李俊華：水泥行業(yè)超低排放技術(shù)應(yīng)用及面臨挑戰(zhàn)

近年來，隨著水泥行業(yè)三大污染物地方排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，業(yè)界人士不斷探索研究減排技術(shù)。目前來看，除塵、脫硫都可達(dá)到超低排放要求，只有NO_X減排難度較大。為達(dá)到脫硝指標(biāo)，業(yè)內(nèi)行業(yè)專家一直深入研究新技術(shù)，脫硝技術(shù)也呈百花齊放之勢。

那么，當(dāng)前水泥行業(yè)脫硝技術(shù)效果如何？又面臨著哪些挑戰(zhàn)呢？6月29日，清華?學(xué)環(huán)境學(xué)院教授李俊華在由中國水泥網(wǎng)主辦的“第四屆中國水泥超潔凈排放技術(shù)交流大會(huì)”上以《水泥行業(yè)超低排放技術(shù)應(yīng)用及面臨挑戰(zhàn)》為題帶來精彩報(bào)告。

此次報(bào)告，李俊華主要從水泥工業(yè)煙氣污染物排放及標(biāo)準(zhǔn)、水泥行業(yè)污染控制工程技術(shù)進(jìn)展和水泥行業(yè)超低排放面臨挑戰(zhàn)三個(gè)方面展開。

一、水泥工業(yè)煙氣污染物排放及標(biāo)準(zhǔn)

李俊華首先介紹了當(dāng)前水泥工業(yè)煙氣污染物排放治理概況。他表示，國內(nèi)水泥行業(yè)產(chǎn)能大、排放總量大、深度治理技術(shù)欠缺。水泥行業(yè)超低排放面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

而水泥行業(yè)污染物地方排放標(biāo)準(zhǔn)日益收緊，部分省市已要求NOx<50mg/Nm³。根據(jù)當(dāng)前的情況，他預(yù)測全國水泥氮氧化物預(yù)期減排潛力為減排58.52萬噸，減排幅度達(dá)到68%。

二、水泥行業(yè)污染控制技術(shù)及工程案例

案例1.、高硫煙氣深度治理技術(shù)在普通水泥的應(yīng)用

國內(nèi)水泥行業(yè)首套SCR登封宏昌水泥脫硝超低排放工藝路線：低氮燃燒+SNCR脫硝+高溫電除塵器+中溫SCR脫硝。

宏昌水泥（5000t/d生產(chǎn)線）2018年9月投運(yùn)，通過環(huán)保部門和專家組核查。已運(yùn)行將近3年，開創(chuàng)中國水泥行業(yè)超低排放之先河（A級企業(yè)）。宏昌水泥2018年9月投運(yùn)效果<10mg/Nm³、SO₂排放濃度<35mg/Nm³、氮氧化物排放濃度<50mg/Nm³、脫硝效率>90%、氨逃逸≤2mg/Nm³。

案例2、 低硫煙氣深度治理技術(shù)在特種水泥的應(yīng)用

鄭州嘉耐特種鋁酸鹽煙氣超低排放工藝路線：低氮燃燒+SNCR脫硝+干法脫硫+袋除塵+中低溫SCR脫硝。

長興南方水泥5000t/d熟料窯中低溫SCR脫硝示范工程采用中塵中低溫SCR脫硝技術(shù)， 于2020年3月開工，并于7月底開始調(diào)試運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)煙氣氮氧化物排放≤50mg/Nm³。

案例3、協(xié)同處理固廢煙氣SCR脫硝示范工程

武安新峰2500t/d+2×5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線SCR脫硝超低排放工程，三條線均 “高溫電除塵器+SCR脫硝一體化技術(shù)”。2#、3#線生產(chǎn)線規(guī)模為2×5000t/d，承擔(dān)每天協(xié)同處置生活垃圾800t/d。SCR脫硝工程2019年11月20日投運(yùn)，脫硝出口NOx穩(wěn)定控制在50mg/Nm³以內(nèi)， 氨逃逸<3.5mg/Nm³。

