SCR低溫脫硝催化劑在非電行業(yè)的應(yīng)用
2022/11/17 13:52:04??????點(diǎn)擊：
目前各行業(yè)的煙氣脫硝治理技術(shù)中，SCR是公認(rèn)較優(yōu)的脫硝技術(shù)，其核心是催化劑，目前的催化劑大多數(shù)都是釩鈦體系，使用溫度在180~420℃之間，技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定。
而在非電行業(yè)中存在大量排放溫度低于180℃或經(jīng)脫硫、除塵治理后溫度低于180℃的煙氣工況，這類煙氣進(jìn)行脫硝治理就非常困難，現(xiàn)階段基本都采用升溫加換熱模式，配套傳統(tǒng)釩鈦體系催化劑，這種工藝路線流程復(fù)雜，整體投資高，系統(tǒng)阻力大，且每年用于煙氣升溫的成本大，也不符合碳減排的政策，因此市場(chǎng)迫切需求一款超低溫SCR脫硝催化劑來(lái)填補(bǔ)空白。
SCR低溫脫硝催化劑應(yīng)用狀況：
一.垃圾焚燒行業(yè)尾氣脫硝
垃圾焚燒行業(yè)尾氣排放指標(biāo)及治理工藝概況
在垃圾焚燒行業(yè)，現(xiàn)行的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)一般在200~250 mg/Nm3，普遍采用SNCR脫硝工藝，在爐膛內(nèi)直接噴入還原劑進(jìn)行選擇性非催化還原法脫硝，即可滿足排放要求。隨著國(guó)家環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，各個(gè)地方政府也提出了更加嚴(yán)苛的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行的SNCR脫硝已經(jīng)無(wú)法滿足要求，且會(huì)導(dǎo)致焚燒爐出口氨逃逸超標(biāo)，目前垃圾焚燒行業(yè)尾氣中NOx提標(biāo)改造均采用SCR脫硝技術(shù)。
焚燒爐尾氣脫硝工藝對(duì)比
垃圾焚燒爐尾氣經(jīng)過(guò)干法/半干法脫酸（硫）和布袋除塵后降至130~150℃，目前市場(chǎng)上中低溫脫硝催化劑的起活溫度在180℃以上，故需要對(duì)尾氣進(jìn)行補(bǔ)燃升溫后方可進(jìn)行脫硝，一般采用的工藝路線為增加一個(gè)GGH換熱器，再通過(guò)熱源加熱換熱后提升煙氣溫度至200℃左右脫硝，因此流程復(fù)雜，設(shè)備工程投資較大，升溫的運(yùn)行成本很高。
而超低溫脫硝催化劑的溫度活性區(qū)間為130~180℃，可在布袋除塵后130~150℃排煙溫度條件下直接進(jìn)行脫硝，無(wú)需補(bǔ)燃換熱升溫，流程簡(jiǎn)單無(wú)升溫費(fèi)用，對(duì)原有系統(tǒng)基本無(wú)影響，且煙氣阻力低、能滿足超低超凈排放要求。
以750t/d垃圾焚燒爐為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，煙氣量在14萬(wàn)Nm3/h左右，采用傳統(tǒng)升溫工藝的投資約為1300-1400萬(wàn)元，每年升溫成本約為600-800萬(wàn)元，而采用超低溫脫硝技術(shù)整體投資下降15%左右，且無(wú)升溫運(yùn)行成本，大大降低企業(yè)的運(yùn)行成本。
二.生物質(zhì)鍋爐行業(yè)尾氣脫硝
生物質(zhì)鍋爐行業(yè)尾氣排放指標(biāo)概況
生物質(zhì)的鍋爐燃料種類多、熱值低、給料均勻性差，造成燃燒區(qū)內(nèi)的溫度變化劇烈，鍋爐出口初始氮氧化物排放濃度波動(dòng)大，煙氣溫度低、堿金屬和飛灰含量高，其出口尾氣溫度和垃圾焚燒行業(yè)的尾氣溫度類似，也在130~150℃左右?，F(xiàn)行SNCR脫硝技術(shù)可以滿足出口尾氣中NOx含量200mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在生物質(zhì)鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)按火電行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，要求NOx排放在100 mg/Nm3甚至更低至50 mg/Nm3，因此生物質(zhì)鍋爐提標(biāo)改造增設(shè)脫硫及SCR脫硝裝置已經(jīng)勢(shì)在必行
