SCR脱硝技术在非电行业烟气治理中的应用进展

北极星环保网讯:介绍了以钢铁、水泥、玻璃和垃圾焚烧行业为代表的非电行业烟气特点和烟气污染物处理现状,对选择性催化还原(SCR)脱硝技术在非电行业烟气治理中的应用和面临问题进行了总结分析,并对SCR催化剂的研究方向做了预测。

氮氧化物(NOx)导致酸雨、光化学烟雾和臭氧层破坏等,是大气主要污染物之一。燃煤发电厂及钢铁厂等非电行业是固定源NOx主要来源。2013年9月国务院发布《大气污染防治计划》(简称“大气十条”)以来,大气环境质量显著改善,大气污染特征由传统硫酸型污染为主转变为硝酸盐及有机细粒子为主的复合污染特征,故加大对NOx和挥发性有机物(VOCs)的控制将是下一步大气环境治理的工作重点。截至2017年底,全国71%的燃煤机组已完成超低排放改造。

对于大气污染物,在电力减排空间趋近饱和的基础上,非电领域越来越受关注。2018年7月国务院正式印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,对钢铁等非电行业NOx排放提出了更加严格的要求。本文中对钢铁厂、水泥厂、玻璃厂和垃圾焚烧发电厂为代表的非电领域烟气特点及已有污染处理工艺进行总结,同时对SCR催化剂在非电领域应用可能面临的机遇和问题及解决方法进行总结,为相关行业从业者和研究者提供借鉴。

1 非电行业烟气特点及处理技术分析

非电行业包括钢铁、焦化、水泥、玻璃、垃圾焚烧和建材等企业。近年来,焦化和钢铁等非电行业消耗量几乎与电力行业等同。但非电行业污染物排放标准和治理水平远低于燃煤电站行业,导致其NOx、SO2和颗粒物(PM)排放量占全国3/4以上。其超低排放改造推进缓慢的原因包括治理标准待完善、环保监管难度大和缺乏经济可行的技术方案等,这些都与非电领域范围广、细分行业多、不同行业间生产工艺不同而导致的污染排放特性差异大的特点密切相关。

1.1钢铁行业烟气特点及脱硝技术应用进展

2015年,中国钢铁企业NOx排放量达97.2万t,占NOx总排放量的8%。钢铁生产工序繁多且各工序主要排放污染物种类多而不同。其中烧结工序是气态污染物排放最为严重的工序。该工序排放的PM、SO2和NOx等污染物分别占钢铁企业排放总量的35%、70%和50%以上。钢铁行业烧结烟气具有以下特点:

(1)烟气量大,每生产1 t烧结矿产生4 000～6 000 m3烟气。

(2)烟气成分复杂,含有HCl、SO2、NOx和HF等多种腐蚀性气体,铅、锌和汞等重金属,二噁英等有毒气体和大量粉尘(浓度达10 g/m3)。

(3)SO2浓度高且变化大,烟气中SO2浓度一般为1000～1500 mg/m3,甚至可达3000～5000 mg/m3。

(4)烟气温度低且波动范围大,烧结烟气温度在120～180℃,采用低温烧结技术时甚至低至80℃。

(5)含湿量和含氧量高,含湿量一般为7%～13%,含氧量达15%～18%。

目前,应用于烧结烟气超低排放治理的主要有3种技术方案,即SCR法、活性焦法和氧化法。其在烧结烟气治理方面的优缺点如表1所示。中国金属学会等近期对国内开展烟气超低排放较早的代表性钢铁企业(如宝钢宝山基地和太原钢铁等)进行了调研,发现企业基本采用以上3种方法,既满足目前环保标准,也易于改造以满足更加严格的环保标准。

表1 SCR法、活性焦法和氧化法在烧结烟气治理方面的优缺点

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