纳米钛白粉表面修饰及其制备平板式SCR纳米脱硝催化剂项目可行性研究报告.docx

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纳米钛白粉表面修饰及其制备平板式SCR纳米脱硝催化剂项目可行性研究报告

纳米钛白粉表面修饰及其制备平板式SCR纳米脱硝催化剂

可行性研究报告

XX市工业科学设计研究院有限公司

第一章项目总论

1.1项目概况

1.1.1项目名称

XXXX环保科技有限公司年产5000立方米脱硝催化剂生产线建设项目

1.1.2项目承办单位

XXXX环保科技有限公司法定代表人：

1.1.3项目主管部门

XXXX经济技术开发区管理委员会

1.1.4项目拟建地区、地点

项目拟建在XXXX工业区XX支路

1.1.5承担可行性研究工作的单位

XX市工业科学设计研究院有限公司

1.1.6研究工作依据

◆《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）

◆《投资项目可行性研究指南》

◆国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要

◆《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）

1.1.7研究工作概况

2011年7月29日，环境保护部正式发布《火电厂大气污染物排放标准》，该标准从2012年开始实施，其中，从2012年1月1日开始，所有新建火力发电锅炉氮氧化物排放量要低于100mg/m3；从2014年7月1日开始，重点地区所有火力发电锅炉氮氧化物排放量要低于100mg/m3，（重点地区：

京津冀、长三角和珠三角地区；在辽东中部、山东半岛、武汉及其周边、长株潭、成渝、台湾海峡西岸等），而非重点地区2003年以前投产的机组低于200mg/m3。

随着新标准的实施，国内对脱硝催化剂的需求量也逐渐增加，但是我国烟气脱硝技术的研究开展得相对较晚，目前已建或拟建的脱硝工程几乎均以购买欧美和日本技术使用权为主，部分环保企业通过自主开发或引进消化吸收的方式也掌握了一定的烟气脱硝技术，但核心技术（特别是催化剂）仍未实现国产化；而引进技术存在技术使用费高、难以掌握核心技术、可升级性差等突出难题，不适于我国国情。

XXXX环保科技有限公司瞄准该技术发展前沿，向华北电力大学苏州研究院引进纳米钛白粉技术，并通过表面修饰与活性组分负载，用于制备平板式SCR纳米脱硝催化剂。

该催化剂具有催化活性高、温度窗口宽、耐飞灰磨蚀等特点特别适用于我国燃煤电站的烟气脱硝工程，在国内具有相当的竞争优势，授权使用发明专利7项，正在开展大规模商业推广应用，为我国烟气脱硝行业的发展提供重要的技术保障。

（1）技术方案的优选原则

SCR脱硝技术具有独特的优势（即脱硝效率较高），该技术的核心是催化剂的研发。

该研究在国外己经发展到比较成熟的阶段，SCR脱硝催化剂的生产已经商业化，其中规模较大的脱硝催化剂生产厂家主要有：

美国Cormetech、日本BHK、德国KWH、丹麦Topsoe、日本Sakai、英国的庄信万丰（JohnsonMatthey）、德国的Argillon（原西门子公司）、美国的安格（Engelhard）公司等。

当前，成熟的催化剂形式有蜂窝式、波纹式和平板式。

绝大部分生产厂家是以蜂窝式脱硝催化剂和波纹平板式脱硝催化剂为主，生产平板式脱硝催化剂的只有日立和Argillon公司两家。

从催化活性来看，三种形式的催化剂活性相当。

但其结构的不同对催化剂性能及应用影响较大。

波纹平板式催化剂虽比表面积大但重量轻，不能与其他催化剂兼容，限制了其应用，一般用于低灰的燃气电站。

市场上主要是平板式催化剂和蜂窝式催化剂。

平板式催化剂在燃煤电站的高尘布置条件下具有很强的防堵灰、耐磨损和抗中毒的性能，在极高尘烟气条件下平板式催化剂所需体积甚至比蜂窝式催化剂小，有助于降低投资资本。

中国火力发电主要是以燃煤电厂为主，所以中国燃煤电厂很少使用波纹平板式催化剂，主要采用蜂窝式和平板式催化剂，但平板式催化剂的竞争优势更强，全球范围内虽然只有两家平板式催化剂的生产商，二市场份额却接近一半，市场潜力巨大。

（2）厂址选择

根据实地考察和对投资环境的了解，厂址定于XXXX经济技术开发区。

（3）专利情况

目前华北电力大学已授权本公司使用发明专利如下：

◆发明：

基于硫酸根促进的TiO2载体的SCR烟气脱硝催化剂及制备方法.申请号：

201110158202.5，申请公布号：

CN102259009A.

