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超低温脱硝颗粒体催化剂在非电行业的应用优势

北极星大气网  来源:安徽晨晰    2021/9/18 16:05:25  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:SCR脱硝 脱硝催化剂 安徽晨晰

北极星大气网讯:1、技术现状

目前各行业的烟气脱硝治理技术中,SCR是公认较优的脱硝技术,其核心是催化剂,目前的催化剂大多数都是钒钛体系,使用温度在180~420℃之间,技术成熟,性能稳定。

而在非电行业中存在大量排放温度低于180℃或经脱硫、除尘治理后温度低于180℃的烟气工况,这类烟气进行脱硝治理就非常困难,现阶段基本都采用升温加换热模式,配套传统钒钛体系催化剂,这种工艺路线流程复杂,整体投资高,系统阻力大,且每年用于烟气升温的成本大,也不符合碳减排的政策,因此市场迫切需求一款超低温SCR脱硝催化剂来填补空白。

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2、催化剂介绍

针对超低温脱硝领域催化剂的空缺,安徽晨晰洁净科技有限公司联合中科院过程所,经过多年实验室研发、工业化测试及应用,成功研发出一种非钒钛体系,适用于超低温、低硫环境的新型脱硝催化剂(催化剂型号:CDM-2CXTX,专利号:ZL:201610257241.3),填补了国内超低温脱硝催化剂的空白。

新型超低温颗粒体催化剂具有如下特点:

(1)在120~180℃温度区间内,对尾气脱硝反应保持较高的催化活性,脱硝效率在90%以上,满足超净排放要求。

(2)新型超低温SCR脱硝催化剂采用颗粒体外观形体,增加了催化剂的物理强度、比表面积,同等工况下提升了脱硝效率,降低了投资成本。同时因为其颗粒体的外形,可灵活设计配套设备,适合能力强。

(3)传统脱硝催化剂为钒钛体系,使用结束后属于危废,对环境会形成二次污染,处理困难。新型超低温SCR脱硝催化剂为锰基稀土系催化剂,无毒、非危废。

3、各行业应用优势简介

3.1垃圾焚烧行业尾气脱硝

3.1.1垃圾焚烧行业尾气排放指标及治理工艺概况

在垃圾焚烧行业,现行的氮氧化物排放标准一般在200~250 mg/Nm3,普遍采用SNCR脱硝工艺,在炉膛内直接喷入还原剂进行选择性非催化还原法脱硝,即可满足排放要求。随着国家环保要求的日益严格,各个地方政府也提出了更加严苛的尾气排放标准,现行的SNCR脱硝已经无法满足要求,且会导致焚烧炉出口氨逃逸超标,目前垃圾焚烧行业尾气中NOx提标改造均采用SCR脱硝技术。

3.1.2焚烧炉尾气脱硝工艺对比

垃圾焚烧炉尾气经过干法/半干法脱酸(硫)和布袋除尘后降至130~150℃,目前市场上中低温脱硝催化剂的起活温度在180℃以上,故需要对尾气进行补燃升温后方可进行脱硝,一般采用的工艺路线为增加一个GGH换热器,再通过热源加热换热后提升烟气温度至200℃左右脱硝,因此流程复杂,设备工程投资较大,升温的运行成本很高。

而超低温脱硝催化剂的温度活性区间为130~180℃,可在布袋除尘后130~150℃排烟温度条件下直接进行脱硝,无需补燃换热升温,流程简单无升温费用,对原有系统基本无影响,且烟气阻力低、能满足超低超净排放要求。

以750t/d垃圾焚烧炉为计算标准,烟气量在14万Nm3/h左右,采用传统升温工艺的投资约为1300-1400万元,每年升温成本约为600-800万元,而采用超低温脱硝技术整体投资下降15%左右,且无升温运行成本,大大降低企业的运行成本。

3.2生物质锅炉行业尾气脱硝

3.2.1生物质锅炉行业尾气排放指标概况

生物质的锅炉燃料种类多、热值低、给料均匀性差,造成燃烧区内的温度变化剧烈,锅炉出口初始氮氧化物排放浓度波动大,烟气温度低、碱金属和飞灰含量高,其出口尾气温度和垃圾焚烧行业的尾气温度类似,也在130~150℃左右。现行SNCR脱硝技术可以满足出口尾气中NOx含量200mg/Nm3的标准,现在生物质锅炉排放标准按火电行业排放标准执行,要求NOx排放在100 mg/Nm3甚至更低至50 mg/Nm3,因此生物质锅炉提标改造增设脱硫及SCR脱硝装置已经势在必行

