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低温脱硝催化剂在水泥行业的应用

2021/7/5    来源:    作者:佚名  浏览次数:144
     作为世界水泥的主要生产国,中国在2014年的水泥产量接近25亿吨,占世界产量的一半以上。在水泥生产过程中每年排放氮氧化物约200万吨,约占全国氮氧化物工业排放量的15%左右,是继电力、汽车尾气之后的第三大氮氧化物排放源。同时,“十二五”期间,氮氧化物的排放首次被列入约束性指标体系。随着国家对于大气污染治理的力度进一步加大,对于水泥行业的排放标准也面临着进一步收紧。
  现有水泥企业脱硝基本采用SNCR(选择性非催化还原)技术,即将质量浓度25%~30%的氨水,通过雾化喷射系统直接喷入窑炉合适温度区域-旋风分离器(760~950℃),雾化后的氨与氮氧化物(NO、NO2 等混合物)进行选择性非催化还原反应,将氮氧化物转化成无污染的N2。该项技术的主要特点是脱硝装置简单、工艺成熟稳定、一次性投资降低,主要面临的课题是由于工艺局限性导致脱硝效率不高(最高约为50%)及运行费用较高(氨水消耗量较大)。在面对200mg/m3的新标准时显得力不从心。
  选择性催化还原法(SCR)是向脱硝催化剂上游的烟气中喷入氨气或其它还原剂、利用脱硝催化剂将烟气中的氮氧化物转化为氮气和水,以达到减排目的的脱硝手段。据了解,该技术在火电行业已经得到了广泛应用,目前国内火电行业95%生产线采用SCR技术进行脱硝,同时该技术在玻璃窑炉等其它工业窑炉上也成功实现应用。
  事实上,SCR是工业上应用最广的一种脱硝技术,以氮氧化物脱除效率高著称:理想状态下,可使氮氧化物的脱除率达90%以上,喷入到烟气中的氨几乎完全和氮氧化物反应,是目前最好的固定源脱硝治理技术。在电力行业执行氮氧化物排放值50mg/Nm3的情况下,仍可以很好的实现排放要求。然而,如此高效率的脱硝技术缘何在水泥行业应用甚少?究其原因,水泥行业复杂的工况环境和较高的一次性投入等不利因素制约了SCR技术在水泥行业的应用。
  成本限制:采用SCR技术脱硝需要要增设装置、占用空间、投资大、运行费用较高。有资料显示,2500t/d生产线利用SCR总投资在2000万元以上,运行成本吨熟料6元左右。

  温度限制:据了解脱硝催化剂当今最普遍应用的是多孔Ti2O5(载体)做成蜂窝状模块化,载体表面敷有起催化作用的活性成分V2O5和WO3,反应温度在280℃~400℃为佳。而在新型干法水泥生产线中,预热器出口的温度先进的已降到300℃以下,同时为贯彻国家节能降耗政策,我国2500t/d以上的生产线普遍加装余热锅炉,其排气温度在150℃左右,这也对脱硝脱硝催化剂提出了新的挑战,要能够在较低的温度下达到80%以上的脱硝效率,这对于核心技术均为日本及德国外购的国内脱硝催化剂生产商来说是个巨大的挑战。

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