SCR脫硝技術(shù)會(huì)是水泥行業(yè)煙氣脫硝的未來(lái)嗎?

中國(guó)水泥網(wǎng)信息中心 · 2019-05-16 09:32 留言

  就目前我國(guó)大氣污染物的來(lái)源來(lái)講,主要是非電行業(yè)污染物排放,以鋼鐵和水泥行業(yè)為主,單就氮氧化物排放來(lái)說(shuō),水泥行業(yè)遠(yuǎn)超鋼鐵,已經(jīng)成為我國(guó)工業(yè)氮氧化物第一排放大戶。

  目前我國(guó)水泥窯普遍采用低氮燃燒及SNCR脫硝技術(shù)。盡管SNCR脫硝效率不高,但是其具有成本低、改造周期短等特點(diǎn),基本可以滿足NOx小于400mg/m3以及重點(diǎn)地區(qū)320mg/m3的國(guó)家現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)。

  “低氮燃燒和SNCR脫硝技術(shù)四、五年之前國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)就開始使用,效果中規(guī)中矩,利用低氮燃燒器+分級(jí)燃燒+SNCR的技術(shù)組合也能使氮氧化物排放量達(dá)到150mg/m3以下?!贬槍?duì)我國(guó)水泥行業(yè)煙氣脫硝現(xiàn)狀,西安西礦環(huán)??萍加邢薰究偣こ處熇詈2ń榻B說(shuō):“但是此項(xiàng)技術(shù)在諸如氨逃逸、一氧化碳排放增加、煤耗增加、產(chǎn)量下降、氨氮比高等問(wèn)題比較突出,如要滿足氮氧化物排放濃度小于150mg/m3甚至100mg/m3以下,該技術(shù)難于實(shí)現(xiàn),而SCR技術(shù)克服了上述弱點(diǎn),是相對(duì)經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)?!?/p>

  SCR煙氣脫硝技術(shù)20年前就在國(guó)外水泥廠應(yīng)用

  在歐洲,作為進(jìn)一步降低 NOx 排放的技術(shù),SCR技術(shù)(Selective Catalytic Reduction ,選擇性催化還原)被指定為降低高塵、 中塵及低塵 NOx 排放的最佳可用技術(shù)(BAT: Best Available Technology) 及可行性技術(shù)。

  2001年,世界上第一個(gè)高塵布置的SCR裝置在德國(guó)Solnhofen水泥工廠投入運(yùn)行……燃料采用油和廢棄物,三層催化劑設(shè)計(jì),在正常情況下,煙氣中NOx的濃度會(huì)從1000~1600mg/Nm3降至400~550mg/Nm3,有時(shí)可以達(dá)到300mg/ Nm3。在一次試驗(yàn)中通過(guò)增加噴氨量,NOx的排放濃度降到了200mg/Nm3 。這表明,采用SCR法脫硝確實(shí)具有很大的脫硝潛力。這還是在只用三層催化劑的情況,如果催化劑的床層增加,肯定脫硝效果還會(huì)更好。此項(xiàng)目為SCR技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

  2006年6月,意大利Monselice水泥廠SCR脫硝裝置投入運(yùn)行,這是水泥窯爐煙氣采用SCR脫硝方法最早成功商業(yè)運(yùn)行的實(shí)例。此脫硝系統(tǒng)可以將水泥窯爐所排煙氣中氮氧化物NOx的濃度控制在200mg/ Nm3以下。

  2010年投運(yùn)的德國(guó)Mergelstetten水泥廠的SCR脫硝系統(tǒng)氮氧化物的排放濃度可以穩(wěn)定地控制在200mg/ Nm3 以下。除了維護(hù)期間停止運(yùn)行外,一直能穩(wěn)定運(yùn)行。這套脫硝系統(tǒng)采用25% 濃度的氨水為還原劑,運(yùn)行時(shí)每噸熟料的氨水消耗量?jī)H為3.5 kg/t熟料,與SNCR法脫硝系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行時(shí),還原劑可以節(jié)省40% ,相同排放指標(biāo)下單獨(dú)運(yùn)行時(shí)比單獨(dú)運(yùn)行SNCR脫硝,氨水可節(jié)省50%以上。

  截至2015年年底,見諸報(bào)道的水泥爐窯煙氣SCR脫硝工程總共有9條,其中,意大利3條(Monselice、Sarche、Rezzato)、德國(guó)3條(Solnhofen,Mergelstetten,Ronhrdorf)、奧地利 2 條(Mannersdorf,Kirchdorfer)、美國(guó)1條(Joppa)。水泥爐窯SCR脫硝的設(shè)計(jì)排放指標(biāo)也與各個(gè)國(guó)家當(dāng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)背景相匹配,歐盟標(biāo)準(zhǔn)NO x 排放濃度不超過(guò)200 mg/Nm 3 是當(dāng)時(shí)最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),實(shí)際運(yùn)行控制在200~500mg/Nm3 不等。

  SCR煙氣脫硝技術(shù)在國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)的應(yīng)用情況

  2018年10月14日,由西安西礦環(huán)??萍加邢薰境薪釉O(shè)計(jì)建造的國(guó)內(nèi)第一條SCR脫硝示范項(xiàng)目在河南省登封市磴槽集團(tuán)宏昌水泥有限公司通過(guò)驗(yàn)收,該項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)氮氧化物排放量穩(wěn)定低于50mg/m3,開創(chuàng)了中國(guó)水泥行業(yè)超低排放的先河。截至目前,國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)水泥窯煙氣SCR脫硝技術(shù)應(yīng)用成功的案例總計(jì)有三條,除登封宏昌SCR脫硝項(xiàng)目外分別為河南嵩基水泥有限公司一條5000t/d生產(chǎn)線及鄭州嘉耐特種鋁酸鹽水泥有限公司一條特種水泥生產(chǎn)線。

