生产SCR催化剂项目可行性研究报告
SCR催化剂生产项目可行性研究报告
第一章项目背景
1.1 国家相关环境政策背景：
氮氧化物的控制是国家经济可持续发展和环境保护的紧迫客观要求，脱硝行业的发展将得到国家相关政策法规的有力支持。在《国家环境保护“十一五”科技发展规划》中，电力行业脱硝被列入新型工业化过程中重点解决的环境科技问题，氮氧化物（NO X）的控制技术和对策则被列入区域大气污染物控制重点解决的环境科技问题。在2005年12月3日国务院的《国务院关于落实科技发展观加强环境保护的决定》中规定“不欠新帐，多还旧帐，严格控制污染物排放总量。所有新建、扩建和改建项目必须符合环保要求，做到增产不增污，努力实现增产减污，积极解决历史遗留的环境问题。”
催化剂的生产属于环保产业，在对环保产业的发展上，国家给予了积极鼓励的扶持政策。在《国家环境保护“十一五”科技发展规划》中，“鼓励企业自主开展和国际科技合作的科技发展计划项目”,《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》中指示“积极发展环保产业”，“重点发展具有自主知识产权的重要环保技术装备和基础装备，在立足自主研发的基础上，通过引进消化吸收，努力掌握环保核心技术和关键技术”。“推动环境科技进步”，“组织对污水深度处理、燃煤电厂脱硫脱硝、洁净煤、汽车尾气净化等重点难点技术的攻关，加强高新技术在环保领域的应用”。这些政策给环保产业创造了宽松的发展环境并指明了环保产业的发展方向，同时对如何建立催化剂生产线具有一定的指导作用。1.2 项目实施的必要性：
对催化剂的需求源自氮氧化物的控制需求。我国火电厂氮氧化物的排放控制刚刚处于起步阶段，随着国家标准的逐渐变严，越来越多的火电厂将面临着必须脱硝的严峻任务。
1.2.1 氮氧化物控制的必要性：
氮氧化物对人体健康和环境都有很大的危害。对人体的直接危害最大的是NO2，它能破坏呼吸系统，引起支气管炎和肺气肿。对环境的危害主要是能够形成“光化学烟雾”，从而对生态系统造成损害并对人体健康造成间接损害，此外氮氧化物也是造成酸雨污染的主要物质之一，因此必须对氮氧化物的排放进行控制。
1.2.2 我国氮氧化物排放现状及未来发展趋势：
我国氮氧化物的排放量呈逐年增加的趋势，表1-1列出了近年来中国NO X的排放量情况，其中2003年中国NO X排放量已超过1600万吨，随着我国的能源消耗量不断增长，NO X的排放量也将随之持续增加。
以2000年为基准期，如不采取控制措施，对我国未来的NO X的排放量进行预测，据预测到2020年我国的NO X排放量将达到3463-3514万吨之间，由此可见，我国今后NO X的控制任务将十分严峻。
表1-1近年来中国NO X的排放量
我国目前氮氧化物的排放来自汽车、锅炉燃烧、工业生产等多方面。其中2003年的统计数据表明，火电厂已成为NO X排放的最大污染源，约占排放总量的39.6%。不同的燃料对NO X排放量的贡献不同，在各种燃料中，燃煤是NO X产生的最大来源，占各种燃料对NO X排放总量的66.9%.