◆发明：

基于介孔TiO2载体的SCR烟气脱硝催化剂及制备方法.申请号：

201110158203.X，申请公布号：

CN102274723A.

◆发明：

基于TiO2-SnO2复合载体的SCR烟气脱硝催化剂及制备方法.申请号：

201110158201.0，申请公布号：

CN102205240A.

◆发明：

基于TiO2-ZrO2复合载体的SCR烟气脱硝催化剂及制备方法.申请号：

201110158422.8，申请公布号：

CN1022667761A.

◆发明：

MnO2-TiO2石墨烯-多孔无机陶瓷膜低温催化脱硝自清理材料及其制备方法.申请号：

201210211629.1，申请公布号：

CN102728347A.

◆发明：

MnO2-TiO2石墨烯-多孔无机陶瓷膜低温脱硝催化剂及其制备方法.申请号：

201210212988.9，申请公布号：

CN102728348A.

◆发明：

MnO2-TiO2碳纳米管-多孔无机陶瓷膜低温脱催化脱硝自清理材料及其制备方法.申请号：

201210210036.3，申请公布号：

CN102728346A.

（4）工作的准备及进展

目前，本公司已获得华北电力大学苏州研究院技术授权。

项目备案手续已办理，节能评估报道已由节能主管部门审查通过。

1.2可行性研究结论

1.2.1市场预测和项目规模

（1）市场需求量简要分析

从2011年~2020年的这20年期间，火电行业催化剂需求量逐年增加，2020年催化剂需求量达到顶峰，可达159468m3，从2021年开始，由于假设不再新建火电机组，每年所需催化剂用量为各火电机组催化剂更换量，平均每年需求量可达110535m3。

20年内催化剂需求总量为2273620m3，平均每年市场容量可达11.37万m3左右。

（2）项目规模、年产量及销售量

产品生产周期为3个月，一条稳定的生产线每三个月产量为625m3，年产量为2500m3。

2013年新建一条生产线，2014上半年年投入使用，半年产量1250m3，销售1250m3。

2014年下半年新建一条生产线，2015年上半年投入使用，半年产量1250m3，已有生产线全年产量2500m3，全年共计生产3750m3，销售量为37500m3。