  “西礦環(huán)保在消化吸收歐美水泥SCR脫硝技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合自身在燃煤鍋爐煙氣SCR脫硝的經(jīng)驗(yàn),結(jié)合水泥工藝特點(diǎn),開發(fā)出水泥“高溫電除塵+SCR 脫硝一體化技術(shù)”,李海波表示,大家關(guān)注的穩(wěn)定性問(wèn)題,目前示范線8~9個(gè)月的運(yùn)行情況還是很讓人滿意的。另外就大家關(guān)心的運(yùn)行費(fèi)用問(wèn)題,李海波表示,通過(guò)宏昌水泥半年多的運(yùn)行,就SCR系統(tǒng)本身而言運(yùn)行成本為2.9元/噸熟料,考慮到前端SNCR氨水消耗量從改造前約1.4t/h大幅減少到0.6t/h,實(shí)際SNCR+SCR整個(gè)脫硝系統(tǒng)改造后運(yùn)行成本只有1.1元-1.3元/噸熟料。

  筆者注意到,承接設(shè)計(jì)安裝國(guó)內(nèi)首臺(tái)(套)SCR脫硝示范線的西安西礦環(huán)??萍加邢薰荆ㄒ韵潞?jiǎn)稱“西礦環(huán)?!保吧硐滴靼驳V山機(jī)械廠,始建于1965年,是國(guó)內(nèi)專業(yè)從事工業(yè)煙氣治理研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、安裝及運(yùn)營(yíng)服務(wù)的大型環(huán)保領(lǐng)軍企業(yè),早在四五年前西礦環(huán)保就開始致力于借鑒火電行業(yè)SCR脫硝技術(shù)解決水泥行業(yè)氮氧化物超低排放問(wèn)題的研發(fā)。

  “水泥窯的煙氣特征決定了其脫硝的難度要大于火電廠煙氣脫硝。已有的火電行業(yè)SCR脫硝經(jīng)驗(yàn)并不完全適用于水泥行業(yè)?!贬槍?duì)SCR脫硝技術(shù)問(wèn)題李海波如是說(shuō)。

  據(jù)了解,SCR脫硝技術(shù)應(yīng)用在水泥行業(yè)存在以下幾個(gè)方面問(wèn)題:高塵煙氣使得催化劑端面積灰導(dǎo)致孔道被堵塞;催化劑微孔被粘性物質(zhì)(主要是CaSO4)覆蓋,導(dǎo)致煙氣不能與催化劑充分接觸,影響脫硝效率;高含量的堿土金屬使催化劑失活,導(dǎo)致催化劑中毒。

  “SCR技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用不同于其在火電行業(yè)”李海波強(qiáng)調(diào),隨著水泥行業(yè)氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)的提高,SCR脫硝技術(shù)成為一種必然選擇,解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵,除了選擇抗中毒、耐磨損及合適開孔率的SCR催化劑,還需要根據(jù)水泥窯煙氣工況設(shè)計(jì)一臺(tái)合理高效的高溫粉塵預(yù)除塵器和耦合催化劑清灰系統(tǒng),同時(shí),李海波表示,隨著我國(guó)燃煤鍋爐煙氣脫硝改造完成,水泥行業(yè)煙氣超低排放將很快納入排放標(biāo)準(zhǔn),他預(yù)測(cè),隨著技術(shù)進(jìn)步和環(huán)保要求趨于嚴(yán)格,未來(lái)3-5年,我國(guó)規(guī)模化的水泥熟料生產(chǎn)線都將必須實(shí)現(xiàn)超低排放技術(shù)改造。

  中國(guó)水泥行業(yè)超潔凈排放技術(shù)交流大會(huì)

  改革開放40年來(lái),國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)高速發(fā)展,2018年更是創(chuàng)下1546億的行業(yè)利潤(rùn)新高,在行業(yè)形勢(shì)大好的背景下,水泥行業(yè)已經(jīng)擺脫以往依靠規(guī)模擴(kuò)張的發(fā)展之路,迎來(lái)高質(zhì)量發(fā)展階段,而在此階段中環(huán)保、排放問(wèn)題尤為需要業(yè)內(nèi)重視。

  作為體現(xiàn)行業(yè)社會(huì)責(zé)任的核心,同時(shí)也是踐行“綠水青山就是金山銀山”科學(xué)論斷的切實(shí)需要,水泥行業(yè)有必要利用當(dāng)前利潤(rùn)高漲創(chuàng)造的良好環(huán)境,加快環(huán)保升級(jí)步伐,全面推進(jìn)綠色生產(chǎn)。

  為此,中國(guó)水泥網(wǎng)定于2019年5月29-30日召開“2019中國(guó)水泥行業(yè)超潔凈排放技術(shù)交流大會(huì)”,承辦方為建設(shè)國(guó)內(nèi)首臺(tái)(套)水泥窯煙氣SCR脫硝示范線的西安西礦環(huán)??萍加邢薰?,誠(chéng)邀政府主管領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)專家、科研單位、水泥企業(yè)、裝備服務(wù)商等共聚一堂,探討更高效,更經(jīng)濟(jì)的水泥行業(yè)超低排放實(shí)施方案,推動(dòng)行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

  相關(guān)鏈接:中國(guó)水泥行業(yè)超潔凈排放技術(shù)交流大會(huì)

編輯:王琲建

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