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SCR脫硝技術

时间: 2021-07-27
近年來,隨著國家環保政策收緊、管控力度的加大,各地對于水泥工業氮氧化物(NOx)排放要求更加嚴苛。如何加強水泥工業大氣汙染物治理、保護生態環境、減少汙染物排放、實現綠色發展仍是水泥工業面臨的緊迫任務。
 
一、針對工業窯爐NOx減排,我國有哪些具體要求?
《工業窯爐大氣汙染綜合治理方案》提出“完善工業爐窯大氣汙染綜合治理管理體系,推進工業爐窯全面達標排放,實現工業行業二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等汙染物排放進一步下降。”
以火電廠爲主體的煤電行業通過采用催化還原技術(SCR),已經實現全行業的超低排放。鋼鐵行業也是先行一步,到2025年年底,全行業力爭80%以上産能完成超低排放改造,即排放煙氣中顆粒物、SO2和NOx濃度分別低于10mg/m3、35mg/m3和50mg/m3。
 
二、對于超低排放水泥行業有什麽具體要求嗎?目前NOx減排及工程技術應用的現狀如何?
我國年生産水泥熟料約爲13億噸,按NOx排放系數爲1.5kg/t熟料至1.8kg/t熟料算,2020年我國水泥工業窯爐排放的NOx約爲200萬噸,占全國NOx總排放量的10%,也是繼火電發電廠和機動車之後的第三大排放源。
目前,國內水泥工業執行的排放標准爲《水泥工業大氣汙染物排放標准》(GB4915-2013)。一些地方還出台了更爲嚴格的排放標准,例如,浙江省出台的地方標准要求到2025年水泥窯爐煙氣NOx排放濃度小于50mg/Nm3。此外,環保部頒發的《重汙染天氣重點行業應急減排技術指南》則要求,水泥生産采用SNCR、SCR等技術達到超低排放,並且噸水泥熟料氨水耗量小于4kg,才能認定爲A級企業,享受相應的政策支持。
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脫硝技術。
三、SNCR技術與SCR技術都是采用氨水作爲脫硝還原劑,SNCR與SCR這兩種技術有什麽區別呢?
SCR反應器可以布置在預熱器C1級筒後,布置在余熱鍋爐後,或是布置在布袋收塵器後,這就産生了“高溫布置”“中低溫布置”和“超低溫布置”幾種不同的模式。目前,“高溫布置”和“中低溫布置”技術都已得到實際工程應用,可以認爲是較爲成熟的工程技術,“超低溫布置”技術還在深入的研究之中。
“中低溫布置”結合了“高溫布置”除塵和不除塵兩種形式的優點,即SCR反應器置于余熱鍋爐後,這樣對窯爐運行及余熱鍋爐發電效率都沒有任何影響,由于余熱鍋爐中煙氣粉塵的自然沈降,進入到SCR反應器中的煙氣粉塵濃度僅約爲55g/m3,與帶除塵器的“高溫布置”基本相當。
 
四、中低溫SCR脫硝催化劑材料技術有什麽創新?
SCR脫硝技術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脫硝技術的核心是中低温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、中低溫SCR脫硝反應器都有哪些關鍵工藝設備?它們有什麽作用?
脫硝反應器自帶有精准噴氨系統,可以獨立進行全煙氣的脫硝;也可以與SNCR耦合,利用SNCR噴氨多余産生的氨逃逸進行最終的煙氣脫硝。氨水由熱盤管加熱蒸發,不增加電耗。
脫硝反應器帶有壓力、濃度、煙氣成分等衆多在線檢測分析儀表儀器,新增DCS控制系統,做到遠程監控和啓停,並接入全生産線集散控制系統。
 

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