推荐2015年度国家科技进步奖公示

项目名称：燃煤烟气SCR脱硝关键技术研发与工程应用

推荐单位：江苏省

主要完成人：

金保昇 仲兆平 徐海涛 黄亚继 张亚平 张勇 李仁刚 尤毓敏 姚力智 吴磊

主要完成单位：东南大学、南京龙源环保有限公司、瑞基科技发展有限公司、宜兴市宜刚环保工程材料有限公司、无锡华光新动力环保科技股份有限公司、南京东大能源环保科技有限公司、南京宇行环保科技有限公司

学科评审组：动力与民核

项目简介

燃煤锅炉氮氧化物(NOx)减排是国家大气污染防治计划的重要组成部分，实现减排的关键在于烟气脱硝工程的建设。选择性催化还原法(SCR)由于脱硝效率高、无二次污染等优点而在全世界范围内得到广泛应用(约占95%)。截至2013年底，全国约4.3亿千瓦火电机组已投运烟气脱硝系统，其中96% 采用SCR脱硝技术。我国通过引进德国、日本、美国等发达国家的SCR 技术建设了一批脱硝工程，虽减排了一部分NOx，但仍存在着核心技术和材料受制于人、投资和运行成本过高等一系列问题。本项目在国家科技部、江苏省政府的支持下，围绕烟气脱硝中还原剂扩散、混合及调控存在先天缺陷、国产原料催化剂性能差、产品合格率以及低系统集成优化与防堵措施不到位三大核心技术难题，开展了长达11年的研究，取得的原创性成果为：

（1）形成了独特的烟气混合和还原剂分配及调节技术，采用从炉膛至SCR脱硝装置全系统数值计算和冷模结合的方法，通过在连接烟道和脱硝反应器顶部设置导流板和整流构件，实现静态条件下的均匀混合；以风帽式喷氨混合装置实现低狭长空间条件下的小尺度快速均匀混合的系统性解决方案；以基于响应曲面的设计及调试方法得出动态条件下的分布规律；以喷氨格栅及其调节方法完成精确快速调节的工程实现。上述技术组合应用，解决了在时、空受限下烟气均匀混合和还原剂精确定量控制及分布的难题。

（2）基于国产原料，发明了超声均相沉淀法制备纳米TiO₂ 及溶胶共浸渍法负载活性组分的SCR催化剂粉体制备技术，研发出脱硝活性、催化选择性、机械强度及抗中毒性能得到显著提升的催化剂配方，发明了低能耗、高效率的整体式蜂窝脱硝催化剂制备方法及相关生产设备，形成了从原料制备到催化剂成品产出的成套工艺及装备技术。生产出的催化剂产品已广泛用于燃煤烟气脱硝工程，其机械性能优于国外同类产品，化学性能与国外同类产品相当。

（3）研发出脱硝装置与现有锅炉系统的集成优化技术，发明了防止爆米花灰堵塞催化剂的技术，通过设置柔性金属筛网有效拦截并分离燃煤烟气中大颗粒粒径的爆米花灰,解决了爆米花灰对催化剂的冲刷和堵塞问题，发明了紧凑型烟气脱硝装置，通过改变烟气引出和导入的方式，将锅炉改造所需空间缩减1/2 以上，大幅降低了改造费用。

授权专利情况：

申请国家发明专利36件，其中授权10件、公开22件；授权实用新型专利25件，编制国家环保部环境保护行业标准1项；发表论文60篇，其中SCI收录8篇、EI收录24篇。

技术经济指标：

脱硝效率>80%且排放浓度达到国家有关排放标准，氨逃逸率<2.5mg/m³，SO₂/SO₃转化率<1%。催化剂产品轴向及侧向耐压强度分别为1.9和1.2 MPa，磨耗率0.16%/kg。

应用及效益情况：

截止2013年，已应用于国电、大唐、华能、中石油、武钢等企业300多台锅炉的烟气脱硝工程，覆盖电站锅炉(420-2050t/h)、工业锅炉（75-410t/h）和热水锅炉（35-64MWt）。近三年新增产值74.89亿元、利润11.51亿元、税收5.24亿元。

主要完成人及学术贡献

1.姓名：金保昇

技术职称：正高级

工作单位：东南大学

个人排名：第1

曾获国家奖情况： 2010，稠密多相流动与化学反应耦合体系的节能减排关键技术及应用，第4，国家科学技术进步二等奖；

对本项目主要贡献：

主持项目技术创新的总体规划和研究策略，对脱硝工艺过程的关键问题研究多年，主持研究烟气涡旋混合、喷氨格栅及还原剂精确定量调控技术。参与研究催化剂配方、催化剂原材料国产化、成品率提高和脱硝性能优化等催化剂生产过程中的系列关键技术问题，协助项目成果推广应用。对创新点一、二、三均有贡献。是授权国家发明专利[1]、[9]，授权实用新型专利[1]，公开的国家发明专利 [1-2]、[25-26]的主要发明人，是代表性论文1-30的作者之一，在该项目中的工作量占本人工作量的55%。