据预测，到2030年煤炭对氮氧化物排放的贡献在燃料中所占的比例依然很重，见表1-2。
表1-2煤炭对氮氧化物排放贡献率
1.2.3 我国氮氧化物排放控制标准的制定情况：
我国的氮氧化物排放控制标准经历了一个从无到有、逐渐严格的一个过程。2000年4月29日第九届全国人民代表大会常务委员会第十五次会议修订通过的《中华人民共和国大气污染防治法》于2000年9月1日起施行。其中第三十条明确规定“企业应当对燃料燃烧过程中产生的氮氧化物采取控制措施”。第十三条规定“向大气排放污染物的，其污染物排放浓度不得超过国家和地方规定的排放标准”。
2003年12月23日发布2004年01月01日实施的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）中对火力发电锅炉氮氧化物最高允许排放浓度规定如表
1-3所示：
表1-3火力发电锅炉氮氧化物最高允许排放浓度
标准中对氮氧化物的排放有了明确的控制指标，并且规定第三时段火力发电锅炉须预留烟气脱除氮氧化物装置空间。
北京市在控制污染方面一直走在全国前列，2002年北京市环境保护局颁布的《锅炉污染物综合排放标准》（DB11/139-2002）中对燃煤锅炉中氮氧化物的排放限定规定为250-300mg/Nm3，目前正准备进一步提高标准。同脱硫一样，北京市在脱硝方面的指标预示着全国污染控制指标的方向，伴随着脱硫治理工作的逐步完善，不久的将来，我国氮氧化物的控制指标和技术方面也将跟上硫氧化物控制的步伐。
1.2.4 我国火电企业氮氧化物的控制现状：
氮氧化物的控制主要是指对汽车、锅炉和工业生产排放出的NO X的控制。目前汽车尾气的排放已得到有效的控制，而锅炉、工业生产排放出的NO X绝大部分没有进行治理。部分锅炉采取低氮燃烧技术来减轻氮氧化物的排放，但仍不能满足较高的标准要求，表1-4和表1-5列出了不同类型锅炉氮氧化物的排放浓度，作为国民经济的基础工业随着国民经济的发展，电力工业规模不断增大，火电机组装机仅有极少部分已经配置和即将配置脱硝装置，大量的原有机组和新建机组都面临着进行脱硝的局面。
表1-4我国大型四角切圆燃煤锅炉NO X排放浓度
表1-5我国W型火焰炉NO X排放浓度
第二章行业发展现状
2.1行业发展现状：
2.1.1 世界上脱硝催化剂生产工艺的发展历程
人类活动排入大气中的NO X中，90%以上生产于各种燃料燃烧过程。NO X虽有多种，但从燃烧系统中排出的主要是NO1和NO2。根据美国统计，大约50%以上的NO X来自固体燃烧源，其余的来自汽车尾气。但直至六十年代末期才把NO X作为火电锅炉排烟中有害成分予以重视。
选择性催化还原反应（SCR）技术因是目前工业上应用最广的一种脱硝技术（3P143），最早是在1950年由美国人Eegelhard公司首先提出来并申请专利,到1972年在日本正式研究和开发并于1978年实现工业化。也是目前我国主要使用的烟气脱硝技术。
其主要反应如下:
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O (1)
8NH3+6NO+O2→7N2+12H2O (2)
2NH3+NO+NO2→N2+3H2O (3)
在SCR工艺系统中,催化剂是重要组成部分,它的性能直接影响到SCR系统的整体脱硝效果,催化剂也是整个工艺设备中成本最高的一部分。因此催化剂的生产设备对SCR系统至关重要。
德国于20世纪80年代中叶引进了SCR技术,目前装备SCR的装机容量已超过60000MW，且50 MW以上的机组都配置了SCR系统；美国于1990年也采用了SCR技术对电厂进行脱硝处理。
Babcock-Hitachi公司于1960年依靠自身技术开发了T i O2催化剂，并于1970年开始投入商业化运作。我国于2000年在华阳后石电厂第一次采用SCR技术进行脱硝。
