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2021
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SCR脫硝技術(shù)
近年來，隨著國家環(huán)保政策收緊、管控力度的加大，各地對于水泥工業(yè)氮氧化物(NOx)排放要求更加嚴(yán)苛。如何加強(qiáng)水泥工業(yè)大氣污染物治理、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、減少污染物排放、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展仍是水泥工業(yè)面臨的緊迫任務(wù)。
近年來，隨著國家環(huán)保政策收緊、管控力度的加大，各地對于水泥工業(yè)氮氧化物(NOx)排放要求更加嚴(yán)苛。如何加強(qiáng)水泥工業(yè)大氣污染物治理、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、減少污染物排放、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展仍是水泥工業(yè)面臨的緊迫任務(wù)。
一、針對工業(yè)窯爐NOx減排，我國有哪些具體要求?
《工業(yè)窯爐大氣污染綜合治理方案》提出“完善工業(yè)爐窯大氣污染綜合治理管理體系，推進(jìn)工業(yè)爐窯全面達(dá)標(biāo)排放，實(shí)現(xiàn)工業(yè)行業(yè)二氧化硫、氮氧化物、顆粒物等污染物排放進(jìn)一步下降。”
以火電廠為主體的煤電行業(yè)通過采用催化還原技術(shù)(SCR)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全行業(yè)的超低排放。鋼鐵行業(yè)也是先行一步，到2025年年底，全行業(yè)力爭80%以上產(chǎn)能完成超低排放改造，即排放煙氣中顆粒物、SO2和NOx濃度分別低于10mg/m3、35mg/m3和50mg/m3。
二、對于超低排放水泥行業(yè)有什么具體要求嗎?目前NOx減排及工程技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀如何?
我國年生產(chǎn)水泥熟料約為13億噸，按NOx排放系數(shù)為1.5kg/t熟料至1.8kg/t熟料算，2020年我國水泥工業(yè)窯爐排放的NOx約為200萬噸，占全國NOx總排放量的10%，也是繼火電發(fā)電廠和機(jī)動車之后的第三大排放源。
目前，國內(nèi)水泥工業(yè)執(zhí)行的排放標(biāo)準(zhǔn)為《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4915-2013)。一些地方還出臺了更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，例如，浙江省出臺的地方標(biāo)準(zhǔn)要求到2025年水泥窯爐煙氣NOx排放濃度小于50mg/Nm3。此外，環(huán)保部頒發(fā)的《重污染天氣重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)急減排技術(shù)指南》則要求，水泥生產(chǎn)采用SNCR、SCR等技術(shù)達(dá)到超低排放，并且噸水泥熟料氨水耗量小于4kg，才能認(rèn)定為A級企業(yè)，享受相應(yīng)的政策支持。
我國水泥工業(yè)從2007年開始全面推廣非催化還原技術(shù)(SNCR)。SNCR技術(shù)的脫硝效率可高達(dá)60%。這期間還有研究采用分級燃燒技術(shù)，即通過控制分解爐及管道中的燃燒工況，用不完全燃燒產(chǎn)生的CO來還原NOx。分級燃燒技術(shù)的脫硝效率約為30%。2018年開始學(xué)習(xí)引入國際上水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術(shù)。
三、SNCR技術(shù)與SCR技術(shù)都是采用氨水作為脫硝還原劑，SNCR與SCR這兩種技術(shù)有什么區(qū)別呢?
SCR反應(yīng)器可以布置在預(yù)熱器C1級筒后，布置在余熱鍋爐后，或是布置在布袋收塵器后，這就產(chǎn)生了“高溫布置”“中低溫布置”和“超低溫布置”幾種不同的模式。目前，“高溫布置”和“中低溫布置”技術(shù)都已得到實(shí)際工程應(yīng)用，可以認(rèn)為是較為成熟的工程技術(shù)，“超低溫布置”技術(shù)還在深入的研究之中。
“中低溫布置”結(jié)合了“高溫布置”除塵和不除塵兩種形式的優(yōu)點(diǎn)，即SCR反應(yīng)器置于余熱鍋爐后，這樣對窯爐運(yùn)行及余熱鍋爐發(fā)電效率都沒有任何影響，由于余熱鍋爐中煙氣粉塵的自然沉降，進(jìn)入到SCR反應(yīng)器中的煙氣粉塵濃度僅約為55g/m3，與帶除塵器的“高溫布置”基本相當(dāng)。
四、中低溫SCR脫硝催化劑材料技術(shù)有什么創(chuàng)新?
SCR脫硝技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)、鋼鐵行業(yè)等工業(yè)部門，但采用的SCR催化劑材料工作溫度窗口大多高于300℃。
中低溫SCR脫硝技術(shù)的核心是中低溫SCR脫硝催化劑材料技術(shù)。對傳統(tǒng)的高溫催化劑材料進(jìn)行改進(jìn)性研究，通過添加強(qiáng)吸附功能材料，使催化劑材料對NH3分子和NOx分子吸附能力增加了數(shù)倍;通過添加微量過渡金屬元素，使NH3分子與NOx分子反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移加速，反應(yīng)速率大幅度提高;通過新的加工制備工藝，使催化劑材料的表面積和孔容增加、耐磨性能也有顯著提高，最終實(shí)現(xiàn)了高性能中低溫催化劑材料的商業(yè)化生產(chǎn)。
五、中低溫SCR脫硝反應(yīng)器都有哪些關(guān)鍵工藝設(shè)備?它們有什么作用?
脫硝反應(yīng)器自帶有精準(zhǔn)噴氨系統(tǒng)，可以獨(dú)立進(jìn)行全煙氣的脫硝;也可以與SNCR耦合，利用SNCR噴氨多余產(chǎn)生的氨逃逸進(jìn)行最終的煙氣脫硝。氨水由熱盤管加熱蒸發(fā)，不增加電耗。
脫硝反應(yīng)器帶有壓力、濃度、煙氣成分等眾多在線檢測分析儀表儀器，新增DCS控制系統(tǒng)，做到遠(yuǎn)程監(jiān)控和啟停，并接入全生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng)。
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