烟气低温催化脱硝技术助力钢铁行业减污降碳｜上海市科学技术奖

2022年度上海市科学技术奖

强国复兴有我

优秀创新成果展示

今年5月，科技蓝闪耀上海。期间，暌违两年的上海市科学技术奖于5月26日在上海展览中心再度揭晓。胸怀“国之大者”，坚持“四个面向”，一大批标志性成果竞相涌现，为正处于关键跃升期的上海国际科技创新中心建设增添底色和亮度。

2022年度上海市科学技术一等奖获奖项目优秀创新成果来啦！本栏目以“强国复兴有我”为主题，重点围绕项目要解决的问题、取得的重要创新、实际应用效果等方面，向社会公众展示获奖成果。

本期“档案”大揭秘

项目名称：钢铁行业复杂工况烟气深度净化脱硝关键技术及应用

完成单位：上海大学 等

完 成 人：张登松 等

奖励等级：科技进步奖一等奖

钢铁行业是氮氧化物和二氧化碳重要的排放源，如何实现钢铁行业的脱硝降碳，是当前大气污染治理的重点和难点。钢铁行业炉窑种类多，烟气工况和成分复杂，较低的烟气温度以及二氧化硫、碱金属、重金属等复杂组分的存在，使得催化剂净化效率低且易中毒失活，传统火电厂中高温脱硝工艺不适用于钢铁行业烟气低温脱硝。

如何突破钢铁行业烟气脱硝催化剂净化效率低和易中毒失活的科学难题？上海大学张登松教授带领的大气污染控制化学研究团队提出催化剂“保护位”的概念，原位构筑“保护位”使得脱硝催化剂活性位得到有效保护，提升了脱硝催化剂的净化效率，显著延长了催化剂的使用寿命。该团队开发的低温脱硝工艺技术可以直接置于烟气脱硫除尘工艺后端，无需对烟气加热升温，显著降低了二氧化碳排放，工艺技术成功应用在钢铁球团、烧结、焦化行业等烟气脱硝工程中，实现了钢铁行业的减污降碳。

01

催化剂保护位的奇妙作用

基础研究是科技创新的源头。上海大学张登松教授带领的大气污染控制化学研究团队围绕双碳目标，聚焦钢铁行业烟气脱硝降碳的关键科学难题，开展了一系列研究，通过在脱硝催化剂上构筑“保护位”，如同给催化剂“雇保镖”，能把使脱硝催化剂中毒的物质“拉扯”过来，保护发生反应的活性位不受影响。通过构筑稀土和硫酸根活性保护位，不仅提高了催化剂抗二氧化硫和金属离子中毒的能力，催化剂的低温活性也显著提高，突破了脱硝催化剂低温复杂工况下中毒失活的难题，在低温复杂烟气组分下催化剂的氮氧化物净化效率显著高于传统脱硝催化剂。张登松教授以通讯作者在国内外著名期刊发表多篇高水平论文，入选了英国皇家化学会会士，连续五年入选爱思唯尔中国高被引学者，连续三年入选科睿唯安全球高被引科学家。

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新型低温脱硝工艺技术

助力钢铁行业减污降碳

传统钢铁行业烟气经脱硫除尘工艺后，需经加热升温后进行中高温脱硝，能耗高、碳排放量大。传统脱硝工艺难以突破节能降碳的壁垒。如果钢铁行业烟气脱硫除尘后直接进行低温脱硝，则能显著节能降碳。张登松教授带领的大气污染控制化学研究团队历经十五年，与瀚昱、宝钢、中冶等企业合作，开发了脱硫除尘与低温脱硝耦合的一体化工艺，相比于传统中高温脱硝工艺，碳排放量显著下降。新型低温脱硝工艺成功应用于钢铁行业球团、烧结、焦化等烟气脱硝工程中，氮氧化物和二氧化碳减排显著。张登松教授带领的大气污染控制化学研究团队形成了一系列新的减污降碳工艺和技术，已获授权国际发明专利与国家发明专利70余项，多项科研成果在企业中得到推广应用。

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团队为国家减污降碳协同增效

持续贡献力量

张登松教授曾荣获上海市新长征突击手、上海市晨光学者、上海市青年科技启明星、国家优青、国家杰青等荣誉，作为主要完成人之一获高等教育（研究生）国家级教学成果二等奖，以第一完成人获上海市科技进步一等奖。张登松教授带领的大气污染控制化学研究团队曾获上海市青年五四奖章集体。最近，张登松教授带领的大气污染控制化学研究团队还将烟气低温催化脱硝技术推广应用于生物质燃烧、垃圾焚烧和化工窑炉等其他非电行业烟气脱硝工程中，大大降低了氮氧化物和二氧化碳排放。未来钢铁冶炼、垃圾焚烧、生物质锅炉、水泥等非电行业的减污降碳仍然任重道远，张登松教授带领的大气污染控制化学研究团队将继续为国家减污降碳协同增效贡献力量，为实现双碳目标继续奋斗。