2.姓名：仲兆平

技术职称：正高级

工作单位：东南大学

个人排名：第2

曾获国家奖情况：无

对本项目主要贡献：

负责脱硝催化剂的研发，承担国家863 高技术课题燃煤烟气SCR 法脱硝工程中催化剂的制备、江苏省科技支撑计划项目超声混沉法制备纳米偏钛酸溶胶及其在SCR烟气脱硝催化剂中的应用研究等。对创新点二做出了较大的贡献，研发出了溶胶浸渍法制备粉末状SCR 脱硝催化剂、超声混合沉淀法制备成型SCR 脱硝催化剂工艺。是授权发明专利[1-3]，公开的国家发明专利[3-5]的主要发明人，是代表性论文30-46的作者之一，在该项目中的工作量占本人工作量的80%。

3.姓名：徐海涛

技术职称：正高级

工作单位：南京宇行环保科技有限公司

个人排名：第3

曾获国家奖情况：2006，大型火电厂烟气脱硫脱硝成套关键技术的开发与应用，排名第4，国家科技进步二等奖。

对本项目主要贡献：

负责研究出基于响应曲面的设计及调试方法，发明了一种喷氨格栅及其调节方法，攻克了精确快速调节烟气流场分布及氨/烟气混合的工程技术难题；负责研发出防止爆米花灰堵塞催化剂的技术，大幅提高了金属筛网的使用寿命；发明了一种中小锅炉烟气脱硝装置解决了现有主辅系统的低成本改造及脱硝装置对现有主辅系统的适应性等工程技术难题。对创新点一、三均有较大贡献。是授权发明专利[4-5]、[10]，授权实用新型专利[[2-5]，公开的国家发明专利[24-25]的主要发明人，是代表性论文53-60的作者之一；是环境保护标准《火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法》（HJ562-2010）制定者之一，是脱硝工程应用[10]的主要参与者。投入项目研究工作量占本人工作量的75%

4.姓名：黄亚继

技术职称：正高级

工作单位：东南大学

个人排名：第5

曾获国家奖情况：无

对本项目主要贡献：

作为技术研究骨干，参与了燃煤烟气SCR 法脱硝工程推广，完成了燃煤电厂烟气脱硝工程数值模拟和优化设计研究；参与了超声混沉法制备纳米偏钛酸溶胶及其在SCR 烟气脱硝催化剂中的应用研究。协助项目成果推广应用。对主要科技创新点二、三有贡献。是授权发明专利[1]的主要发明人，是脱硝工程应用 [3-5]的主要参与者，在该项目中的工作量占本人工作量的70%。

5.姓名：张亚平

技术职称：副高级

工作单位：东南大学

个人排名：第6

曾获国家奖情况：无

对本项目主要贡献：

参与SCR 脱硝催化剂研发制备，对创新点二做出了较大的贡献，参与研发出了溶胶浸渍法制备粉末状SCR 脱硝催化剂、超声混合沉淀法制备成型SCR脱硝催化剂的整套制备工艺。投入项目研究工作量占本人工作量的60%。是公开的国家发明专利[27-30]的主要发明人，是代表性论文[47-61]的主要作者，在该项目中的工作量占本人工作量的70%。

6.姓名：张勇

技术职称：副高级

工作单位：东南大学

个人排名：第7

曾获国家奖情况：无

对本项目主要贡献：

参与具有自主知识产权的烟气脱硝技术的开发工作，主要参与SCR 反应器的优化设计、喷氨格栅的优化及工程实施，参与研究出风帽式喷氨混合装置，实现了氨与烟气在小尺度上的均匀混合。对主要科技创新点二做出了贡献，投入项目研究工作量占本人工作量的40%。

是授权实用新型发明专利[1]和公开的国家发明专利[1-2]的主要发明人，在该项目中的工作量占本人工作量的70%。

7.姓名：李仁刚

技术职称：副高级

工作单位：南京龙源环保有限公司

个人排名：第8

曾获国家奖情况：无

对本项目主要贡献：

联合东南大学合作开发燃煤烟气脱硝混合技术，负责还原剂喷射技术等关键技术研发，解决了减少氨气泄露、延长催化剂寿命等技术难题。主持20 余个新建（改造）脱硝工程项目。对创新点一有贡献，是授权实用新型发明专利 [6-8]的主要发明人，是脱硝工程应用[7]的主要参与者，在该项目中的工作量占本人工作量的40%。