2016开始，2条生产线同时生产，年产量5000m3，销售量为5000m3。

1.2.2原材料、燃料和动力供应

本项目每生产1m3平板式SCR纳米脱硝催化剂所需的V2O5/TiO2体系纳米塑型膏体142.8kg，能耗0.12tce/m3，用水量0.08t。

1.2.3厂址

根据实地考察和对XXXX经济技术开发区的投资环境的了解，本项目建设地点定于XX市XX经济技术开发区，为XX工业区XX路XX三原重工业机械有限公司的厂房。

XXXX环保科技有限公司与XX三原重工业机械有限公司签订房屋租赁合同，租赁三原重工公司的部分厂房作为XX环保的厂区建设本项目，面积约9000平方米。

XX经济技术开发区位于XX市区北郊，沪杭甬高速公路XX出入口处，东接宁波（约为100公里），西邻杭州（约为50公里），距上海230公里。

1.2.4项目工程技术方案

采用不锈钢网板作为支撑单体，把调配好的膏状纳米催化剂使用加压涂覆工艺压制在不锈钢网板上，经压褶、剪切、烘干成型后组装煅烧，煅烧后组装为脱硝催化剂模块。

压制时保持断面成型为平行褶皱板结构。

1.2.5环境保护

（1）设计依据

（1）《环境空气质量标准》（GB3095-1996）中二级标准

（2）《地下水质量标准》GB/T14848-93中Ⅲ类标准

（3）《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）中II类标准

（4）《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）

（5）《污水综合排放标准》（GB8978-996）一级标准

（6）《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-2008）中Ⅲ类标准

（7）《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）

（8）《城镇污水再生利用城市杂用水水质标准》（GB/T18920-2002）

（2）工程概况

本项目为平板式SCR纳米脱硝催化剂生产项目，建设规模为2条年产量为2500m3平板式纳米脱硝催化剂生产线。

本项目以不锈钢网板为基材，纳米钛白粉为主料。

各种污染物排放量均较少，本工程属环保项目。

本项目拟选厂址位于XXXX经济技术开发区。

（3）本项目对周围环境的主要影响

项目施工期有噪声、粉尘、建筑垃圾及施工人员生活污水产生。

项目营运期对环境的影响主要为项目各工序产生的废气、废水和噪声对当地环境的影响。

1.2.6劳动安全与工业卫生

（1）编制依据

（1）原劳动部令第3号《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》

（2）《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJl9-2001）

（3）《建筑设计防火规范》（GBJl6-1987）（2001修订版）

（4）《生产设备安全卫生设计总则》（GB5083-1999）

（5）《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）

（6）《职业性接触毒物危害程度分级》（GB5044-85）

（7）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计》规范（GB50058-92）

（8）《小型工业企业建厂劳动卫生基本技术条件》（GB16910-1997）

（2）劳动安全

工程采用先进技术工艺、自动化程度高、技术密集、设备装置仪表多、布置集中紧凑的生产线。

主要生产工艺系统有开卷机、网板清洗装置、校平机、和料机、布料机、辊压干燥装置、剪切装置、压褶装置、焙烧炉、集成装箱系统。

主厂房内安装有大量焙烧炉及表干加热装置，须防烫伤和采取保温措施。

由于主厂房内有大量的转动机械，须防止机械伤害和机械噪声。

对生产中使用的碱性化学药品，须有防毒、防腐蚀的措施。

（3）职业卫生

在生产、运行过程中产生或存在的职业病危害因素主要有原料粉尘有害物质；噪声、高温及热辐射等。

1.2.7公司组织及劳动定员

（1）公司组织

公司设：

董事会、总经理。

公司实行董事会领导下的总经理负责制。

董事会负责决定公司大事，总经理负责管理和经营公司。

主要技术工人公司自己培养，了解职工的底细，防止跳槽带走技术资料和客户资料。

以专利申请确定知识产权：

职务成果，公司占100%，在职期间利用公司资源获得的个人成果，公司占60-80%。

（2）人员结构

本次项目劳动定员70人，具体人员安排见表1-1。

表1-1劳动定员表

序号

组织机构

每班人次

班次

定员（人）

1

生产中心

15

3

45

2

管理中心

3

3

9

3

技术中心

2

3

6

4

营销中心

10

1

10

合计

-

70

1.2.8项目建设进度

序号

实施内容

2013年

2014年

2015年

5

6

7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

1

前期报告编制及审批

4

土建工程

5

设备购买、调试、安装

6

试生产

7

正式投产

表1-2项目建设进度表

1.3主要技术经济指标

表1-3主要技术经济指标表

技术经济指标

所得税后

所得税前

财务内部收益率（ic=13%）

105.11%

136.8%

投资回收期

3.1年

2.72年

财务净现值

13379万元

18295万元

盈亏平衡点

年产量的36.96%

第二章项目背景及发展概况

2.1项目提出的背景

2.1.1国家或行业发展规划

2011年1月14日，环保部就《火电厂大气污染物排放标准》（二次征求意见稿）发布征求意见函；2011年7月29日，环保部正式发布《火电厂大气污染物排放标准》。

新标准大幅度提升了污染物排放标准。

该标准计划从2012年开始实施，其中，从2012年1月1日开始，所有新建火电机组氮氧化物排放量要低于100mg/m3（标态，6%O2）；从2014年1月1日开始，重点地区所有火电投运机组氮氧化物排放量要低于100mg/m3（标态，6%O2），而非重点地区2003年以前投产的机组低于200mg/m3（标态，6%O2）。

