据统计,2019年全国水泥累计产量为 23.3亿吨,水泥行业NOx排放约占全国NOx排放总量的10%~12%,是继火电和机动车之后的第三大污染源。随着部分省市相继出台了超低排放标准,各省市氮氧化物排放标准从150mg/m³到50mg/m³均有涵盖,超低排放改造成为必然的趋势。
选择性催化还原技术
选择性催化还原技术(SCR)的脱硝效率可达90%以上,被广泛使用于工业烟气氮氧化物治理,可满足水泥行业超低排放的需求,其核心为脱硝催化剂。
水泥窑烟气特点
1、粉尘含量高
烟气中粉尘浓度达80-120 g/Nm3。
2、硫含量波动大
由于燃料及矿源差异,工况硫含量差异大,SO2浓度能达1000mg/Nm3以上。
3、重金属含量高
烟尘中含Cr、Hg、Pb、As、Tl等重金属元素,部分元素含量远高于电力行业。
4、粉尘粒径小且分布集中,黏度大
小于10μm的颗粒约占75~90%。
5、成分复杂
粉尘中富含碱/碱土金属氧化物、Si、Al、Fe等元素化合物,垃圾/固废掺烧导致粉尘组成更加复杂。
SCR技术应用难点
1、催化剂堵塞/磨损
水泥窑尾烟气中粉尘含量极高,可达80-120g/Nm3,同时飞灰粒径小,导致粉尘粘性大;粘附性强。极易吸附在催化剂表面,形成反应隔绝层,造成活性下降。
水泥窑尾烟气中粉尘含量极高,在高尘烟气冲刷下催化剂迎风端易磨损,使催化剂失去机械性能,直接失去使用性。
2、CaSO4覆盖
Ca成分与SO3/SO2反应生成的CaSO4,造成催化剂微孔的堵塞是催化剂性能下降的主要原因。
中毒过程:CaO首先表面沉积,由于在催化剂表面有活性物质催化氧化SO2生成SO3,浓度相对较高,为快速反应。生成的CaSO4的体积会膨胀14%左右,遮蔽反应活性位。
3、重金属/碱金属中毒
水泥窑灰中含有大量的Ca成分及少量的 K、Na等碱金属,这些物质会毒害催化剂表面的活性位,使催化剂失活。
水泥窑灰中重金属含量高(Cr、Pb、Hg、As、Tl),重金属易在催化剂中富集,遮蔽活性活性,阻断反应进行。
4、吹灰系统
普遍采用声波清灰器或蒸汽吹灰器(常用耙式清灰器)灰处理。德国蒂森克虏伯得益于其先进的除尘清灰设施,普遍采用高温高尘SCR脱硝技术。为提高我国高尘SCR应用的普适性,清灰除尘技术方面还有待提升。
耐碱SCR脱硝催化剂
多年来,元琛科技始终坚持以科技创新引领产业发展,从催化剂“质构-能效”关系出发,结合水泥窑烟气工况,引入具有多酸性位点的第三金属,增加酸性位点密度和数量,研制出了特种功能催化剂——耐碱SCR脱硝催化剂。
水泥脱硝工艺可分为低温脱硝和高温脱硝。低温脱硝时,通过多技术协同抑制SO2转化,保障产品能够在170-380℃之间具有较高活性和稳定性;高温脱硝时高硫尘对催化剂耐磨损能力和抗碱金属能力要求高。
元琛科技9孔耐碱SCR脱硝催化剂,能用于含尘量100g/Nm3的工况。且针对催化剂耐磨性能采用了特殊工艺处理,从本质上提高催化剂的强度和抗耐磨性能。
安徽元琛环保科技股份有限公司(以下简称“元琛科技”)是一家集除尘布袋、脱硝催化剂研发、生产、销售于一体的高新技术企业。十六年来,始终专注环保领域的元琛科技,目前拥有国际PCT4项,授权发明专利33项,在受理发明专利77项,其中“除尘脱硝一体化技术产品”等多个产品被授予安徽省科学进步奖。产品除尘布袋(主要为PPS、PTFE、P84及复合系列过滤材料)和SCR脱硝催化剂已在水泥、钢铁、玻璃炉窑、垃圾焚烧发电、生物质发电、有色金属冶炼等多行业广泛应用!未来,元琛科技将以“成为全球生态环境守护者”为指引,始终扎根环保,坚持守护蓝天白云的伟大事业。借力国家生态文明建设大格局,不断深化技术、优化管理、强化品牌、细化产业、固化优势,通过综合统筹治理与服务,为产业创造协同价值。