脫硝催化劑系列 | 水泥窯SCR脫硝催化劑技術難點分析

據統計，2019年全國水泥累計產量為 23.3億噸，水泥行業NOx排放約佔全國NOx排放總量的10%～12%，是繼火電和機動車之後的第三大汙染源。隨著部分省市相繼出臺了超低排放標準，各省市氮氧化物排放標準從150mg/m 到50mg/m 均有涵蓋，超低排放改造成為必然的趨勢。

選擇性催化還原技術

選擇性催化還原技術(SCR)的脫硝效率可達90%以上，被廣泛使用於工業煙氣氮氧化物治理，可滿足水泥行業超低排放的需求，其核心為脫硝催化劑。

水泥窯煙氣特點

1、粉塵含量高

煙氣中粉塵濃度達80-120 g/Nm3。

2、硫含量波動大

由於燃料及礦源差異，工況硫含量差異大，SO2濃度能達1000mg/Nm3以上。

3、重金屬含量高

煙塵中含Cr、Hg、Pb、As、Tl等重金屬元素，部分元素含量遠高於電力行業。

4、粉塵粒徑小且分布集中，黏度大

小於10μm的顆粒約佔75~90%。

5、成分複雜

粉塵中富含鹼/鹼土金屬氧化物、Si、Al、Fe等元素化合物，垃圾/固廢摻燒導致粉塵組成更加複雜。

SCR技術應用難點

1、催化劑堵塞/磨損

水泥窯尾煙氣中粉塵含量極高，可達80-120g/Nm3,同時飛灰粒徑小，導致粉塵粘性大；粘附性強。極易吸附在催化劑表面，形成反應隔絕層，造成活性下降。

水泥窯尾煙氣中粉塵含量極高，在高塵煙氣衝刷下催化劑迎風端易磨損，使催化劑失去機械性能，直接失去使用性。

2、CaSO4覆蓋

Ca成分與SO3/SO2反應生成的CaSO4，造成催化劑微孔的堵塞是催化劑性能下降的主要原因。

中毒過程：CaO首先表面沉積，由於在催化劑表面有活性物質催化氧化SO2生成SO3，濃度相對較高，為快速反應。生成的CaSO4的體積會膨脹14%左右，遮蔽反應活性位。

3、重金屬/鹼金屬中毒

水泥窯灰中含有大量的Ca成分及少量的 K、Na等鹼金屬，這些物質會毒害催化劑表面的活性位，使催化劑失活。

水泥窯灰中重金屬含量高（Cr、Pb、Hg、As、Tl），重金屬易在催化劑中富集，遮蔽活性活性，阻斷反應進行。

4、吹灰系統

普遍採用聲波清灰器或蒸汽吹灰器（常用耙式清灰器）灰處理。德國蒂森克虜伯得益於其先進的除塵清灰設施，普遍採用高溫高塵SCR脫硝技術。為提高我國高塵SCR應用的普適性，清灰除塵技術方面還有待提升。

耐鹼SCR脫硝催化劑

多年來，元琛科技始終堅持以科技創新引領產業發展，從催化劑「質構-能效」關係出發，結合水泥窯煙氣工況，引入具有多酸性位點的第三金屬，增加酸性位點密度和數量，研製出了特種功能催化劑——耐鹼SCR脫硝催化劑。

水泥脫硝工藝可分為低溫脫硝和高溫脫硝。低溫脫硝時，通過多技術協同抑制SO2轉化，保障產品能夠在170-380℃之間具有較高活性和穩定性；高溫脫硝時高硫塵對催化劑耐磨損能力和抗鹼金屬能力要求高。

元琛科技9孔耐鹼SCR脫硝催化劑，能用於含塵量100g/Nm3的工況。且針對催化劑耐磨性能採用了特殊工藝處理，從本質上提高催化劑的強度和抗耐磨性能。

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