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      SCR煙氣脫硝技術在水泥行業的應用及前景分析


        目前我國水泥窯普遍采用低氮燃燒及SNCR脫硝技術。盡管SNCR脫硝效率不高但是其具有成本低、改造周期短等特點基本可以滿足NOx小于400mg/m3以及重點地區320mg/m3的國家現行排放標準。單就氮氧化物排放來說水泥行業遠超鋼鐵已經成為我國工業氮氧化物第一排放大戶。



      SCR煙氣脫硝技術20年前就在國外水泥廠應用

      在歐洲作為進一步降低 NOx 排放的技術SCR技術(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(BAT: Best Available Technology) 及可行性技術。

      2001年世界上第一個高塵布置的SCR裝置在德國Solnhofen水泥工廠投入運行……燃料采用油和廢棄物三層催化劑設計在正常情況下煙氣中NOx的濃度會從1000~1600mg/Nm3降至400~550mg/Nm3有時可以達到300mg/ Nm3。在一次試驗中通過增加噴氨量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更好。此項目為SCR技術在水泥行業的應用積累了寶貴的經驗。

      2006年6月意大利Monselice水泥廠SCR脫硝裝置投入運行這是水泥窯爐煙氣采用SCR脫硝方法最早成功商業運行的實例。此脫硝系統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年投運的德國Mergelstetten水泥廠的SCR脫硝系統氮氧化物的排放濃度可以穩定地控制在200mg/ Nm3 以下。除了維護期間停止運行外一直能穩定運行。這套脫硝系統采用25% 濃度的氨水為還原劑運行時每噸熟料的氨水消耗量僅為3.5 kg/t熟料與SNCR法脫硝系統協同運行時還原劑可以節省40% 相同排放指標下單獨運行時比單獨運行SNCR脫硝氨水可節省50%以上。

      截至2015年年底見諸報道的水泥爐窯煙氣SCR脫硝工程總共有9條其中意大利3條(Monselice、Sarche、Rezzato)、德國3條(SolnhofenMergelstettenRonhrdorf)、奧地利 2 條(MannersdorfKirchdorfer)、美國1條(Joppa)。水泥爐窯SCR脫硝的設計排放指標也與各個國家當時的標準背景相匹配歐盟標準NO x 排放濃度不超過200 mg/Nm 3 是當時最嚴格的標準實際運行控制在200~500mg/Nm3 不等。


      SCR煙氣脫硝技術在國內水泥行業的應用情況

      2018年10月14日,手持煙氣分析儀由西安西礦環?萍加邢薰境薪釉O計建造的國內第一條SCR脫硝示范項目在河南省登封市磴槽集團宏昌水泥有限公司通過驗收該項目可實現氮氧化物排放量穩定低于50mg/m3開創了中國水泥行業超低排放的先河。截至目前國內水泥行業水泥窯煙氣SCR脫硝技術應用成功的案例總計有三條除登封宏昌SCR脫硝項目外分別為河南嵩基水泥有限公司一條5000t/d生產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線。

      “西礦環保在消化吸收歐美水泥SCR脫硝技術的基礎上結合自身在燃煤鍋爐煙氣SCR脫硝的經驗結合水泥工藝特點開發出水泥“高溫電除塵+SCR 脫硝一體化技術”李海波表示大家關注的穩定性問題目前示范線8~9個月的運行情況還是很讓人滿意的。另外就大家關心的運行費用問題李海波表示通過宏昌水泥半年多的運行就SCR系統本身而言運行成本為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實際SNCR+SCR整個脫硝系統改造后運行成本只有1.1元-1.3元/噸熟料。

      筆者注意到承接設計安裝國內首臺(套)SCR脫硝示范線的西安西礦環?萍加邢薰荆ㄒ韵潞喎Q“西礦環!保,一體式振動分析儀前身系西安礦山機械廠始建于1965年是國內專業從事工業煙氣治理研發、設計、制造、安裝及運營服務的大型環保領軍企業早在四五年前西礦環保就開始致力于借鑒火電行業SCR脫硝技術解決水泥行業氮氧化物超低排放問題的研發。

      “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SCR脫硝經驗并不完全適用于水泥行業!贬槍CR脫硝技術問題李海波如是說。

      據了解SCR脫硝技術應用在水泥行業存在以下幾個方面問題:高塵煙氣使得催化劑端面積灰導致孔道被堵塞;催化劑微孔被粘性物質(主要是CaSO4)覆蓋導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致催化劑中毒。

      “SCR技術在水泥行業的應用不同于其在火電行業”李海波強調隨著水泥行業氮氧化物排放標準的提高SCR脫硝技術成為一種必然選擇解決上述問題的關鍵除了選擇抗中毒、耐磨損及合適開孔率的SCR催化劑還需要根據水泥窯煙氣工況設計一臺合理高效的高溫粉塵預除塵器和耦合催化劑清灰系統同時李海波表示隨著我國燃煤鍋爐煙氣脫硝改造完成水泥行業煙氣超低排放將很快納入排放標準他預測隨著技術進步和環保要求趨于嚴格未來3-5年,數字超聲波探傷儀我國規;乃嗍炝仙a線都將必須實現超低排放技術改造。


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