生物質(zhì)鍋爐尾氣脫硝工藝對(duì)比
目前采用的脫硝工藝主要是將鍋爐改造，從省煤器出口200~240℃取氣，經(jīng)過(guò)干法脫硫除塵后進(jìn)SCR脫硝系統(tǒng)，該工藝需要對(duì)鍋爐長(zhǎng)周期停車改造，需改造除塵器，工程量較大，且煙氣經(jīng)過(guò)除塵脫硝系統(tǒng)一般溫降在30℃左右，大量能源浪費(fèi)，增加運(yùn)行成本。
其次可以采用垃圾發(fā)電的工藝，在除塵后升溫SCR脫硝，這就需要浪費(fèi)大量能源且需配套補(bǔ)燃升溫及換熱設(shè)備，投資及運(yùn)行費(fèi)用偏高，以130噸鍋爐為例，每年升溫成本超過(guò)一千萬(wàn)元。
而超低溫脫硝催化劑的溫度活性區(qū)間為130~180℃，可在布袋除塵后130~150℃排煙溫度條件下直接進(jìn)行脫硝，無(wú)需補(bǔ)燃換熱升溫，流程簡(jiǎn)單無(wú)升溫費(fèi)用，對(duì)原有系統(tǒng)基本無(wú)影響，實(shí)現(xiàn)“超低排放”且長(zhǎng)期穩(wěn)定，還可達(dá)到節(jié)能減排要求。
三.工業(yè)窯爐行業(yè)尾氣脫硝
工業(yè)窯爐行業(yè)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)及概況
工業(yè)窯爐是用以煅燒物料或燒成制品的窯爐，按照煅燒的物料品種主要分為水泥窯、玻璃窯爐、搪瓷窯、石灰窯等。其中水泥行業(yè)作為高污染高碳排的代表，是繼電力、鋼鐵之后的NOx第三大排放源，我國(guó)2020年水泥產(chǎn)量為23.8億噸，NOx排放量200萬(wàn)噸左右，碳排放量13.75億噸。2020年玻璃產(chǎn)量約2500萬(wàn)噸左右，NOx排放量15萬(wàn)噸左右，碳排放量3000萬(wàn)噸。面對(duì)如此巨量的污染物排放，國(guó)家及各地區(qū)也都出臺(tái)了相應(yīng)的環(huán)保排放指標(biāo)進(jìn)行整治，為了應(yīng)對(duì)提標(biāo)改造，需要對(duì)窯爐出口的NOx進(jìn)一步脫除。
超低溫催化劑的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)
工業(yè)窯爐為了更好的熱量回收，排煙溫度基本都在120~180℃。針對(duì)工業(yè)窯爐煙氣的治理，核心問(wèn)題還是在于脫硝溫度，因排煙溫度較低，脫硫除塵后煙氣溫度一般在120~150℃之間，采用超低溫脫硝，較現(xiàn)有脫硝技術(shù)，降低了升溫能耗，提高了熱量利用率，減少了碳排放，在滿足NOx含量50mg/Nm3超低排放的同時(shí)也控制了氨逃逸，流程簡(jiǎn)單，對(duì)原有窯爐裝置無(wú)影響，為企業(yè)提供一個(gè)選擇。
四.燃?xì)忮仩t行業(yè)尾氣脫硝
燃?xì)忮仩t行業(yè)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)及概況
