活性焦的“身份证”

UFO爱好者

　　日前，由中国环境科学学会发布的《钢铁行业烟气超低排放用煤质颗粒活性炭》面向社会发布。此项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，也考虑了活性炭产业现状，兼顾标准的先进性和实用性。
　　随着国家对环境保护要求越来越高，国家提倡各行业烟气尾气实施超低排放，越来越多的钢铁企业重视环保设施的研究与投入。钢铁企业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）、二噁英等污染物，目前国内部分厂商采用活性炭干法一体化脱除烟气中污染物技术，其中煤质颗粒活性炭（又称活性焦）作为烟气处理的优质材料最具科技含量，它是一种活性吸附剂，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。严格的排放要求注定了活性焦的发展之路免不了坎坷。
　　活性焦的极简史
　　活性焦的研发发端于上世纪60年代的日欧等国。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炭可以代替进口产品，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到，“欧美日等发达国家对氮氧化物排放要求远低于我国标准，活性炭的脱硝效率不到40%，他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，国外的活性炭也慢慢失去竞争力，我国一跃变成了活性焦出口大国。”
　　除了脱硫脱硝的要求，钢厂烧结烟气含有的极强致癌性的污染物——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。正因为污染物的复杂性，科学家们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，仅此一套就可以全部解决消化掉所有污染物。
　　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中它的性能，但是由于相关行业标准缺失，给企业采购、检验带来了麻烦，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。韩小金介绍道：“虽然它成本高，但整体来说更加先进，不需把零散的脱硫、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的稳定性提出了更高要求。”
　　早在2013年，国家出台了第一部关于煤质颗粒活性炭检测方法的国家标准，随着党的十九大精神深入贯彻落实，污染防治攻坚战的深入开展，相关行业的排放标准都在不断提高，有一份可参照的比较权威的团体标准，让钢厂选购品质合格的活性焦，实现烟气污染物合规排放也更急迫。
　　负责任的行业旁观者
　　中科院山西煤化所早在上世纪90年代开始就在刘振宇教授的带动下，开始了烟气尾气脱硫脱硝的研究，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后，黄张根研究员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，对炭基材料污染物脱除工艺及传质传热等工程基础问题积累了丰富的经验，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，它是不可能再生资源，绝不能鼓励开采。每一个指标都经过了反复的严格测试，各项性能和指标完成了活性焦的身份证的绘制。”
　　2021年7月15日《钢铁行业烟气超低排放用煤质颗粒活性炭》（T/CSES25-2021）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仍然是重中之重。”黄张根如是说。
               
               

                           

                        
                        
                                
                                    活性焦的“身份证”
                                    
                                    
本文转载自                                        中国科学报
                                        2021-09-24
                                        作者：李清波