溫度不再是瓶頸 低溫催化還原助力水泥行業(yè)氮氧化物超低排放

 今年以來(lái)，國(guó)內(nèi)多省市相繼出臺(tái)水泥行業(yè)超低排放實(shí)施計(jì)劃，多數(shù)要求將水泥工業(yè)主要污染物粉塵、二氧化硫、氮氧化物排放量分別降至10mg/m³、50mg/m³、150mg/m³。業(yè)內(nèi)普遍表示，三項(xiàng)指標(biāo)大大高于現(xiàn)行水泥工業(yè)污染物排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施難度較大，其中又以氮氧化物減排難度最為突出。

  當(dāng)前國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)氮氧化物減排主流技術(shù)包括分級(jí)燃燒、低氮燃燒和SNCR脫硝等技術(shù)，但要穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)150mg/m³，甚至100mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)難度極大，為此業(yè)內(nèi)不少專家指出，SCR脫硝技術(shù)將是未來(lái)水泥行業(yè)氮氧化物實(shí)現(xiàn)超低排放的必然選擇。

  相對(duì)于現(xiàn)有應(yīng)用較為普遍的幾種氮氧化物減排技術(shù)僅40-60%左右的脫硝效率，SCR脫硝技術(shù)脫硝效率可以達(dá)到90%以上，不但能夠達(dá)到150mg/m3的超低排放標(biāo)準(zhǔn)，甚至結(jié)合水泥生產(chǎn)工藝改進(jìn)，可以將氮氧化物排放量控制在更低的范圍內(nèi)，不僅滿足當(dāng)前需要，更能適應(yīng)未來(lái)極有可能進(jìn)一步提高的環(huán)保要求。

  然而，SCR脫硝技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用卻存在一些難點(diǎn)。水泥廠煙氣粉塵含量高，容易造成催化劑堵塞，影響催化劑使用壽命和效果，因而在水泥廠應(yīng)用SCR技術(shù)需要通過(guò)收塵系統(tǒng)將粉塵濃度降低，然后再銜接SCR脫硝系統(tǒng)，然而此時(shí)的煙氣溫度將大幅降低，常規(guī)催化劑很難發(fā)揮效能。

  資料顯示，催化劑當(dāng)今最普遍應(yīng)用的是多孔Ti2O5(載體)做成蜂窩狀模塊化，載體表面敷有起催化作用的活性成分V2O5和WO3，反應(yīng)溫度在280℃～400℃為佳。而在新型干法水泥生產(chǎn)線中，預(yù)熱器出口的溫度先進(jìn)的已降到300℃以下，同時(shí)為貫徹國(guó)家節(jié)能降耗政策，我國(guó)2500t/d以上的生產(chǎn)線普遍加裝余熱鍋爐，其排氣溫度在150℃左右，這也對(duì)脫硝催化劑提出了新的挑戰(zhàn)，要能夠在較低的溫度下達(dá)到80%以上的脫硝效率，這對(duì)于國(guó)內(nèi)催化劑生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

同興環(huán)保 總工程師呂文彬在“2018中國(guó)水泥超潔凈排放研討會(huì)”上發(fā)言

  同興環(huán)保科技股份有限公司總工程師呂文彬也指出：“溫度是當(dāng)前水泥行業(yè)推進(jìn)SCR脫硝技術(shù)面臨的最大問題，研發(fā)適合水泥廠排氣溫度的低溫催化劑是關(guān)鍵中的關(guān)鍵?！?

  呂文彬還表示，目前280度左右的催化劑生產(chǎn)和應(yīng)用已經(jīng)比較成熟了，但在280度以下的催化劑還存在一些亂象，部分所謂的低溫催化劑其實(shí)是從高溫改進(jìn)過(guò)來(lái)的，只是簡(jiǎn)單地提高了催化劑在低溫下的活性，導(dǎo)致催化劑的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性存在問題。

  為此，呂文彬認(rèn)為，低溫催化劑的研發(fā)必然是一個(gè)全新的領(lǐng)域，需要針對(duì)不同的行業(yè)，不同的低溫?zé)煔馓攸c(diǎn)做出工藝改進(jìn)。

  基于這樣的認(rèn)識(shí)，同興環(huán)保一直同各大院校和科研單位以及工程設(shè)計(jì)公司保持緊密合作，并且將每年?duì)I業(yè)額的5%-7%投入到研發(fā)領(lǐng)域，最終在低溫催化劑研發(fā)領(lǐng)域取得顯著突破。據(jù)呂文彬的介紹，同興環(huán)保從2003年開始低溫催化劑研發(fā)，2008年獲得發(fā)明專利，目前已經(jīng)獲得多項(xiàng)國(guó)際的發(fā)明專利。2010年同興環(huán)保開始小規(guī)模向玻璃行業(yè)供應(yīng)低溫催化劑，2015年開始大量供應(yīng)焦化行。

  “我們的低溫催化劑性能在市場(chǎng)上來(lái)說(shuō)是有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的，垃圾焚燒以前都是用國(guó)外的催化劑，現(xiàn)在很多廠都是我們的催化劑和國(guó)外的并用，我們的催化劑和國(guó)外的催化劑相比在性能和價(jià)格上都有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)?！眳挝谋蚍Q。

  在水泥SCR低溫催化劑方面，呂文彬表示，目前國(guó)內(nèi)相關(guān)應(yīng)用案例很少，但是低溫催化劑在其他行業(yè)的應(yīng)用值得借鑒。同興環(huán)保在焦化行業(yè)推廣使用的低溫催化劑對(duì)反應(yīng)溫度的需求已經(jīng)降至160-180度，并且在180℃的工況下多年穩(wěn)定運(yùn)行?；谶@些技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，同興環(huán)保針對(duì)水泥行業(yè)特點(diǎn)作了更多針對(duì)性改進(jìn)，能夠滿足水泥廠SCR技術(shù)脫硝需要。

  呂文彬直言，“溫度已經(jīng)不再是水泥行業(yè)SCR脫硝技術(shù)應(yīng)用的瓶頸，目前的低溫催化劑可以幫助水泥企業(yè)實(shí)現(xiàn)氮氧化物的超低排放。”

  當(dāng)然，從環(huán)保角度而言，由于末端治理會(huì)產(chǎn)生布袋、催化劑和電能的消耗，增加運(yùn)行費(fèi)用。因此呂文彬認(rèn)為，從源頭減少氮氧化物生成同樣應(yīng)該放在水泥廠氮氧化物治理的重要位置，只是僅僅依靠源頭治理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足超低排放要求的，為此SCR技術(shù)仍將是未來(lái)水泥行業(yè)降低氮氧化物排放的關(guān)鍵，甚至?xí)蔀橹髁骷夹g(shù)。