北極星大氣網訊:隨著環境質量的不斷改善和治理的不斷深入，環保治理將從粗放型的總量治汙轉向行業和區域的精準型、協同型治汙，因此對治汙技術要求越來越高。 「十四五」計劃綱要中提出：將持續改善環境質量，強化多汙染物協同控制和區域協同治理，明確「十四五」期間對於大氣汙染防治工作將從單一汙染物治理轉向多汙染物協同治理。對於水泥行業而言，首先是加大力度降低氮氧化物的排放總量以減少重霧霾天氣的發生，因此水泥行業實行超低排放勢在必行；其次必須協同治理氨逃逸超標，解決大量氨逃逸帶來的二次汙染問題。
水泥煙氣排放的汙染物主要包含二氧化硫、氮氧化物和顆粒物以及少量的氟化物，其中氮氧化物治理技術難度最大，尤其深度脫硝的技術難度更高。目前應用於水泥行業氮氧化物治理技術主要有以下幾種：①低氮燃燒器技術，②分級燃燒技術，③選擇性非催化還原技術（SNCR）；其中SNCR為水泥企業主要脫硝技術路線。
選擇性非催化還原技術（SNCR）具有造價低、運行和維護簡便等優點，但其技術短板也很明顯：效率不高（<60%）且過量噴氨會產生大量的氨逃逸，造成二次汙染。以前在排放標準要求不高時，SNCR技術具備較好的技術和成本優勢。但是，根據生態環境部《重汙染天氣重點行業應急減排措施制定技術指南（2020修訂版）》，該指南對水泥行業A級企業的汙染物排放標準（即「超低排放」）提出了十分嚴格的要求，顯然SNCR技術已無法勝任。因此，作為效率更高且能協同控制氨逃逸的選擇性催化還原技術（SCR）必將成為比較理想的選擇。
水泥窯尾煙氣共有三個位置可用於布置SCR脫硝，分別為：旋風筒C1出口（煙溫280~320℃）、餘熱鍋爐或高溫風機出口（煙溫200~220℃）和窯尾布袋除塵器出口（煙溫100~120℃）。
下面就上述三個位置採用SCR脫硝技術的優劣分別加以分析：
一、旋風筒C1出口的中高溫SCR脫硝技術
水泥窯爐的旋風筒C1出口煙氣溫度約280~320℃，適合採用中高溫SCR脫硝工藝，具體可分兩種工藝路線：C1出口直接布置SCR反應裝置和高溫除塵+中高溫SCR脫硝。
如果直接布置SCR反應裝置，由於該處粉塵濃度很高（>100 g/Nm3）、鹼（土）金屬含量也很高，高粉塵極易導致催化劑鹼（土）金屬中毒、堵塞、磨損，極大影響中高溫SCR脫硝劑的使用壽命，一般壽命僅為6~8個月左右，遠低於催化劑的正常使用壽命，需要頻繁更換催化劑，所以，該方案的可靠性與經濟性較差；且煙氣從C1出口引出經過煙道及脫硝反應器後再接入至餘熱鍋爐，這麼長的路徑使煙溫降低較多，造成餘熱鍋爐負荷降低，影響發電量。
如果採用「高溫除塵+中高溫SCR脫硝」的工藝路線，經過高溫電除塵器預先除塵後，進入催化劑的粉塵濃度較C1出口有所降低，一定程度會增加催化劑的使用壽命。但同時也產生諸多問題：①高溫電除塵價格昂貴、耗電量大、運行成本及維修費用高；②煙氣穿過高溫除塵和SCR反應器後，煙溫下降較多，造成餘熱鍋爐負荷不足甚至無法正常使用。例如河南一家水泥企業採用此方式改造後，進入餘熱鍋爐的煙溫不到70℃，不得已只能從窯頭篦冷機引一股熱煙氣混合，這樣既增加煤耗，還影響產能；③除塵效率不高，粉塵對催化劑的影響仍然較大，照樣存在鹼（土）金屬中毒風險，無法達到正常的催化劑使用壽命，增加了脫硝運行成本。
二、餘熱鍋爐或高溫風機出口的中低溫SCR脫硝技術
餘熱鍋爐或高溫風機後煙溫為200~220℃，適合採用中低溫SCR脫硝工藝。在該溫度段布置SCR反應區，具有以下優點：①該溫度段的低溫催化劑活性較好，脫硝效果較為理想；②該溫度段無需考慮補熱，運行成本較低，經濟性較好；③為延長催化劑使用壽命，降低運行成本，考慮在高溫風機後布置電除塵，因溫度較C1出口低很多，工況煙氣量也小很多，除塵效率可達到99.9%。
但同時也產生一些問題：①經電除塵和SCR反應區後會導致煙溫下降20~30℃，影響生料磨的效率；②電除塵價格比較高，項目投資較大，而且運行和維修費用也較高，經濟性稍差。
三、窯尾布袋除塵器出口的超低溫SCR脫硝技術