日本在1970年开始要求锅炉配备SCR设备，欧洲国家如德国在1980年实施NO X控制法规，美国则在1990年通过了洁净空气法案修正案并推动了SCR技术在美国的应用。
2.1.2 国际上同类行业产品生产状况：
2.1.2.1 概述：
目前国际上主要的催化剂生产厂家有日本Babcock-Hitachi公司、日本三菱重工、德国ARGILLOM公司、美国Corning公司、丹麦哈德尔·托普索公司等（见表2-1）。日本是生产SCR催化剂最早的国家，美国康宁公司于1989年引进日本
三菱重工技术。
表2-1 国际上主要催化剂生产厂家
2.1.2.2 主要生产厂家概况：
（一)某某公司（Cormetech）：
某某公司是康宁公司（Corning）和三菱公司（Mitsibushi）50：50的合资企业，创立于1989年，在北卡洛莱纳州和田纳西州设有生产基地，厂区面积约20000m2。
（二）日立公司：
株式会社日立制作所成立于1910年，资本金为2820亿日元，集团人数为347424人，1953年成立巴布科克日立公司，1994年在中国设立日立（中国）有限公司。该公司于1960年依靠自身技术开发了T i O2催化剂，并于1970年开始商业化运作。
（三）触媒化成：
触媒化成工业株式会社（CATALYSTS & CHEMICALS IND. CO., LTD）简称CCIC，成立于1958年，注册资本金为8亿日元，拥有职工约400名，其中三分之一是技术研究员。
触媒化成的催化剂为蜂窝式催化剂，是基于三菱化成（现在的三菱化学）的专利技术进行的工业化生产，该催化剂于1976年在日本首次投入市场。
（四）托普索公司（Haldor Topsoe）：
托普索公司创立于1940年，拥有自主研发的波纹板式催化剂技术及工艺。现有三条生产线，其中美国两条，丹麦一条。公司共有1700人。
2.1.3 国内同类行业产品生产状况：
对用于燃煤电厂烟气脱硝的催化剂，国内目前已有多家厂商试图投入商业化生产。
2009年度，国内具备生产催化剂的能力如下表：（表2-2）
第三章产品市场供需情况
3.1 国内催化剂市场的需求情况：
2009年我国燃煤电厂的总装机容量已约为6.57亿千瓦，国家环保总局统计数据显示，2004年我国燃煤锅炉NO X排放量为665.7万吨，预计到2010年，该值将达到850万吨左右，在这样巨大的排放量下，已投入脱硝运行和正在实施脱硝项目的电厂微乎其微，随着国家对环境保护和可持续发展的重视，脱硝方面的环境法规、标准将越来越严，因此脱硝行业面临着一个巨大发展潜力的市场，相应地催化剂生产也面临着一个良好的前景。
根据对国内已建成项目、实施中项目、拟建项目的调查统计结果，可以推算出国内催化剂市场的需求情况，见表3-1。
中国火力发电厂脱硝催化剂需求总量及市场分析一览表（表3-1）
由表3-1可以看出，截止到2009年底中国火力发电厂总装机容量为6.57亿KW，如果都上脱硝装置则须各类催化剂约65.7万m3，已安装脱硝装置的约6100万KW，使用各类催化剂约6.1万m3，由此可以看出，中国火力发电厂到该年度止，约有6.01亿KW机组未安装脱硝装置，所需脱硝催化剂缺口约60.1万m3，况且中国还有近10000万KW的火力发电厂正在建设和等待建设，对催化剂的需求还在递增。
2010-2012年）中国国内催化剂最大产能预测（表3-2）
由表3-2可以看出中国国内脱硝催化剂产能为：2010年为28000m 3，2011年为37500 m 3，2012年为47500 m 3。
3.3 未来10年（2010-2019年）中国国内火力发电厂脱硝催化剂市场需求量预测（表3-3）
由表3-3分析可以看出：
