SCR脱硝技术在非电行业烟气治理中的应用进展

1.2水泥行业烟气特点及脱硝技术应用进展

我国是水泥主要生产国,水泥生产导致NOx排放约200万t/a,占全国NOx工业排放量的15%。水泥窑炉烟气及烟尘特点:

(1)灰分含量高,预热器后灰尘含量高达80～120 g/m3。

(2)烟气成分复杂,具有黏性,极容易导致催化剂堵塞。

(3)灰分中CaO含量高,其中高粉尘浓度是水泥窑炉烟气的最大特点。某水泥有限公司4500 t/d水泥生产线水泥窑炉烟气参数如表2中所示。

表2 4500 t/d水泥生产线水泥窑炉烟气参数

水泥厂分解炉烟气温度为850～1200℃,烟气停留时间仅5s,适合选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术(温度范围为850～1100℃,反应时间约200ms)的应用。结合炉内控制技术(如低氮燃烧器),NOx可控制在较低水平。但环境保护标准日趋严格,必须采用SCR脱硝工艺。

水泥行业烟气余热梯级利用,烟气高温和清洁不可兼得,SCR工艺只能选择高温高粉尘或低温低粉尘条件。为保护催化剂,首选低温低粉尘条件设置SCR工艺。但由于烟气中仍有碱金属和碱土金属含量高的粉尘及少量SO2,导致催化剂堵塞、磨损和中毒失效,因此迫切需要开发和使用抗中毒能力强的催化剂。

1.3玻璃行业烟气特点及脱硝技术应用进展

我国是玻璃生产大国,玻璃工业NOx排放量约14万t/a。玻璃行业烟气特点如下:

(1)NOx含量高(通常在2 000 mg/m3以上)。

(2)烟道出口温度高(450～550℃)。

(3)烟气波动大,玻璃炉窑换火操作,炉内温度先迅速降低再迅速升高,烟气量和烟气组分波动较大。

(4)烟气成分复杂,含有多种酸性气体(HCl和HF等);碱金属(Na盐和K盐等)和碱土金属(Ca盐等)含量高,并有一定黏附性和腐蚀性;燃料对烟气污染物影响明显(如表3)。

玻璃熔窑烟气脱硝普遍采用SCR技术。典型玻璃熔窑烟气SCR脱硝工艺流程如图1所示。该工艺的优势在于:

(1)烟气先经余热锅炉再进入SCR反应器,既满足最佳脱硝温度条件,也可回收部分热量。

(2)脱硝前除尘,显著降低对SCR催化剂的冲刷及毒化作用。该工艺尤其适用于以石油焦和重油为燃料的复杂烟气条件,是目前玻璃厂改造以及新建玻璃厂配套脱硝工程的首选方案。

表3 玻璃熔窑使用不同燃料时烟气中污染物含量mg/m3

图1 玻璃熔窑烟气脱硝工艺流程

1.4垃圾焚烧行业烟气特点及脱硝技术应用进展

我国2015年城市垃圾排放量达2.5亿吨,约有2/3城市面临“垃圾围城”压力。具有处理量大、卫生而且能实现资源回收利用的垃圾焚烧发电技术日益成为城市垃圾处理优先采用的技术。截至2015年,我国在运营的垃圾焚烧发电厂达220座,垃圾焚烧处理量达62 Mt/a,占垃圾处理量的32%。对焚烧排放烟气的治理是该方法实现进一步大力推广的关键因素。

延伸阅读：

中国SCR脱硝反应器积灰研究分析及对应解决方案

烧结烟气SCR脱硝反应器流场模拟与设计优化