8.姓名：尤毓敏

技术职称：副高级

工作单位：无锡华光新动力环保科技股份有限公司

个人排名：第9

曾获国家奖情况：无

对本项目主要贡献：

在主要技术创新点三中，参与了SCR 脱硝过程中的不同锅炉适应性改造的关键技术研究，并协助推广项目技术在发电、化工、钢铁企业等共计57 台锅炉上的脱硝工程建设，锅炉规模覆盖130t/h-1026t/h。是授权实用新型发明专利[19-22]的主要发明人，是脱硝工程应用[6]的主要参与者，在该项目中的工作量占本人工作量的40%。

9.姓名：姚力智

技术职称：中级

工作单位：宜兴市宜刚环保工程材料有限公司

个人排名：第10

曾获国家奖情况：无

对本项目主要贡献：

与东南大学合作开展烟气脱硝催化剂的研发，通过先进的数值模拟与实验相结合的设计和优化手段，解决了催化剂生产过程的系列关键技术难题，参与设计10多个脱硝工程项目。对技术创新点二做出创造性贡献，投入项目研究工作量占本人工作量的40%。是授权实用新型发明专利[15-18]的主要发明人，是脱硝工程应用[8]的主要参与者，在该项目中的工作量占本人工作量的40%。

10.姓名：吴磊

技术职称：副高级

工作单位：瑞基科技发展有限公司

个人排名：第11

曾获国家奖情况：无

对本项目主要贡献：

参与烟气脱硝催化剂的开发，共同承担国家高技术研究（863）项目燃煤烟气SCR 脱硝工程中的催化剂的制备（2008AA05Z303）。参与研究催化剂配方等催化剂生产过程中的系列关键技术问题研究，参与推广催化剂产品在多台机组上的应用。对技术创新点二做出贡献，投入项目研究工作量占本人工作量的30%。是授权发明专利[6-8]的主要发明人，是脱硝工程应用[9]的主要参与者，在该项目中的工作量占本人工作量的30%。

完成单位及创新推广贡献

单位名称：东南大学

单位属性：高等学校

排名：第1

创新推广贡献：形成了独特的烟气混合和还原剂分配及调节技术，采用从炉膛至尾部受热面全系统数值计算和冷模结合的方法，通过在连接烟道和脱硝反应器顶部设置导流板和局部阻力元件，实现静态条件下的均匀混合；发明了风帽式喷氨混合装置，实现低狭长空间条件下的小尺度快速均匀混合的系统性解决方案；以基于响应曲面的设计及调试方法得出动态条件下的分布规律；发明了喷氨格栅及其调节方法，完成精确快速调节的工程实现。上述技术组合应用，解决了在时、空受限下烟气均匀混合和还原剂精确定量控制及分布的难题。联合多家企业共同研发基于国产原料的制备纳米TiO2及SCR催化剂粉体制备技术、研发出脱硝活性、催化选择性、机械强度及抗中毒性能得到显著提升的催化剂配方、发明了低能耗、高效率的整体式蜂窝SCR烟气脱硝催化剂制备方法及相关生产设备，形成了从原料制备并将技术配套成套工艺及装备技术。截止2013年，本项目技术已应用于国电、大唐、华能、中石油、武钢等企业的300多台锅炉的烟气脱硝工程，近三年新增产值74.89亿元，新增利税16.75亿元。

单位名称：南京龙源环保有限公司

单位属性：国有企业

排名：第2

创新推广贡献：自2006年起与东南大学合作开展燃煤锅炉SCR脱硝技术，攻克了SCR脱硝混合技术、还原剂喷射技术等关键技术问题，解决了氨气泄漏、延长催化剂寿命等技术难题。将技术成果广泛应用在26个烟气SCR脱硝工程（新建、改造）中。脱硝工程合同总经费达510700万元，新增利税99026万元，减排NOx 28万吨。

单位名称：瑞基科技发展有限公司

单位属性：民营企业

排名：第3

创新推广贡献：2007年开始与东南大学合作研究并开发烟气脱硝催化剂，共同承担国家高技术研究（863）项目“燃煤烟气SCR脱硝工程中的催化剂的制备”。攻克了包括催化剂配方、催化剂原材料国产化、成品率和脱硝性能优化等催化剂生产过程中的系列关键技术问题。2009年建成首条催化剂生产线并正常投产。生产出的催化剂成品已在江苏南热发电有限公司2×600MW机组、华能吉林发电有限公司2×350MW机组等多台机组上得以应用，脱硝效果完全满足工程设计要求。

单位名称：宜兴市宜刚环保工程材料有限公司

单位属性：民营企业

排名：第4

创新推广贡献：本公司的兄弟公司--无锡市宜刚耐火材料有限公司2005 年起就与东南大学合作开展烟气脱硝催化剂的研发，双方合作承担江苏省环境科技基金项目燃煤烟气SCR 脱硝催化剂制备技术的中试研究，解决了催化剂生产过程的系列关键技术难题（包括原材料国产化、工艺参数优化、成品率提高等）。2010年由母公司宜兴宜刚集团有限公司出资成立了宜兴市宜刚环保工程材料有限公司，并将无锡市宜刚耐火材料有限公司催化剂研发和生产业务划入本公司。本公司产品已在一百多台火电机组得到应用得到应用，社会环境效益显著。