16000-24000电装机容量将达到8亿KW 命推算，每年催化剂更换量为20m 3，求将稳定在15-17万m 3之间。
2
4681012
1416
20092010201120122013催化剂(万m3)
而中国氮氧化物贡献率的60%是大型燃煤发电锅炉，因此作为脱硝过程中最重要的易耗物资－催化剂（占整个造价的40-45%）的全面国产化形势已经非常逼人，因此如果一期工程年产10000m3生产能力在2012年得到满足，我公司将立即在2012年度或2013年初投资二期工程，使催化剂生产能力达到20000m3，力争全国排名前列。
3.4 产品目标市场分析和市场占有率分析：
3.4.1 产品目标市场分析：
产品目标市场可分为两部分，一部分是五大集团外火电厂脱硝项目，在目前市场供不足的情况下，如能迅速推出产品，则约有20%的市场是有可能的，这部分将是我公司未来市场的重要部分，截止2009年底，我国火电总装机容量超过6.5亿千瓦，五大发电集团即使都上脱硝催化剂产品自身都无法满足需求，况且目前只有两家在上，因此凭我公司在电力系统内的影响力和知名度在五大发电集团中争取约20%的市场是完全有把握的。因此潜在的市场需求极其巨大，如果上此产品我公司将面临难得的机遇。
3.4.2 产品竞争能力分析:
在国内市场的竞争能力方面，如要拥有强大的产品竞争力，应至少做到如下四点：
一、在其他商家尚未启动或启动缓慢时，我们尽快实现项目投产，抢占市场先机，形成产品的品牌效应及信誉度，对后进入市场的商家形成压力。
二、在行业内要有一定的影响力和知名度。我公司在火力发电厂脱硫、脱硝行业内奋斗多年，拥有较高的影响力和知名度。
三、要拥有自主知识产权，在关键技术上不受制于人，有效降低生产成本。目前我公司与华北电力大学经过近3年的联合研发，已经成功研制出高科技陶瓷蜂窝式脱硝催化剂，产品经检测各项参数及技术性能达到或超过国外同类产品。产品合格率超过90%。
四、在合作方的选择上，要选择目前国内具有影响力的单位进行合作。我公司2009年与华北电力大学签订《SCR脱硝催化剂合作研发协议书》，华北电力大学作为国内电力行业最高学府，在电力系统拥有一定的权威性。作为我公司的合作方能够为在一定程度上推动我公司的催化剂销售。
从国际市场上看，欧洲和北美市场趋于饱和，东南亚市场尚未启动，属于潜
在的巨大需求。
第四章建厂条件和厂址方案4.1 项目建设方案：
经过对催化剂生产厂家及其市场情况的调研，确定了合作谈判的主要对象，在三轮谈判过后，初步确定了三种可能的项目建设方案：
4.1.1 使用某电力环保集团有限公司和华北电力大学联合研制的高科技蜂窝式陶瓷脱硝催化剂。
在这种方式下，我公司拥有自主知识产权，在后期扩建及海外出口方面不受制于人，在华北电力大学的支持下完成工艺设计、设备采购、设备安装、调试及试生产。
该方案下生产规模初步确定为10000m3，但投产后立即开始投资建设第二条生产线再增加年产10000m3的生产能力，即2011年下半年具备年产20000m3的生产能力，关键设备真空挤出机和高速混炼机采用进口设备，其他设备全部采用国产设备。
4.1.2 引进日本日晖触媒化成株式会社先进技术，##万德电力环保有限公司为出资方。
在这种方式下，##万德电力环保有限公司出资，从日本日晖触媒化成株式会社引进先进生产技术，在外方的技术支持下完成工艺设计、设备采购、设备安装、调试及试生产。
该种方案下的生产规模初步确定为10000m3，但投产后立即开始投资建设第二条生产线再增加年产10000m3的生产能力，即2011年下半年具备年产20000m3的生产能力，关键设备真空挤出机和高速混炼机采用进口设备，其他设备全部采用国产设备。
4.1.3引进美国Cormetech公司先进技术，##万德电力环保有限公司为出资方。
