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水泥窑SCR烟气脱硝催化剂的选型与应用

北极星环保网来源:《中国水泥》作者:廖玉云等2017/7/12 14:19:45我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝催化剂 脱硝技术 SCR脱硝

北极星环保网讯:我国水泥工业的NOx控制形势严峻,研究并推广水泥窑选择性催化还原(SCR)脱硝技术势在必行。SCR脱硝技术的核心是催化剂,如何科学合理的选择催化剂是SCR脱硝系统设计的关键之一。

本文总结论述了水泥窑SCR脱硝装置不同布置方式时脱硝催化剂的选型及应用,为水泥窑SCR脱硝技术更快更好的推广应用积累经验。

关键词:水泥窑;SCR脱硝;催化剂;催化剂选型《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2013)中规定:新建企业和现有企业执行窑尾NOx排放浓度不大于400mg/Nm3的规定,重点地区执行NOx排放浓度不大于320mg/Nm3的规定。参照电厂经验,目前国务院要求燃煤电厂在2020年以前全面实施超低排放,要求NOx排放浓度在50mg/Nm3以下。

水泥工业作为主要的氮氧化物排放源,未来必将实行更为严格的排放标准。现阶段,SNCR技术是我国水泥行业烟气脱硝的主流技术,其脱硝成本较低,工艺较简单,脱硝效率一般为40%~70%左右,难以实现最大限度的NOx减排。

选择性催化还原法(SCR)是一种高脱硝效率、低氨逃逸的脱硝技术,在已运行的电站锅炉SCR装置中,脱硝率达到80%~90%,氨逃逸在3mg/Nm3以下,非常符合水泥厂进一步的高脱硝效率要求。SCR脱硝技术的核心是高效催化剂,一般运行时间为16000~24000h,需要定期更换,催化剂寿命决定了SCR系统的运行成本。

因此,如何科学合理的选择催化剂,是SCR脱硝系统设计的关键之一。本文结合水泥窑烟气特性,论述了水泥窑SCR脱硝催化剂选型及应用,为水泥窑SCR脱硝技术进一步推广提供经验。

1水泥窑SCR脱硝高尘布置法的催化剂选型

国外水泥窑主流的SCR布置是高尘布置法见图1。

脱硝工艺

反应器布置在悬浮预热器出口之后的位,烟气温度在300℃~400℃的范围内,非常适合于目前常用催化剂的反应温度,脱硝反应的效率很高。

但由于烟气中的全部粉尘均会通过反应器,反应器的工作条件是在“原始”的高尘烟气中,而水泥窑尾预热器出来的烟气中粉尘含量高达80~120g/Nm3,且存在大量的碱土金属CaO,有堵塞催化剂的风险,易加快催化剂的磨损和中毒。

资料表明[1],当烟气中CaO含量小于5%时,其对催化剂的失活影响不大,但是当CaO含量超过5%以后,失活速率随CaO含量线性递增见图2,这与催化剂用量递增的趋势是对应的。特别是当CaO含量在30%左右时,催化剂用量比低钙工况下的用量增加25%左右。

脱硝工艺

水泥窑预热器出口烟尘中CaO含量可高达40%,过高的CaO含量极易导致催化剂的失活。此时,考虑催化剂的活性与老化速度,为保证24000h的化学寿命,设计时,须留有充足的催化剂体积富余量,导致所需催化剂体积数较大。同时,必须配套相应的吹灰措施,以保证催化剂的正常使用。

延伸阅读:

专家浅议水泥生产的脱硝问题

水泥炉窑SNCR及SCR烟气脱硝技术比较

水泥熟料生产线低氮燃烧脱硝技术优缺点分析

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