐵企業(yè)重視環(huán)保設施的研究與投入。鋼鐵企業(yè)煙氣尾氣主要污染物成分包括煙塵、二氧化硫、氮氧化物、VOCs（可揮發(fā)有機物）、二噁英等污染物，目前國內部分廠商采用活性炭干法一體化脫除煙氣中污染物技術，其中煤質顆?；钚蕴浚ㄓ址Q活性焦）作為煙氣處理的優(yōu)質材料最具科技含量，它是一種活性吸附劑，與污染物之間的吸附、催化反應可以保證煙氣污染物排放達到超低排放要求。嚴格的排放要求注定了活性焦的發(fā)展之路免不了坎坷。
活性焦的極簡史
活性焦的研發(fā)發(fā)端于上世紀60年代的日歐等國。上世紀80年代開始，我國鋼鐵企業(yè)就利用活性焦處理煙氣尾氣，當時很多企業(yè)都在進口活性焦時吃過“啞巴虧”，供銷糾紛層出不窮，國外企業(yè)“獨家供應”，議價困難，成本高企，成為眾多企業(yè)的難言之痛。活性焦成為一個“卡脖子”技術，但是隨后多年，國內活性焦研究逐步發(fā)力，越來越多的國產(chǎn)活性炭可以代替進口產(chǎn)品，脫硫脫硝去除污染物的效能也逐漸超過國外水平。
中科院山西煤化所副研究員韓小金談到，“歐美日等發(fā)達國家對氮氧化物排放要求遠低于我國標準，活性炭的脫硝效率不到40%，他們的脫硝設備甚至可以白天開放，晚上休息。相比之下，我國的環(huán)保政策要求高得多，活性焦技術研發(fā)大踏步前進，相關技術的脫硝效率可以達到90%以上，脫硫硫容提高兩倍以上，國外的活性炭也慢慢失去競爭力，我國一躍變成了活性焦出口大國?！?/P>
除了脫硫脫硝的要求，鋼廠燒結煙氣含有的極強致癌性的污染物——二噁英在全國所有行業(yè)中占比超過40%，比所有垃圾焚燒廠的排放量都高，也是極為棘手的污染物。正因為污染物的復雜性，科學家們專注于活性炭功能的深度開發(fā)，各類污染物也能得到全方位的處理。
目前，包括寶武集團、鞍鋼、首鋼、沙鋼、河鋼等大型企業(yè)普遍采用的活性炭干法一體化脫除煙氣中污染物技術，可以集中處理二氧化硫、二噁英、氮氧化物等。以山東鋼鐵集團日照分廠為例，這套龐大、昂貴、復雜的裝置高達65米，僅此一套就可以全部解決消化掉所有污染物。
再嚴一點 再進一步
煤質顆?；钚蕴康男阅苤苯佑绊懼鵁煔馕矚饣厥昭b置的效用，眾多鋼廠企業(yè)極為看中它的性能，但是由于相關行業(yè)標準缺失，給企業(yè)采購、檢驗帶來了麻煩，一套能夠適應環(huán)保要求、適應行業(yè)技術水平的標準亟待補齊。
干法一體化脫除煙氣中污染物裝置對它的“耗材”活性焦有著特殊的要求。韓小金介紹道：“雖然它成本高，但整體來說更加先進，不需把零散的脫硫、脫硝裝置拼接串聯(lián)起來，前者是個燴菜鍋，什么料都可以加；后者如同羊肉串一樣，流程長、浪費大。更關鍵的是當煙氣尾氣經(jīng)過一套設備后無法達到預期效果時，就需要增加一個裝置讓煙氣再‘脫’一次，否則將會超標排放，這無疑對活性焦的性能和設備的穩(wěn)定性提出了更高要求?！?/P>
早在2013年，國家出臺了第一部關于煤質顆?；钚蕴繖z測方法的國家標準，隨著黨的十九大精神深入貫徹落實，污染防治攻堅戰(zhàn)的深入開展，相關行業(yè)的排放標準都在不斷提高，有一份可參照的比較權威的團體標準，讓鋼廠選購品質合格的活性焦，實現(xiàn)煙氣污染物合規(guī)排放也更急迫。
負責任的行業(yè)旁觀者
中科院山西煤化所早在上世紀90年代開始就在劉振宇教授的帶動下，開始了煙氣尾氣脫硫脫硝的研究，是該方向國內最早的科研團隊之一。經(jīng)過數(shù)十年科學理論積累后，黃張根研究員帶領課題組繼續(xù)在這個研究領域深耕，在多項國家級科研任務的支持下，一直從事煙氣污染物干法一體化處理技術的研究工作，對炭基材料污染物脫除工藝及傳質傳熱等工程基礎問題積累了豐富的經(jīng)驗，開發(fā)的炭基催化劑干法一體化脫除技術實現(xiàn)了工業(yè)應用。
“很多企業(yè)讓我們推薦品牌，詢問買哪個產(chǎn)品好，我們作為國立科研機構，不能做一個推銷者，必須保持公正立場，我們接受企業(yè)的委托，做一些活性焦的性能鑒定工作，針對品牌的評價從不公開表態(tài)，始終堅守著旁觀者的身份。與其讓大家來咨詢，不如主動制定一個行業(yè)標準，讓更多企業(yè)少走彎路?！秉S張根介紹道。
制定標準時，黃張根團隊不僅要考慮國家的政策要求、國內活性焦廠商的技術條件，還要考慮我國煤炭原料的資源稟賦。以活性焦一個重要指標灰分來說，灰分的高低和原材料的品質有著直接關系。“不能將灰分的標準提升太多，因為灰分來源于優(yōu)質煤，它是不可能再生資源，絕不能鼓勵開采。每一個指標都經(jīng)過了反復的嚴格測試，各項性能和指標完成了活性焦的身份證的繪制?！?/P>
2021年7月15日《鋼鐵行業(yè)煙氣超低排放用煤質顆?；钚蕴俊罚═/CSES25-2021）正式發(fā)布實施?！拔覀冋J為標準的最大價值就是有效利用，不能束之高閣，下一步宣傳推廣標準的工作仍然是重中之重。”黃張根如是說。
來源：中國科學報 作者：李清波