在这种方式下，##万德电力环保有限公司出资，从美国Cormetech公司引进先进生产技术，在外方的技术支持下完成工艺设计、设备采购、设备安装、调试及试生产。
该种方案下的生产规模初步确定为10000m3，但投产后立即开始投资建设第二条生产线再增加年产10000 m3的生产能力，即2011年下半年具备年产20000 m3的生产能力，关键设备真空挤出机和高速混炼机采用进口设备，其他设备全部采用国产设备。
4.2 总体布置方案、厂区面积、占地范围：
三种建设方案，厂区面积基本相同，主厂房长约250m，宽约50m，库房长约
50m，宽约50m。厂房及库房总面积约15000㎡。
4.3 厂址方案：
扬州经济开发区成立于1992年5月，现为国家级经济技术开发区，位于扬州市区西南部，行政区划面积72.06平方公里。高新技术产业开发园区2平方公里，管理、生活配套区2.32平方公里。已开发8平方公里，该地块有完全产权。
##万德电力环保有限公司已在扬州经济开发区购买土地100亩，直接用于催化剂制造生产。
4.4 厂址选择：
综合考虑到各种因素，尤其考虑到将来集团上市的要求及企业将来正常运营的成本较低选择扬州经济技术开发区。
第五章项目工程技术方案
5.1 建设项目的规模：
三种方案的建设规模均为年生产能力10000 m3，有年生产能力扩建10000 m3的预留空间。
5.2产品方案和发展方向：
根据前面对脱硝市场的预测，其需求是逐年递增，且增量有突跃的发展趋势，因此考虑采用分步投入、分期规划的方式逐步实现产品规模，这样既可以降低前期投资，又可以避免市场不确定带来的风险。对于产品品种，可先选市场占有率高，产品质量稳定的蜂窝式催化剂。在前期投资实现后，可根据市场的需求实现产品多样化，投资生产其他品种的催化剂。
5.3 原材料、燃料情况：
5.3.1 对所需要原材料的种类、数量、价格、质量、供应来源和运输方式等进行了相应的调研工作。
（一）原材料的市场调研情况：
SCR催化剂的主要原材料为TiO2、V2O5和WO3,其中最主要的也是用量最大的原材料为TiO2。
SCR催化剂生产所需要的TiO2为锐钛型超细晶形产品，国际上目前主要的生产商为日本的触媒化成和三菱化学，几乎在原材料供应尚处于垄断地位。
我国目前的钛白粉生产商尚不具备生产超细晶形产品的能力，攀钢集团攀枝花钢铁有限责任公司下属攀枝花钢铁研究院纳米材料工程中心已经开始着手进行SCR催化剂用锐钛型TiO2生产工艺的研制工作，并有生产试验产品。##南京也有数家民营企业在此方面取得一定的成果。因此原料国产化在将来可能很快实现。
(二) 主要原材料的用量：
SCR催化剂用主要原材料的用量情况（以年产10000m3为例），如表5-1所示：
5.3.2 对所需主要燃料、动力（水、电、气等）的数量、价格、质量、供应来源和运输方式等进行了相应的调研。
5.4 工艺技术方案的选择：
5.4.1 产品工艺的选择：
目前国际上用于SCR装置的催化剂有三种类型，即蜂窝式、板式和波纹板式，其工艺流程分别如下所示。
（一）蜂窝式：
Cormetech公司工艺流程：
计量→混合→成型→热处理→切割→装配→存储→运输
Argillon公司工艺流程：
混合、揉制→初挤压→挤出成型→干燥→煅烧→切割→模件组装
触媒化成公司工艺流程：
混合→挤出成型→干燥→烘烤→剪裁→检查→装配→运输
某电力环保集团工艺流程：
混合→预挤出→挤出成型→干燥→烘烤→切割→检查→装配→运输
（二）板式催化剂：
Argillon公司工艺流程：
混合→钢网浸涂→弯曲切割→填充单元→煅烧→模件组装
（三）蜂窝式和板式催化剂的对比：
对于以上三种工艺产品，由前面的市场分析章节可以知道，蜂窝式催化剂是目前应用最广泛、市场占有率最高的产品，其次是板式催化剂。两种催化剂的比较情况如表5-3所示：
