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为什么为水泥窑开发LCR脱硫脱硝技术?

2021/11/11 10:02 来源:苏州仕净科技股份有限公司

如何有效降低水泥工业氮氧化物排放,成为现阶段水泥工业绿色发展面临的重大课题。......

随着大气污染物排放标准的不断提高和环保政策的不断趋严,我国烟气脱硫脱硝市场进入一个较快的发展阶段,国家对包括水泥在内的各工业企业脱硝减排的要求越来越严格。这对包括水泥在内的工业炉窑工艺装备、污染治理技术和环境管理水平提出了更高的要求。

目前,我国工业大气污染物的排放来源以煤电、钢铁和水泥等工业为主。仅以氮氧化物排放来说,煤电工业已经完成氮氧化物超低排放改造,钢铁工业正在逐步推进超低排放技术改造,水泥工业已经远超煤电和钢铁工业,成为我国工业氮化物排放第一工业来源。

水泥工业烟气脱硝控制措施,已经成为了是否能打赢“蓝天保卫战”的关键。我国现行的《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2013)关于氮氧化物在重点地区的特别排放限值为320mg/m3,远高于煤电工业氮氧化物 50mg/m3的超低排放限值。

2020 年以来,河北省、安徽省、河南省等地区相继出台地方水泥工业大气污染物排放标准,氮氧化物排放限值进一步降低为100mg/m3,水泥工业氮氧化物排放标准的进一步收紧,将是未来发展趋势。水泥工业已经被国家列为“十四五”期间氮氧化物减排重点行业之一。如何有效降低水泥工业氮氧化物排放,成为现阶段水泥工业绿色发展面临的重大课题。

水泥烟气脱硝治理方式可以分为前端治理和末端治理两种途径。主要包括:低氮/分级燃烧、选择性非催化还原SNCR、选择性催化还原SCR、液态催化还原LCR、热碳还原等等。

低氮/分级燃烧是前端处理,利用工艺手段从源头上降低NOx。该技术一般能降低30%~50%的氮氧化物排放量,但是难以满足更高的排放标准效率,且分级燃烧并不是对所有炉膛都适用,有可能引起炉内腐蚀和结渣,降低燃烧效率。

SNCR 脱硝技术工艺与装备简单,国内水泥生产线都已经运用了该技术,但SNCR脱硝效率较低,一般为60%左右,仅能满足现行《水泥工业大气污染物排放标准》,不能满足超低排放标准要求。同时,SNCR技术氨水用量较大,利用率仅为50%~60%,且存在氨逃逸现象,氨排放容易超标。

另外,SNCR 脱硝技术可能产生副反应。如对燃煤的品质有一定要求,一般情况下燃用高硫煤种,NH3与燃煤产生的SO3反应,生成硫酸氢铵(NH4HSO4),堵塞或腐蚀下游设备。再者,为了追求更高脱硝效率喷入的过量氨会逃逸或被氧化生成新的氮氧化物,且大量过量氨水的喷入也存在较大的安全隐患。

SCR脱硝技术,脱硝效率可达89%~90%,能够满足超低排放标准的要求。根据SCR脱硝反应器安装位置的不同,可以分为3种不同的工艺流程,即高温高尘布置方式、高温低尘布置方式、低温低尘布置方式。目前,工业应用的大多数技术成熟且性能可靠的烟气脱硝催化剂的适宜温度范围为320℃~420℃,因此SCR脱硝反应器大多选择高温高尘布置。

但是,在高温高尘烟气中,催化剂面临着容易磨损、堵塞等问题,甚至引起中毒和失活现象,运行不稳定。同时,其投资、运行成本较高,废弃的催化剂还为危险废物,处置难度大且处置成本高,水泥工业SCR脱硝技术仍需要进一步改善。

综上,水泥行业脱硝面临的主要障碍有烟气末端治理温度较低,常见为100℃左右,此温度条件下目前没有可实现超低排放的脱硝技术;现有低氮燃烧、SNCR脱硝效率低,不能满足超低排放要求;现SCR脱硝在高温高尘烟气中,催化剂易磨损、堵塞,甚至引起中毒和失活,运行不稳定等。而且,就算控制系统再先进,氨逃逸和氮氧化物排放,始终存在跷跷板效应,很难做到同时超净排放。

面对这样的行业现实,在创业板上市的苏州仕净科技股份有限公司依托自身的技术积累,针对氮氧化物排放难题积极研究:

1:破解工业烟气低温(200℃以下,甚至常温)脱硝技术难题,打破现有脱硝技术很难全方位满足超低排放要求的技术壁垒,为水泥等各工业行业绿色发展提供保障。

2:研发工业烟气脱硫、脱硝、除尘功能高度集成的一体化工艺与设备,同时实现工业烟气尘、硝、硫的超低排放。

3:寻找自己的专利催化剂复合成份脱硝。

经过不懈的努力,最终开发出LCR脱硝技术,其同时可以做到脱硫脱硝除尘一体化,能同时实现水泥等工业烟气尘硫硝的超低排放。相对传统的脱硝技术而言,LCR脱硝融合了吸收、催化还原等再生技术,可实现由氮氧化物变成H2O和N2,无二次污染,该技术具有中低温高效特点,同时也能做到常温脱硝,氮氧化物排放最低可以降到10mg/Nm3以下,同时其投资成本、运行成本较低。装置建成后,至少能达到NOx≤50mg/Nm3,SO2≤35mg/Nm3,颗粒物≤10mg/Nm3,氨逃逸达到NH3≤5mg/Nm3。在A级企业评选的几个主要指标,都做到了超净达标排放。

【LCR】释义: 即Liquid Catalytic Reduction是某上市公司自主研发的低温液态催化脱硝技术,该技术以定制化液态脱硝催化剂配方为核心,以专有设备的方式对NOx进行整体处理。LCR脱硫脱硝一体塔即在该系统中集成了脱硫、脱硝等功能。

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编辑:敖思

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