单位名称：无锡华光新动力环保科技股份有限公司

单位属性：股份制公司

排名：第5

创新推广贡献：与东南大学进行紧密的产学研合作，联合开发燃煤锅炉SCR 烟气脱硝技术，通过数值模拟与实验相结合的设计和优化手段，解决了SCR脱硝过程中的系列关键技术难题，目前该技术已在30家发电、化工、钢铁企业共计57台锅炉上得到应用，脱硝效果完全满足国家排放标准（GB13223-2011）的要求，取得了显著的社会效益。自工程运行以来，年减排NOx大约49600吨。

单位名称：南京东大能源环保科技有限公司

单位属性：股份制公司

排名：第6

创新推广贡献：与东南大学进行紧密的产学研合作，联合开发燃煤锅炉SCR 烟气脱硝技术，并将该技术应用到多台烟气脱硝工程设计中，脱硝工程合同总经费达1175万元，新增利税234万元。

单位名称：南京宇行环保科技有限公司

单位属性：民营企业

排名：第7

创新推广贡献：与东南大学进行紧密的产学研合作，联合开发燃煤锅炉SCR 烟气脱硝的核心技术。在脱硝还原剂多样化选择、催化剂工业化生产优化上进行研究，成功开发出喷氨格栅、尿素热解装置、氨水蒸发器、催化剂选型软件、催化剂生产工艺包等系列产品。其中喷氨格栅、尿素热解装置成功运用于包括供热热水锅炉、燃煤发电锅炉在内的26台锅炉，均能满足达标排放且大大提高了SCR装置还原剂运输存储的安全性，催化剂生产工艺包成功应用于浙江海亮环境、中泰国信等40000m3/年的催化剂生产，取得了显著的社会效益。

推广应用情况

截止2013 年，本项目技术已应用于国电、大唐、华能、中石油、武钢等企业的300多台锅炉的烟气脱硝工程覆盖电站锅炉(420-2050t/h)、工业锅炉（75-410 t/h）和热水锅炉（35-64MWt）。近三年新增产值74.89亿元，新增利润11.51亿元，新增税收5.24亿元。

具体的应用单位和取得的经济效益和环境效益如下示：

（1）南京龙源环保有限公司，应用SCR脱硝技术，应用时间 2006.1-2013.12，联系人周英贵025-52660559，新增产值378872万元，新增利税94735万元，年减排NOx 7万吨；

（2）瑞基科技发展有限公司，应用脱硝催化剂技术，应用时间2007.1-2013.12，联系人 吴磊13736992200，新增产值228819万元，新增利税47479万元；

（3）宜兴市宜刚环保工程材料有限公司，应用脱硝催化剂技术，应用时间2009.1-2013.12，联系人 宗依依18626083965，新增产值 45928万元，新增利税10688万元；

（4）无锡华光新动力环保科技股份有限公司，应用SCR脱硝技术，应用时间 2011.6-2013.12，联系人孙志翱0510-80256027，新增产值33829.8万元，新增利税3483.52万元，年减排NOx 49600吨；

（5）北京西山新干线除尘脱硫设备有限公司，应用SCR脱硝技术，应用时间2008.1-2013.12，联系人吕建 010-60346219 ，新增产值15916万元，新增利税2386万元；

（6）江苏盛凯环保工程有限公司，应用SCR脱硝技术，应用时间2010.1-2013.12，联系人李博0510-86091408 ，新增产值14950万元，新增利税2260万元，年减排NOx 6700吨；

（7）中钢集团天澄环保科技股份有限公司，应用SCR脱硝技术，应用时间2012.1-2013.12，联系人李勇027-59908218，新增产值12251万元，新增利税1318万元，年减排NOx 6309吨；

（8）南京开拓环保科技有限公司，应用SCR脱硝技术，应用时间2011.1-2013.12，联系人彭军军025-87775989，新增产值 5140万元，新增利税2214万元，年减排NOx15600吨；

（9）南京宇行环保科技有限公司，应用SCR脱硝技术，应用时间2011.1-2013.12，联系人 宋静025-52781310，新增产值11994万元，新增利税1664万元，年减排NOx10930吨；

（10）南京东大能源环保科技有限公司，应用SCR脱硝技术，应用时间2012.1-2013.12 ，联系人兰计香025-68530022，新增产值1175万元，新增利税234.1万元。

注：根据上述单位开具的经济效益证明，经济效益仅统计最近3 年。

曾获科技奖励情况

2014，江苏省科技进步一等奖

主要知识产权证明目录