目前天然氣鍋爐，功能以供熱為主，產(chǎn)蒸汽及發(fā)電為輔，天然氣公認(rèn)為潔凈能源，前期認(rèn)為鍋爐不需要環(huán)保尾氣治理設(shè)施，但是現(xiàn)階段對(duì)脫硝有政策要求，一般要求排放標(biāo)準(zhǔn)低于50 mg/Nm3，特殊地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)低于30 mg/Nm3，江蘇省曾制定了排放低于10 mg/Nm3的征求標(biāo)準(zhǔn)，目前的主要技術(shù)為低氮燃燒技術(shù)，也就是把燃燒嘴改成低氮燃燒器，基本滿足尾氣中NOx含量30 mg/Nm3排放標(biāo)準(zhǔn)。低氮燃燒技術(shù)以控制燃燒溫度及氧含量來(lái)達(dá)到抑制氮氧化物產(chǎn)生并控制煙氣中氮氧化物數(shù)值的目的，這種情況下，會(huì)降使系統(tǒng)熱效率降低5~10%左右，增加的系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。以一臺(tái)50t鍋爐為例，上低氮燃燒系統(tǒng)后，鍋爐產(chǎn)同樣蒸汽情況下每年會(huì)多消耗近300萬(wàn)元的天然氣，是不經(jīng)濟(jì)的，同時(shí)也和現(xiàn)在的雙碳政策（“碳達(dá)峰、碳中和”）相違背。
超低溫脫硝技術(shù)優(yōu)勢(shì)
此類鍋爐蒸噸能力偏小，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，熱效率高，排煙溫度一般在120-150℃之間，鍋爐中間無(wú)法取氣，現(xiàn)有180℃的SCR脫硝工藝無(wú)法滿足，超低溫脫硝在鍋爐出口處直接設(shè)置，流程簡(jiǎn)單，滿足尾氣排放NOx含量超低近零排放要求及氨逃逸排放要求，且不會(huì)對(duì)原有燃?xì)忮仩t系統(tǒng)造成熱量損失等影響，整體運(yùn)行成本核算相對(duì)比低氮燃燒有了大幅降低。
五.工藝總結(jié)
超低溫脫硝催化劑及配套應(yīng)用技術(shù)的問(wèn)世，填補(bǔ)了該市場(chǎng)的空白，給企業(yè)及各行業(yè)增加了一個(gè)選擇，不僅可以有效的解決目前低溫?zé)煔獾牡趸镏卫韱?wèn)題，同時(shí)節(jié)省了大量能源，為企業(yè)節(jié)省了生產(chǎn)成本，也是落實(shí)國(guó)家提出的“碳達(dá)峰，碳中和”目標(biāo)一個(gè)具體實(shí)踐，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，市場(chǎng)潛力巨大。
而在非電行業(yè)中存在大量排放溫度低于180℃或經(jīng)脫硫、除塵治理后溫度低于180℃的煙氣工況，這類煙氣進(jìn)行脫硝治理就非常困難，現(xiàn)階段基本都采用升溫加換熱模式，配套傳統(tǒng)釩鈦體系催化劑，這種工藝路線流程復(fù)雜，整體投資高，系統(tǒng)阻力大，且每年用于煙氣升溫的成本大，也不符合碳減排的政策，因此市場(chǎng)迫切需求一款超低溫SCR脫硝催化劑來(lái)填補(bǔ)空白。
SCR低溫脫硝催化劑應(yīng)用狀況：
一.垃圾焚燒行業(yè)尾氣脫硝
垃圾焚燒行業(yè)尾氣排放指標(biāo)及治理工藝概況
在垃圾焚燒行業(yè)，現(xiàn)行的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)一般在200~250 mg/Nm3，普遍采用SNCR脫硝工藝，在爐膛內(nèi)直接噴入還原劑進(jìn)行選擇性非催化還原法脫硝，即可滿足排放要求。隨著國(guó)家環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，各個(gè)地方政府也提出了更加嚴(yán)苛的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行的SNCR脫硝已經(jīng)無(wú)法滿足要求，且會(huì)導(dǎo)致焚燒爐出口氨逃逸超標(biāo)，目前垃圾焚燒行業(yè)尾氣中NOx提標(biāo)改造均采用SCR脫硝技術(shù)。
焚燒爐尾氣脫硝工藝對(duì)比
垃圾焚燒爐尾氣經(jīng)過(guò)干法/半干法脫酸（硫）和布袋除塵后降至130~150℃，目前市場(chǎng)上中低溫脫硝催化劑的起活溫度在180℃以上，故需要對(duì)尾氣進(jìn)行補(bǔ)燃升溫后方可進(jìn)行脫硝，一般采用的工藝路線為增加一個(gè)GGH換熱器，再通過(guò)熱源加熱換熱后提升煙氣溫度至200℃左右脫硝，因此流程復(fù)雜，設(shè)備工程投資較大，升溫的運(yùn)行成本很高。
