创新性电石渣制水泥熟料产线超低排放改造技术应用与总结

中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司环保建材运行部现有一条电石渣制水泥熟料生产线，设计产能为2500 t/d，最大产能为3200 t/d，烟气量为310000 Nm³/h。根据《宁夏回族自治区水泥行业烟气超低排放实施方案》中改造时间表要求，须于2022年12月前完成超低排放改造，改造后颗粒物、二氧化硫、氮氧化物及氨逃逸的排放限值分别为10 mg/Nm³（干基，10%O₂）、35 mg/Nm³（干基，10%O₂）、100 mg/Nm³（干基，10%O₂）、8 mg/Nm³（干基，10%O₂）。从企业长远发展的角度考虑，宁夏能化领导提出了更高的标准要求，即按生态环境部A级企业标准实施本项目改造，将氮氧化物及氨逃逸的排放限值提高至50 mg/Nm³（干基，10%O₂）和5 mg/Nm³（干基，10%O₂）。

电石渣制水泥生产线处于宁夏能化产业链末端，是整个化工园区的重要配套设施。必须保证水泥产线正常生产来消纳上游乙炔装置产出的全部电石渣，否则一旦装置停运，必将给宁夏能化整体运营造成重大影响。因此，项目建设单位在选择超低排放改造技术路线时采取了慎之又慎的态度。

为确保技术可靠性，宁夏能化公司组织专家进行了多轮技术论证。本项目的烟气特点为污染物中颗粒物和二氧化硫已满足A级企业标准，但氮氧化物和氨逃逸两项指标不满足要求，需要进行改造提升。专家们对当前应用在石灰石水泥熟料产线的超低排放改造技术能否适用电石渣制水泥产线做了深入剖析。两者在工艺和烟气特性上均存在较大区别：首先，电石渣制水泥产线烟气成分更为复杂，如烟气中含硅烷、单氰胺、双氰胺及磷化氢等成分，而这些成分不会在石灰石水泥产线中出现；其次，两者在工艺上存在差别，如电石渣制水泥C1口排烟温度更高（480℃~520℃）等；更大区别是电石渣烘干过程会释放出大量的氨气，少则几十毫克/立方米，多则几百毫克/立方米，且负荷调整时会产生较大波动，这些“被动氨”使得氨逃逸达标难度极大。由此可清晰判定出，传统石灰石水泥熟料产线的改造技术不适用于电石渣制水泥产线，且电石渣制水泥烟气治理难度更大。

针对电石渣制水泥产线的工艺和烟气特性，专家们经过深入论证分析，确定改造思路为“氮氧化物协同氨逃逸达标”治理技术路线，同时SCR装置位置唯有布置在袋式收尘器和尾排风机之间才合理，否则，粉磨释放出来的氨又会使氨逃逸超标。由于布袋除尘器出口的烟温较低（约150℃），脱硝技术只能采用超低温SCR技术。最终选择在低温脱硝领域技术领先、在国内独树一帜的上海瀚昱环保材料有限公司的超低温SCR脱硝技术。并决定由上海瀚昱公司负责编制可行性研究报告及工艺包，提供初设和详设的技术参数，提供超低温脱硝催化剂，全程指导项目建设过程，负责项目调试等。

本项目于2022年8月开工建设，2022年12月项目竣工，一周内调试成功并正式投运。截至目前已运行一年，运行期间，在不同产能负荷及不同原料配比的工况下，超低排放装置运行稳定，出口NOx及氨逃逸均满足超低排放要求，NOx排放值在7~20mg/Nm³之间，氨逃逸值在0.8~3.2mg/Nm³之间。超低温SCR反应器、运行参数、催化剂状态如图1~7所示。

图1 位于袋收尘后、尾排风机前的超低温SCR反应器

图2 SCR运行烟温140℃~170℃，SCR出口NOx折算值7~20mg/Nm³

图3 2023年6月28日环保测口排放曲线（NOx（黄色）、NH₃（绿色））

图4 2023年7月20日环保测口排放曲线

NOx排放曲线和氨逃逸曲线运行平稳。在其他运行参数出现波动的情况下，如产能负荷等，NOx和氨逃逸曲线依旧平稳。

图5 2023年9月25日对催化剂进行检查，反应器内部干净整洁，催化剂表面无积灰、无磨损

总结宁夏能化公司超低温SCR脱硝装置一年来的运行情况，超低温低尘脱硝技术应用在电石渣制水泥生产线上具备以下优势与技术创新点：

一、节能型减排：利用烟气本身热量进行低温脱硝，无需额外加热，没有能源消耗与浪费问题。

二、协同处置氨逃逸，使NH₃逃逸达标排放：SCR反应装置把前端SNCR过量氨和生料磨的析出氨作为还原剂加以有效利用。

三、催化剂使用寿命长，经济性好：SCR反应装置布置在除尘器后，含尘量极低，催化剂没有磨损、中毒的风险，增加催化剂的使用寿命，降低运行成本。

四、保证水泥产线的运行稳定性：低温SCR系统后面已无生产设备，也不会影响前端的生产设备，因此不会对产线运行造成干扰。

上海瀚昱环保材料有限公司研发团队自2010年开始研发低温脱硝催化剂技术，研发团队在刘教授的带领下从低温催化剂的微观量子结构出发，发明新型的活性体系，打破传统观念束缚，并建立全新的酸性位与活性位的结构，获得很高的低温活性与优异的抗硫中毒及抗碱（土）金属能力，开创性地研发出“低温脱硝催化剂”、“超低温脱硝催化剂”、“高-低温脱硝催化剂”、“脱二噁英协同低温脱硝催化剂”等重要科技成果，并获得“2023年上海市科技进步一等奖”。上海瀚昱作为技术支撑的《120℃低温脱硝催化剂》通过国家工业和信息化部、科学技术部、生态环境部评审录入《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录(2020年版)》得到政策鼓励与应用支持。所研发生产的超低温和低温SCR脱硝催化剂已用于120~260℃烟气低温脱硝工程项目一百多项，效率达到90~99%，在水泥窑、燃煤、燃气、燃油锅炉、钢铁焦炉、球团、烧结机、生物质焚烧炉、垃圾焚烧炉、炭黑炉、危废炉等诸多低温脱硝领域取得了很好的业绩，脱硝效果得到用户充分肯定。

上海瀚昱的超低温SCR脱硝技术解决了当前困扰电石渣水泥熟料生产企业的排放达标难题，相信其将助力更多电石渣制水泥企业达到“A级企业”的排放标准，让越来越多的企业从瀚昱的先进技术手段中受益。