協(xié)同處理固廢對煙氣SCR脫硝后副產(chǎn)物影響：

窯尾設(shè)施對多環(huán)芳烴PAHs轉(zhuǎn)化和去除的影響：煙氣經(jīng)過袋式除塵器（從P3至P4）時(shí)，在超細(xì)過濾作用下，顆粒相PAHs去除率達(dá)到95%，氣相PAHs去除率為67%；側(cè)線NH3-SCR試驗(yàn)系統(tǒng)（從S1至S2）對氣相PAHs有較好的去除作用（約63%),但對顆粒相PAHs去除作用不明顯（僅5%）。

三、水泥行業(yè)超低排放面臨挑戰(zhàn)

李俊華指出，目前，水泥工業(yè)煙氣SCR脫硝技術(shù)急需解決的是水泥催化劑低溫段活性、堵塞、機(jī)械強(qiáng)度和復(fù)雜煙氣成分的中毒問題。對于如何解決上述四個(gè)問題，他給出了以下解決方法：

1、如何提高低溫段脫硝催化活性？ 他提出脫硝雙活性中心理論，其中氧化還原性是保證低溫活性的關(guān)鍵。提出過渡金屬協(xié)同稀土元素作用思路，突破低溫高效脫硝技術(shù)瓶頸。

錳摻雜Sn、Ce催化劑

MnOx-SnO₂-CeO₂催化劑具有優(yōu)異的SCR活性，在110-230^oC范圍內(nèi)催化劑表現(xiàn)出了接近100%的活性；MnOx-SnO₂-CeO₂三元催化劑的N2選擇性也明顯高于MnOx-CeO₂和MnOx-SnO₂。

2、如何解決催化劑堵塞問題？水泥煙氣堵塞解決措施為：使用大孔徑脫硝催化劑產(chǎn)品，如13孔催化劑或更大孔；在進(jìn)入脫硝系統(tǒng)前，煙氣可采取預(yù)除塵，去除一定的塵；選擇合理的吹灰方式。

3、如何提高催化劑機(jī)械強(qiáng)度？水泥行業(yè)煙氣高灰高塵會(huì)對催化劑造成磨損：依托工程實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的新一代催化劑端部硬化技術(shù)，抗磨損性能提高一倍以上，且活性不受損失；催化劑機(jī)械強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高：在高活性中低溫催化劑基礎(chǔ)上，開發(fā)的新一代高強(qiáng)度催化劑生產(chǎn)配方和工藝，催化劑強(qiáng)度較傳統(tǒng)催化劑提高50%以上。

4、如何提高抗中毒能力？抗堿金屬、堿土金屬中毒催化劑：煙塵堿金屬含量高，易造成水溶性堿金屬通過催化劑表面滲透至催化劑內(nèi)部，對活性中心造成中毒，導(dǎo)致活性下降。針對堿金屬中毒所開發(fā)的催化劑，通過降低堿金屬與活性位接觸的機(jī)會(huì)，能夠有效應(yīng)對堿金屬所帶來的威脅，抗堿金屬中毒能力提高6倍。

李俊華表示，“低氮燃燒+SNCR脫硝+高溫電除塵器+高溫SCR脫硝”技術(shù)，“低氮燃燒+SNCR脫硝+干法脫硫+袋除塵+中低溫SCR脫硝”技術(shù)，均可實(shí)現(xiàn)多污染物超低排放：主要污染物顆粒物<10mg/m³，SO₂濃度<35mg/m³，NOx濃度<50mg/m³，為我國重點(diǎn)區(qū)域水泥行業(yè)超低排放推廣應(yīng)用提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

他認(rèn)為，“十四五”必將全面推動(dòng)水泥行業(yè)超低排放改造，實(shí)現(xiàn)綠色水泥工業(yè)發(fā)展。此外，水泥行業(yè)作為碳排放大戶，要積極研發(fā)減污降碳協(xié)同技術(shù)，通過節(jié)能增效、低鈣低碳和碳捕集利用多項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合，逐步實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)碳達(dá)峰碳中和。