而超低溫脫硝催化劑的溫度活性區(qū)間為130~180℃，可在布袋除塵后130~150℃排煙溫度條件下直接進(jìn)行脫硝，無(wú)需補(bǔ)燃換熱升溫，流程簡(jiǎn)單無(wú)升溫費(fèi)用，對(duì)原有系統(tǒng)基本無(wú)影響，且煙氣阻力低、能滿足超低超凈排放要求。
以750t/d垃圾焚燒爐為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，煙氣量在14萬(wàn)Nm3/h左右，采用傳統(tǒng)升溫工藝的投資約為1300-1400萬(wàn)元，每年升溫成本約為600-800萬(wàn)元，而采用超低溫脫硝技術(shù)整體投資下降15%左右，且無(wú)升溫運(yùn)行成本，大大降低企業(yè)的運(yùn)行成本。
二.生物質(zhì)鍋爐行業(yè)尾氣脫硝
生物質(zhì)鍋爐行業(yè)尾氣排放指標(biāo)概況
生物質(zhì)的鍋爐燃料種類多、熱值低、給料均勻性差，造成燃燒區(qū)內(nèi)的溫度變化劇烈，鍋爐出口初始氮氧化物排放濃度波動(dòng)大，煙氣溫度低、堿金屬和飛灰含量高，其出口尾氣溫度和垃圾焚燒行業(yè)的尾氣溫度類似，也在130~150℃左右?，F(xiàn)行SNCR脫硝技術(shù)可以滿足出口尾氣中NOx含量200mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在生物質(zhì)鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn)按火電行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，要求NOx排放在100 mg/Nm3甚至更低至50 mg/Nm3，因此生物質(zhì)鍋爐提標(biāo)改造增設(shè)脫硫及SCR脫硝裝置已經(jīng)勢(shì)在必行
生物質(zhì)鍋爐尾氣脫硝工藝對(duì)比
目前采用的脫硝工藝主要是將鍋爐改造，從省煤器出口200~240℃取氣，經(jīng)過(guò)干法脫硫除塵后進(jìn)SCR脫硝系統(tǒng)，該工藝需要對(duì)鍋爐長(zhǎng)周期停車改造，需改造除塵器，工程量較大，且煙氣經(jīng)過(guò)除塵脫硝系統(tǒng)一般溫降在30℃左右，大量能源浪費(fèi)，增加運(yùn)行成本。
其次可以采用垃圾發(fā)電的工藝，在除塵后升溫SCR脫硝，這就需要浪費(fèi)大量能源且需配套補(bǔ)燃升溫及換熱設(shè)備，投資及運(yùn)行費(fèi)用偏高，以130噸鍋爐為例，每年升溫成本超過(guò)一千萬(wàn)元。
而超低溫脫硝催化劑的溫度活性區(qū)間為130~180℃，可在布袋除塵后130~150℃排煙溫度條件下直接進(jìn)行脫硝，無(wú)需補(bǔ)燃換熱升溫，流程簡(jiǎn)單無(wú)升溫費(fèi)用，對(duì)原有系統(tǒng)基本無(wú)影響，實(shí)現(xiàn)“超低排放”且長(zhǎng)期穩(wěn)定，還可達(dá)到節(jié)能減排要求。
三.工業(yè)窯爐行業(yè)尾氣脫硝
工業(yè)窯爐行業(yè)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)及概況
工業(yè)窯爐是用以煅燒物料或燒成制品的窯爐，按照煅燒的物料品種主要分為水泥窯、玻璃窯爐、搪瓷窯、石灰窯等。其中水泥行業(yè)作為高污染高碳排的代表，是繼電力、鋼鐵之后的NOx第三大排放源，我國(guó)2020年水泥產(chǎn)量為23.8億噸，NOx排放量200萬(wàn)噸左右，碳排放量13.75億噸。2020年玻璃產(chǎn)量約2500萬(wàn)噸左右，NOx排放量15萬(wàn)噸左右，碳排放量3000萬(wàn)噸。面對(duì)如此巨量的污染物排放，國(guó)家及各地區(qū)也都出臺(tái)了相應(yīng)的環(huán)保排放指標(biāo)進(jìn)行整治，為了應(yīng)對(duì)提標(biāo)改造，需要對(duì)窯爐出口的NOx進(jìn)一步脫除。