此外，规定在国土开发密度较高，环境承载能力开始减弱，或大气环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重大气环境污染问题而需要严格控制大气污染物排放的地区（具体地域范围、实施时间由国务院环境保护行政主管部门规定），燃煤锅炉一律执行100mg/m3（标态，6%O2）氮氧化物特别排放限值。

表2-1给出了火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）中氮氧化物排放限值

表2-1火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）中氮氧化物排放限值

氮氧化物（以NO2计）（mg/m3）（标态，6%O2）

地区

适用机组

燃煤锅炉

100

一般地区

燃煤锅炉

200

一般地区

2003年12月31前建成投产或者通过建设项目环境影响报告书审批的燃煤锅炉或W火焰锅炉或者现役循环流化床锅炉

燃煤锅炉

100

重点地区

国家环境保护部颁布了《火电厂氮氧化物防治技术政策》，明确在“十二五”期间将全力推进我国NOx的防治工作。

控制重点是长江三角洲、珠江三角洲和京津冀地区以及各省会城市的200MW及以上燃煤发电和热电联产机组的氮氧化物排放，同时鼓励上述地区对200MW以下和其它地区的燃煤发电和热电联产机组的氮氧化物排放控制。

环境保护部办公厅函[2009]247号《2009-2010年全国污染防治工作要点》第三部分第（九）条要求：

全面开展氮氧化物污染防治。

以火电行业为重点，开展工业氮氧化物污染防治。

做好京津冀地区大气污染防治，推动长三角、珠三角地区建立大气污染联防联控机制，并以火电行业为重点，开展工业氮氧化物污染防治。

在京津冀、长三角和珠三角地区，新建火电厂必须同步建设脱硝装置，2015年年底前，现役机组全部完成脱硝改造。

国务院办公厅转发环境保护部等部门函：

国办发[2010]33号《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》提出积极推进重点区域（京津冀、长三角和珠三角地区；在辽宁中部、山东半岛、武汉及其周边、长株潭、成渝、台湾海峡西岸等）的大气污染联防联控工作，建立氮氧化物排放总量控制制度。

新建、扩建、改建火电厂应根据排放标准和建设项目环境影响报告书批复要求建设烟气脱硝设施，重点区域内的火电厂应在“十二五”期间全部安装脱硝设施，其他区域的火电厂应预留烟气脱硝设施空间。

根据国务院国有资产监督管理委员会2011年5月10日的《关于征求中央企业十二五节能减排目标分解方案意见的函》中规定：

与2010年相比，到2015年中央企业整体上氮氧化物排放总量下降12%。

《关于征求<“十二五”主要污染物总量削减目标责任书>意见的函》（环办函[2011]796号）要求“单机容量30万千瓦及以上、东部地区及其他省会城市20万千瓦级以上的现役燃煤机组2014年底前全部实行烟气脱硝改造”。

发展改革委2011年11月30日宣布，为了提高火电企业脱硝的积极性，对安装并正常运行脱硝装置的燃煤电厂，每千瓦时加价0.8分钱，以弥补脱硝成本增支。

近期，有消息称，国家发改委委托中电联等单位研究起草的火电烟气脱硝电价补贴政策方案正在制定中，有望年内出台。

根据初步方案，“十二五”期间火电烟气脱硝电价或享受每度补贴0.012元的优惠。

分析人士认为，优惠政策出台可以在一定程度上调动火电企业脱硝的积极性。

作为补偿治理成本的重要手段，现行国务院令字第369号《排污费征收标准管理办法》执行NOx“零排放”收费政策，按0.60元/污染当量收费，江苏（苏价费[2007]206号，财综[2007]40号）、安徽（皖价费[2008]111号）、山西（晋价行字[2008]66号）、广东（粤价[2010]48号）等省相继出台了提高排污费征收标准的通知，从发展趋势看，国内NOx排放收费标准会逐步提高。