3.2.2生物质锅炉尾气脱硝工艺对比

目前采用的脱硝工艺主要是将锅炉改造,从省煤器出口200~240℃取气,经过干法脱硫除尘后进SCR脱硝系统,该工艺需要对锅炉长周期停车改造,需改造除尘器,工程量较大,且烟气经过除尘脱硝系统一般温降在30℃左右,大量能源浪费,增加运行成本。

其次可以采用垃圾发电的工艺,在除尘后升温SCR脱硝,这就需要浪费大量能源且需配套补燃升温及换热设备,投资及运行费用偏高,以130吨锅炉为例,每年升温成本超过一千万元。

而超低温脱硝催化剂的温度活性区间为130~180℃,可在布袋除尘后130~150℃排烟温度条件下直接进行脱硝,无需补燃换热升温,流程简单无升温费用,对原有系统基本无影响,实现“超低排放”且长期稳定,还可达到节能减排要求。

3.3工业窑炉行业尾气脱硝

3.3.1工业窑炉行业尾气排放标准及概况

工业窑炉是用以煅烧物料或烧成制品的窑炉,按照煅烧的物料品种主要分为水泥窑、玻璃窑炉、搪瓷窑、石灰窑等。其中水泥行业作为高污染高碳排的代表,是继电力、钢铁之后的NOx第三大排放源,我国2020年水泥产量为23.8亿吨,NOx排放量200万吨左右,碳排放量13.75亿吨。2020年玻璃产量约2500万吨左右,NOx排放量15万吨左右,碳排放量3000万吨。面对如此巨量的污染物排放,国家及各地区也都出台了相应的环保排放指标进行整治,为了应对提标改造,需要对窑炉出口的NOx进一步脱除。

3.3.2超低温催化剂的优势特点

工业窑炉为了更好的热量回收,排烟温度基本都在120~180℃。针对工业窑炉烟气的治理,核心问题还是在于脱硝温度,因排烟温度较低,脱硫除尘后烟气温度一般在120~150℃之间,采用超低温脱硝,较现有脱硝技术,降低了升温能耗,提高了热量利用率,减少了碳排放,在满足NOx含量50mg/Nm3超低排放的同时也控制了氨逃逸,流程简单,对原有窑炉装置无影响,为企业提供一个选择。

3.4燃气锅炉行业尾气脱硝

3.4.1燃气锅炉行业尾气排放标准及概况

目前天然气锅炉,功能以供热为主,产蒸汽及发电为辅,天然气公认为洁净能源,前期认为锅炉不需要环保尾气治理设施,但是现阶段对脱硝有政策要求,一般要求排放标准低于50 mg/Nm3,特殊地区排放标准低于30 mg/Nm3,江苏省曾制定了排放低于10 mg/Nm3的征求标准,目前的主要技术为低氮燃烧技术,也就是把燃烧嘴改成低氮燃烧器,基本满足尾气中NOx含量30 mg/Nm3排放标准。低氮燃烧技术以控制燃烧温度及氧含量来达到抑制氮氧化物产生并控制烟气中氮氧化物数值的目的,这种情况下,会降使系统热效率降低5~10%左右,增加的系统的运行费用。以一台50t锅炉为例,上低氮燃烧系统后,锅炉产同样蒸汽情况下每年会多消耗近300万元的天然气,是不经济的,同时也和现在的双碳政策(“碳达峰、碳中和”)相违背。

3.4.2超低温脱硝技术优势

此类锅炉蒸吨能力偏小,设计结构紧凑,热效率高,排烟温度一般在120-150℃之间,锅炉中间无法取气,现有180℃的SCR脱硝工艺无法满足,超低温脱硝在锅炉出口处直接设置,流程简单,满足尾气排放NOx含量超低近零排放要求及氨逃逸排放要求,且不会对原有燃气锅炉系统造成热量损失等影响,整体运行成本核算相对比低氮燃烧有了大幅降低。

4、工艺总结

超低温脱硝催化剂及配套应用技术的问世,填补了该市场的空白,给企业及各行业增加了一个选择,不仅可以有效的解决目前低温烟气的氮氧化物治理问题,同时节省了大量能源,为企业节省了生产成本,也是落实国家提出的“碳达峰,碳中和”目标一个具体实践,技术优势明显,市场潜力巨大。

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