超低溫催化劑的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)
工業(yè)窯爐為了更好的熱量回收，排煙溫度基本都在120~180℃。針對(duì)工業(yè)窯爐煙氣的治理，核心問(wèn)題還是在于脫硝溫度，因排煙溫度較低，脫硫除塵后煙氣溫度一般在120~150℃之間，采用超低溫脫硝，較現(xiàn)有脫硝技術(shù)，降低了升溫能耗，提高了熱量利用率，減少了碳排放，在滿足NOx含量50mg/Nm3超低排放的同時(shí)也控制了氨逃逸，流程簡(jiǎn)單，對(duì)原有窯爐裝置無(wú)影響，為企業(yè)提供一個(gè)選擇。
四.燃?xì)忮仩t行業(yè)尾氣脫硝
燃?xì)忮仩t行業(yè)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)及概況
目前天然氣鍋爐，功能以供熱為主，產(chǎn)蒸汽及發(fā)電為輔，天然氣公認(rèn)為潔凈能源，前期認(rèn)為鍋爐不需要環(huán)保尾氣治理設(shè)施，但是現(xiàn)階段對(duì)脫硝有政策要求，一般要求排放標(biāo)準(zhǔn)低于50 mg/Nm3，特殊地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)低于30 mg/Nm3，江蘇省曾制定了排放低于10 mg/Nm3的征求標(biāo)準(zhǔn)，目前的主要技術(shù)為低氮燃燒技術(shù)，也就是把燃燒嘴改成低氮燃燒器，基本滿足尾氣中NOx含量30 mg/Nm3排放標(biāo)準(zhǔn)。低氮燃燒技術(shù)以控制燃燒溫度及氧含量來(lái)達(dá)到抑制氮氧化物產(chǎn)生并控制煙氣中氮氧化物數(shù)值的目的，這種情況下，會(huì)降使系統(tǒng)熱效率降低5~10%左右，增加的系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。以一臺(tái)50t鍋爐為例，上低氮燃燒系統(tǒng)后，鍋爐產(chǎn)同樣蒸汽情況下每年會(huì)多消耗近300萬(wàn)元的天然氣，是不經(jīng)濟(jì)的，同時(shí)也和現(xiàn)在的雙碳政策（“碳達(dá)峰、碳中和”）相違背。
超低溫脫硝技術(shù)優(yōu)勢(shì)
此類鍋爐蒸噸能力偏小，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，熱效率高，排煙溫度一般在120-150℃之間，鍋爐中間無(wú)法取氣，現(xiàn)有180℃的SCR脫硝工藝無(wú)法滿足，超低溫脫硝在鍋爐出口處直接設(shè)置，流程簡(jiǎn)單，滿足尾氣排放NOx含量超低近零排放要求及氨逃逸排放要求，且不會(huì)對(duì)原有燃?xì)忮仩t系統(tǒng)造成熱量損失等影響，整體運(yùn)行成本核算相對(duì)比低氮燃燒有了大幅降低。
五.工藝總結(jié)
超低溫脫硝催化劑及配套應(yīng)用技術(shù)的問(wèn)世，填補(bǔ)了該市場(chǎng)的空白，給企業(yè)及各行業(yè)增加了一個(gè)選擇，不僅可以有效的解決目前低溫?zé)煔獾牡趸镏卫韱?wèn)題，同時(shí)節(jié)省了大量能源，為企業(yè)節(jié)省了生產(chǎn)成本，也是落實(shí)國(guó)家提出的“碳達(dá)峰，碳中和”目標(biāo)一個(gè)具體實(shí)踐，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，市場(chǎng)潛力巨大。
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