窯尾布袋除塵器出口煙溫約為100~120℃，通過對餘熱鍋爐稍作調整，或者改善窯尾設備的密封性並增強保溫措施，絕大多數水泥窯布袋除塵器出口煙溫可以達到120℃以上，因此，適合採用瀚昱120℃超低溫SCR脫硝工藝（120℃以下存在煙氣結露問題）。
採用瀚昱120℃超低溫催化劑進行SCR脫硝具有以下優點：
① 項目投資省，運行和維護成本低，經濟性好。因煙氣經過布袋除塵後，含塵量極低（<10mg/Nm3），無需安裝電除塵，既節省了項目投資，又免除了電除塵運行和維護的費用。
② 節能型減排。利用煙氣本身剩餘熱量進行脫硝，無需煙氣加熱或換熱。尾部煙氣穿過SCR反應器脫除NOx至超低標準後，再經尾排風機排入大氣中，既降低了氮氧化物的排放濃度（<50mg/Nm3），確保達到減排目的，又把煙氣中最後的餘熱利用至合理水平，降低了能耗。
③ 協同處置氨逃逸，滿足NH3排放要求。SCR反應裝置把前端SNCR過量噴入的氨有效利用，既達到環保標準（NH3<5mg/Nm3），又降低氨的用量成本。
④ 對燒成系統無影響，保證產線的運行穩定性。超低溫SCR反應器後已無生產設備，因此，不會對前端的熟料產線運行造成幹擾。
⑤ 催化劑使用壽命長。經布袋除塵後的煙氣含塵量極低（<10mg/Nm3）催化劑沒有磨損、中毒的風險，增加催化劑的使用壽命，可達4.5年以上。
通過對上述三個位置布置SCR反應裝置的利弊分析比較，可以得出，在布袋除塵後布置超低溫SCR脫硝催化劑系統無論是從項目投資、減排效果、運行成本及催化劑的使用壽命，還是對熟料生產線的正常生產影響等諸多方面均明顯優於前兩個位置（旋風筒C1出口、餘熱鍋爐或高溫風機出口）。但要在煙氣溫度為120℃的條件下，保證脫硝效果並穩定達標排放，對超低溫SCR脫硝技術的要求非常高，難度相當大。國內外鮮有對低溫SCR技術在120℃~150℃煙溫長期運行的報導，也從另一方面說明該技術的研發難度之高。
SCR脫硝技術的核心是催化劑，催化劑性能的好壞直接關係到脫硝項目的成功與否。在超低溫120℃煙氣條件下，傳統的釩鈦系催化劑已基本喪失活性，已無法通過催化劑的作用使煙氣中的氮氧化物還原成N2+H2O。要解決這一難題，必須要在催化劑的研發上有創新性的技術突破。上海瀚昱環保材料有限公司研發團隊通過十多年的技術攻關，成功解決了120℃煙氣條件下催化劑的活性問題和抗中毒問題。
上海瀚昱環保材料有限公司研發團隊自2010年開始低溫脫硝催化劑的研發，研發團隊在劉教授的帶領下從低溫催化劑的微觀量子結構出發，發明新型的活性體系，打破傳統觀念束縛，並建立全新的酸性位與活性位的結構，獲得很高的低溫活性與優異的抗硫中毒及抗鹼（土）金屬能力，開創性地研發出「低溫脫硝催化劑」、「超低溫脫硝催化劑」、「高-低溫脫硝催化劑」、「脫二噁英協同低溫脫硝催化劑」等重要科技成果，並獲得「2019年上海市科技進步二等獎」。所研發生產的超低溫脫硝催化劑和低溫SCR脫硝催化劑已用於120~260℃煙氣低溫脫硝工程項目一百多項，效率可達到90~99%，並在燃煤鍋爐、燃氣鍋爐、燃油鍋爐、鋼鐵焦爐、球團、生物質焚燒爐、垃圾焚燒爐、炭黑爐、玻璃窯爐等諸多低溫脫硝領域取得了很好的業績，脫硝效果得到用戶充分肯定與認可。
上海瀚昱公司創新性地提出「在水泥行業應用120℃超低溫SCR脫硝技術」將是顛覆性的，將助力更多水泥企業達到「A級企業」的排放標準，企業在達到超低排放兼具氨逃逸達標後，按政策可享受在錯峰時段自行安排生產，獲得巨大的經濟效益。要徹底改變水泥行業汙染大戶的窘境，就要有「創新性思維」，並迫切需要引入一些創新技術、創新工藝進行有效治理，瀚昱的超低溫SCR脫硝技術恰好契合了目前環保大形勢的需求，先進的技術手段相信可以讓越來越多的水泥企業受益。
北極星環保網聲明：此資訊系轉載自北極星環保網合作媒體或網際網路其它網站，北極星環保網登載此文出於傳遞更多信息之目的，並不意味著贊同其觀點或證實其描述。文章內容僅供參考。