新标准施行以后，根据环保部的预测，到2015年需要新增烟气脱硝容量8.17亿千瓦，共需脱硝投资1950亿元，到2020年，需要新增烟气脱硝容量10.66亿千瓦，共需脱硝投资2328亿元，而催化剂的成本占整个脱硝装置投资的30%~40%。

2.1.2项目发起人和发起缘由

项目发起人：

XXXX环保科技有限公司凌智潮

发起缘由：

我国烟气脱硝技术的研究开展得相对较晚，目前已建或拟建的脱硝工程几乎均以购买欧美和日本技术使用权为主，部分环保企业通过自主开发或引进消化吸收的方式也掌握了一定的烟气脱硝技术，但核心技术（特别是催化剂）仍未实现国产化；引进技术存在技术使用费高、难以掌握核心技术、可升级性差等突出难题，不适用于我国国情。

XXXX环保科技有限公司瞄准该技术发展前沿，向华北电力大学苏州研究院引进纳米钛白粉技术，该技术通过表面修饰与活性组分负载，用于制备平板式SCR纳米脱硝催化剂。

该催化剂具有催化活性高、温度窗口宽、耐飞灰磨蚀等特点特别适用于我国燃煤电站的烟气脱硝工程，在国内具有相当的竞争优势，目前获得授权使用发明专利7项，为我国烟气脱硝行业的发展提供重要的技术保障。

2.2项目概况

2.2.1项目实施意义

2012年1月1日起，我国开始实行新的《火电厂大气污染物排放标准》，该标准严格限制了氮氧化物的排放量（100mg/m3），因此我国绝大部分火电厂都将实行烟气脱硝改造。

我国烟气脱硝技术的研究开展相对较晚，目前已建或拟建的脱硝工程以购买欧美和日本技术使用权为主，部分环保企业通过自主开发或消化吸收的方式也掌握了一定的烟气脱硝技术，但核心技术（特别是催化剂）仍未实现产业化。

XXXX环保科技有限公司瞄准该技术发展前沿，向华北电力大学苏州研究院引进纳米钛白粉技术，该技术通过表面修饰与活性组分负载，用于制备平板式SCR纳米脱硝催化剂。

该催化剂特别适用于我国燃煤电站的烟气脱硝工程，在国内具有相当的竞争优势，将为我国烟气脱硝行业的发展提供重要的技术保障。

2.2.2国内外现状

在全球电力行业SCR脱硝业绩中，蜂窝式催化剂优势明显，占总业绩的60%左右，平板式和波纹平板式催化剂分别占28.8%和11.3%；在燃煤电厂应用领域，由于波纹平板式催化剂的特殊结构，其抗飞灰磨损和堵塞的性能较差，在燃煤电厂中应用较少，只占4%，而蜂窝式催化剂和平板式催化剂市场份额相当，分别占49%和47%，说明两者都是燃煤电厂中脱硝催化剂的主流。

平板式催化剂使用不锈钢筛网板作为支撑，具有抗灰堵、阻力小和机械强度大等优点，在国外燃煤电厂中的应用业绩甚至超过蜂窝式催化剂；但在中国，由于本土脱硝催化剂厂商均为蜂窝式催化剂厂商，故蜂窝式催化剂在国内燃煤电厂市场份额优势明显，但平板式催化剂市场潜力巨大。

2.2.3项目现有基础

XXXX环保科技有限公司瞄准该技术发展前沿，向华北电力大学苏州研究院引进纳米钛白粉技术，该技术围绕着烟气脱硝的核心技术——催化剂，针对自行研发的纳米钛白粉，开展结构改性、表面修饰、活性组分负载、压制成型等研究工作，研制出了具有自主知识产权的SCR脱硝催化剂——平板式SCR纳米脱硝催化剂，产品结构示意图如图2-1所示。

