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行业知识

SCR脱硝技术

近年来,随着国家环保政策收紧、管控力度的加大,各地对于水泥工业氮氧化物(NOx)排放要求更加严苛。如何加强水泥工业大气污染物治理、?;ど肪?、减少污染物排放、实现绿色发展仍是水泥工业面临的紧迫任务。
 
一、针对工业窑炉NOx减排,我国有哪些具体要求?
《工业窑炉大气污染综合治理方案》提出“完善工业炉窑大气污染综合治理管理体系,推进工业炉窑全面达标排放,实现工业行业二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物排放进一步下降。”
以火电厂为主体的煤电行业通过采用催化还原技术(SCR),已经实现全行业的超低排放。钢铁行业也是先行一步,到2025年年底,全行业力争80%以上产能完成超低排放改造,即排放烟气中颗粒物、SO2和NOx浓度分别低于10mg/m3、35mg/m3和50mg/m3。
 
二、对于超低排放水泥行业有什么具体要求吗?目前NOx减排及工程技术应用的现状如何?
我国年生产水泥熟料约为13亿吨,按NOx排放系数为1.5kg/t熟料至1.8kg/t熟料算,2020年我国水泥工业窑炉排放的NOx约为200万吨,占全国NOx总排放量的10%,也是继火电发电厂和机动车之后的第三大排放源。
目前,国内水泥工业执行的排放标准为《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2013)。一些地方还出台了更为严格的排放标准,例如,浙江省出台的地方标准要求到2025年水泥窑炉烟气NOx排放浓度小于50mg/Nm3。此外,环保部颁发的《重污染天气重点行业应急减排技术指南》则要求,水泥生产采用SNCR、SCR等技术达到超低排放,并且吨水泥熟料氨水耗量小于4kg,才能认定为A级企业,享受相应的政策支持。
我国水泥工业从2007年开始全面推广非催化还原技术(SNCR)。SNCR技术的脱硝效率可高达60%。这期间还有研究采用分级燃烧技术,即通过控制分解炉及管道中的燃烧工况,用不完全燃烧产生的CO来还原NOx。分级燃烧技术的脱硝效率约为30%。2018年开始学习引入国际上水泥窑炉烟气SCR脱硝技术。
三、SNCR技术与SCR技术都是采用氨水作为脱硝还原剂,SNCR与SCR这两种技术有什么区别呢?
SCR反应器可以布置在预热器C1级筒后,布置在余热锅炉后,或是布置在布袋收尘器后,这就产生了“高温布置”“中低温布置”和“超低温布置”几种不同的模式。目前,“高温布置”和“中低温布置”技术都已得到实际工程应用,可以认为是较为成熟的工程技术,“超低温布置”技术还在深入的研究之中。
“中低温布置”结合了“高温布置”除尘和不除尘两种形式的优点,即SCR反应器置于余热锅炉后,这样对窑炉运行及余热锅炉发电效率都没有任何影响,由于余热锅炉中烟气粉尘的自然沉降,进入到SCR反应器中的烟气粉尘浓度仅约为55g/m3,与带除尘器的“高温布置”基本相当。
 
四、中低温SCR脱硝催化剂材料技术有什么创新?
SCR脱硝技术已广泛应用于电力行业、钢铁行业等工业部门,但采用的SCR催化剂材料工作温度窗口大多高于300℃。
中低温SCR脱硝技术的核心是中低温SCR脱硝催化剂材料技术。对传统的高温催化剂材料进行改进性研究,通过添加强吸附功能材料,使催化剂材料对NH3分子和NOx分子吸附能力增加了数倍;通过添加微量过渡金属元素,使NH3分子与NOx分子反应的电子转移加速,反应速率大幅度提高;通过新的加工制备工艺,使催化剂材料的表面积和孔容增加、耐磨性能也有显著提高,最终实现了高性能中低温催化剂材料的商业化生产。
 
五、中低温SCR脱硝反应器都有哪些关键工艺设备?它们有什么作用?
脱硝反应器自带有精准喷氨系统,可以独立进行全烟气的脱硝;也可以与SNCR耦合,利用SNCR喷氨多余产生的氨逃逸进行最终的烟气脱硝。氨水由热盘管加热蒸发,不增加电耗。
脱硝反应器带有压力、浓度、烟气成分等众多在线检测分析仪表仪器,新增DCS控制系统,做到远程监控和启停,并接入全生产线集散控制系统。
 

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