
想要了解水泥行業SCR技術開發及工藝路線么?元琛科創院即將開啟直播啦,從行業背景到工況特點,再到工藝路線,全方位為您解讀,下面讓我們先睹為快吧~
01 行業背景
中國是世界上最大的水泥生產與消費國家,而水泥行業是典型的高能耗、高污染行業,是僅次于燃煤發電和鋼鐵行業的第三大能源密集型行業。
隨著國家環保政策的深入,對水泥行業三大污染物(顆粒物、二氧化硫、氮氧化物)排放標準制定越來越嚴格,近期,生態環境部發布關于公開征求《關于推進實施水泥行業超低排放的意見(征求意見稿)》,在基準含氧量10%的條件下,水泥窯及窯尾余熱利用系統煙氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物有組織排放濃度小時均值分別不高于10、35、50mg/m3,水泥行業NOx超低排放改造也隨之全面加速。
02 水泥窯煙氣工況特點
水泥窯爐煙氣工況十分復雜,如粉塵含量高粒徑?。ǜ邏m環境下粉塵濃度可達80-120g/Nm3)易造成催化劑堵塞、含硫高(少數SO2濃度能達1000mg/Nm3以上)造成催化劑硫中毒、含堿/堿土金屬氧化物造成堿土金屬中毒、粉塵沖刷造成高磨損等,對SCR脫硝催化劑提出了更高的技術要求。
03 水泥窯SCR脫硝工藝路線
水泥窯煙氣脫硝技術一般可分為過程減排技術(低氮燃燒及分級燃燒)及末端治理技術(選擇性催化還原技術SCR及選擇性非催化還原技術SNCR)。其中,選擇性催化還原技術(SCR)脫硝技術以其較高的脫硝效率可滿足超低排放需求,被廣泛應用于工業煙氣氮氧化物治理中,而SCR技術的核心就是脫硝催化劑。
根據進入SCR反應器煙氣溫度和粉塵濃度的不同,水泥窯尾煙氣SCR脫硝系統工藝路線通??煞譃楦邷馗邏m、高溫中塵、中溫中塵三種(各工藝對比內容見下表)。
表1 水泥窯尾煙氣SCR脫硝工藝路線對比

3.1 高溫高塵
高溫高塵SCR脫硝指水泥窯尾廢氣從預熱器出口直接進入SCR脫硝系統,煙氣中NOx和經補充噴氨系統噴入的氨氣進行混合,經過催化劑發生還原反應,完成脫硝過程。該處煙氣溫度在280-350℃,適合于多數催化劑的反應溫度,因而被廣泛采用。但水泥窯出口煙氣中粉塵濃度很高,有堵塞催化劑的風險,加快催化劑的磨損,還需配置安全可靠的清灰系統。
3.2 高溫中塵
高溫中塵脫硝技術是指窯尾煙氣經過旋風分離器后,先經過高溫電除塵器進行預處理,使粉塵濃度降到30g/Nm3以下,再進入SCR脫硝反應器進行脫硝處理。這樣可以降低粉塵對催化劑的磨損、堵塞問題。
3.3 中溫中塵
脫硝反應器布置在高溫風機之后或者高溫風機與窯尾余熱鍋爐之間,溫度在180-230℃,粉塵50-60g/Nm3。在一定程度上緩解了催化劑的堵塞、磨損等問題,催化劑化學壽命通常為16000-24000h。然而,低溫度條件下煙氣中的SO3與NH3反應形成硫酸氫銨,附著在催化劑表面,造成催化劑中毒失活。因此,SO2濃度通常需控制在較低的水平。通常認為,進入SCR反應器煙氣中SO2濃度50 mg/Nm3以下,可以長時間穩定運行。

針對現在市場應用較多的三種水泥窯SCR脫硝工藝,元琛科創研究院對水泥窯煙氣SCR脫硝催化劑從抗堿金屬中毒、抗硫銨中毒及抗磨損等多方面進行了技術研究和創新:
(1)通過復合載體及活性組分改性,中溫中塵工況下可耐硫1000mg/m3,且脫硝性能保持長時間穩定;
(2)開發了9孔催化劑并改善了模板組裝方式;
引入超細焙燒助劑,提升催化劑整體機械強度,磨損率僅為0.05%,可保證三年以上耐磨壽命。
圖1 元琛科技水泥窯SCR脫硝技術創新成果
相關技術和產品經過水泥廠現場中試試驗驗證以及終端水泥企業的實際應用,脫硝運行效果良好。

圖2 元琛科技水泥窯SCR脫硝催化劑現場中試
水泥行業催化劑多方位的技術開發創新,標志著元琛科技在水泥催化劑行業探索高質量、深層次、多元化產品道路方面邁出了重要一步。