图2-1平板式SCR纳米脱硝催化剂结构示意图

目前已掌握的关键技术以及所开发的产品主要如下：

（1）纳米钛白粉的结构改性与表面修饰技术（获得适用于制备纳米脱硝催化剂的载体）；

（2）改性纳米钛白粉的钒钛体系活性组分负载技术（获得高活性的纳米脱硝催化剂的活性成分）；

（3）钒钛体系纳米脱硝催化剂的成型技术（获得平板式SCR纳米脱硝催化剂）；

（4）平板式SCR纳米脱硝催化剂的成套连续生产工艺（实现催化剂的连续生产）；

（5）平板式SCR纳米脱硝催化剂的性能评价技术（包括催化剂的催化脱硝活性、机械性能评价、使用寿命评价等）；

（6）平板式SCR纳米脱硝催化剂的成套生产线（实现催化剂连续生产设备的国产化）。

2.2.4主要研究内容和创新点

本项目主要引进华北电力大学苏州研究院纳米钛白粉技术，该技术基于华北电力大学苏州研究院已自主研发的纳米钛白粉的表面修饰技术及其用于制备平板式SCR纳米脱硝催化剂的关键技术，主要技术内容如下：

（1）纳米钛白粉表面修饰与活性组分负载工艺优化

针对火电厂烟气脱硝的技术需求，完善现已开发的纳米钛白粉制备、结构改性、表面修饰以及活性组分负载等关键技术，掌握基于纳米钛白粉的钒钛体系催化剂活性成分的最佳制备工艺。

（2）纳米脱硝催化剂成型工艺优化

针对火电厂烟气脱硝催化剂的使用需求，完善现已开发的催化剂成型添加剂以及成型工艺；在此基础上，完善已有的中试系统，并优化系统集成设计方法，形成平板式SCR纳米脱硝催化剂的连续生产工艺。

（3）工业示范生产线建设

基于中试系统的研制，建立年产1万m3的平板式SCR纳米脱硝催化剂的工业示范生产线，实现纳米催化剂的连续化工业生产。

本项目研究的主要创新点如下：

（1）纳米钛白粉的表面修饰技术，获得适用于烟气脱硝的催化剂载体，提高催化剂活性与使用寿命；

（2）纳米钛白粉的活性组分负载技术，获得高活性的纳米脱硝催化剂；

（3）平板式纳米催化剂的连续生产技术，获得机械性能高、耐磨损、适用于高尘烟气的平板式SCR纳米脱硝催化剂。

2.2.5预期成果

（1）产业核心关键技术：

纳米钛白粉的表面修饰技术及其用于制备平板式SCR纳米脱硝催化剂的关键技术与连续生产工艺；

（2）重大目标产品：

平板式SCR纳米脱硝催化剂、催化剂连续生产装置；

（3）专利：

申请国家发明专利3项以上；

（4）产业规模：

形成年产催化剂5000m3的生产线；

（5）经济效益：

预计产值1.5亿元/年；

（6）社会效益：

形成纳米钛白粉表面修饰技术及其用于制备SCR平板式脱硝催化剂的连续生产工艺与成套设备，服务于我国烟气脱硝行业。

2.3投资的必要性

SCR催化剂主要有蜂窝式、平板式、波纹平板式三种，三种形式的催化剂的主要成份与催化反应原理是相同的，只是结构形式的差别。

从催化活性来看，三种形式的催化剂活性相当。

但其结构的不同对催化剂性能及应用影响较大。

波纹平板式催化剂虽比表面积大但重量轻，不能与其他催化剂兼容，限制了其应用，一般用于低灰的燃气电站。

市场上主要是平板式催化剂和蜂窝式催化剂。

平板式催化剂在燃煤电站的高尘布置条件下具有很强的防堵灰、耐磨损和抗中毒的性能，在极高尘烟气条件下平板式催化剂所需体积甚至比蜂窝式催化剂小，有助于降低投资资本。

中国火力发电主要是以燃煤电厂为主，所以中国燃煤电厂很少使用波纹平板式催化剂，主要采用蜂窝式和平板式催化剂，但平板式催化剂的竞争优势更强，全球范围内虽然只有两家平板式催化剂的生产商，二市场份额却接近一半，市场潜力巨大。

华北电力大学苏州研究院围绕着烟气脱硝的