表5-3平板式和蜂窝式催化剂对比（注：摘自日立宣传资料）
由上表可以看出，蜂窝式和平板式产品各有优缺点，分别适用于不同的烟气条件，因此生产线的选用可有以下几种选择：
（1）只上蜂窝式产品生产线
（2）只上平板式生产线
（3）蜂窝式和平板式产品生产线都上，同时上或者蜂窝型优先。
在目前分阶段投资的情况下，可选择方案A，即第一阶段先上蜂窝式催化剂产品，在后续扩大生产再投资时，处于产品多样性的考虑，可再上平板式催化剂产品。
5.4.2 蜂窝式催化剂生产工艺：
蜂窝式催化剂的主要生产工艺单元如下：
（1）材料的计量与称重：根据原材料的配比要求精确进行称重
（2）原料混合及反应：利用陶瓷混合工艺对原材料进行充分混合，并实现部分化学反应。
（3）泥坯生产及积压成型（蜂窝型）：将混合后的原料制成陶瓷泥坯，并用挤压设备制成所需要规格的蜂窝型胚体。
（4）干燥成型：将挤压后的胚体进行干燥成型。
（5）煅烧：将成型后的胚体进行煅烧，实现催化活性并转化成陶瓷。
（6）成品切割：按照规格要求对煅烧后的胚体进行切割，将边角废料回收利用。
（7）装配：将催化剂单元成品按规格要求进行装配。
5.4.3 实验室配置：
一条完整的生产线还包括实验室的配置，试验室包括两部分：产品过程理化质量检验试验室和产品使用性能测试及评价试验室。
产品过程理化质量检验实验室主要利用理化分析仪器对产品的理化分、粒度、机械强度等指标进行分析测试。
产品使用性能测试及评价试验室主要是通过在试验台上模拟实验烟气条件，
对产品的使用性能，如NO X的去除率、NH3的逃逸率、SO2的转化率等进行测试及评价。
产品过程理化质量检验实验室是产品过程质量控制的一部分，是产品过程质量控制的一部分，可以为产品质量控制提供监测手段和依据，从生产工艺上保证产品质量。
产品使用性能测试及评价试验室主要是对质量检验合格的出厂产品进行性能测试，并对产品的使用性能进行评价，从而为进一步改善产品提供指导依据。该实验室也可以对使用过程中的产品性能进行测试和评价，根据产品的老化情况为用户优化产品使用方案，从而最大的限度的利用产品的价值。
试验室的设置使企业具备科研开发能力的物质基础，是催化剂配方研制的核心部分，拥有实验室才能掌握催化剂的研发工作，不断对产品进行质量和性能上的改进与提高，从而实现企业长远的发展，最终在行业中立于不败之地甚至处于领先地位。
从质量控制和性能评价的角度看来，实验室的规划与建立至少要与生产线同步，在生产线进入调试阶段之前，实验室应具备投入条件。
产品过程理化质量检验实验室的配置相对来说简单一些，主要是根据产品质量的测试项目配置相应的仪器。而产品使用性能测试及评价试验室则具有一定难度，需要建立物理模型、数学模型，构建实验台、配置相应的软件和硬件系统。
5.5 项目的构成范围：
整个项目工程包括工艺厂房、办公室、试验室、库房等单项工程，主要单项工程为工艺厂房。其中：
（一）主要单项工程，由如下各车间组成：
来料贮存空间
混合配料车间
挤出成型车间
干燥煅烧车间
切割车间
组装车间
仓储车间
（二）实验室，分两部分，质量检验实验室和性能检测实验室，前者承担生
产工艺过程的质量检验和监督，后者承担产品性能的检验及研发。质量检验实验室将随首期工程建成投产，性能检测实验室虽列入规划，但可延后投产。
5.6 主要设备选型方案：
各项目建设方案下主要设备选型方案分别为：
（一）方案A，见表5-4：
表5-4 方案A 主要设备选型方案表
（二）方案B，见表5-5：
表5-5 方案B 主要设备选型方案表
(三) 方案C，见表5-6：
表5-6方案C 主要设备选型方案表
第六章技术经济比较
通过前期与国际上几家主要催化剂生产商的合作谈判，除了准备使用自有技