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水泥行业SCR脱销技术–让人欢喜让人愁

来源:徐荣 日期:2024-08-22 访问量:3494 次
 

   年会海报

    近期,各种政策标准密集出台,水泥行业氮氧化物50毫克超低排放目标是3年内多数水泥企业必须实现的目标。选择性催化还原(SCR)技术是目前水泥企业实现氮氧化物超低排放的主要技术,已建设项目超过200个,但同时因其对水泥工况的不适应也产生了许多困扰水泥企业的问题。

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氮氧化物超低排放势在必行

    《水泥工业大气污染物排放标准》中普通地区氮氧化物排放限值400mg/m3,重点地区氮氧化物排放限320mg/m3。在该标准下,水泥企业通过SNCR、分级燃烧等技术可轻松实现。但是不少重点地区为加强空气污染治理,早已出台了氮氧化物50毫克超低排放要求。特别是今年国家层面出台了水泥行业氮氧化物超低排放的政策标准要求:

    2024年1月,生态环境部、国家发改委、工信部等多部门联合发布的《关于推进实施水泥行业超低排放的意见》中要求,2025年底前重点区域50%,2028年底前重点区域80%的水泥熟料产能完成超低排放改造,基准含氧量 10%的条件下氮氧化物排放指标为小于50mg/m3。各省出台的改造实施方案,对时间节点、覆盖企业范围均有加码。

    2024年5月,生态环境部发布的《重点行业大气污染防治绩效分级及重污染天气应急减排措施技术指南 水泥工业(征求意见稿)》,A级水泥企业的绩效指标要求:水泥窑及窑尾余热利用系统的PM、SO2、NOx排放浓度(基准含氧量10%)分别不高于10、35、50mg/m3,氨逃逸≤8mg/m3(采用尿素、氨水等含氨物质为脱硝剂的)。明确企业绩效分级的差异化指标、重污染天气的减排措施与核查方法。

    未来氮氧化物超低排放势在必行。

水泥工业氮氧化物排放现状

    我国现有熟料生产线1570条,产能约18亿吨/年。2023年中国水泥熟料产量约14亿吨,水泥产量约20亿吨。我国水泥行业氮氧化物单位熟料排放强度平均水平约0.4kg/t,重点地区约0.26-0.37kg/t。而实现全行业氮氧化物超低排放目标,单位熟料氮氧化物排放强度需低于0.13kg/t。

水泥行业SCR技术概况

    SCR技术在水泥行业有高温高尘、高温中尘、高温微尘、中温中尘四种主要技术路线,为水泥行业氮氧化物超低排放提供了技术支撑。高温SCR脱硝温度窗口为320-350℃,因粉尘浓度80-120g/m3、≤30g/m3、≤10mg/m3而分为高尘、中尘、微尘三种;中温中尘脱硝温度窗口为220-260℃,粉尘浓度60-80 g/m3。上述四种技术路线从氮氧化物减排角度均可实现氮氧化物50mg/m3超低排放要求和氨逃逸限值要求。

水泥行业SCR面临的问题

水泥生产工艺具有高粉尘、高水分、高碱金属、重金属等掺杂组分变化不定等特点。SCR是优秀成熟的脱硝技术,但目前与水泥生产工艺工况契合度太低,面临着以下问题:

  1. 孰料生产系统阻力增加,增加电耗、煤耗,影响产质量。
  2. 高粉尘浓度,导致催化剂堵塞、磨损问题,清灰清堵能耗高,氨水用量逐渐增大。
  3. 余热发电量降低。
  4. 高碱金属含量、重金属、硫会导致催化剂中毒失效问题。
  5. 占地面积大、运营维护工作量大。
  6. 未来越来越多的水泥企业将开展危固废协同处置及大量使用替代原燃料,不确定变量增多,催化剂中毒的风险升高。
  7. 运营维护成本高,吨熟料脱硝成本7-12元左右。当前行业形势下,不免让人心疼不已。
  8. 巨量的催化剂使用及后期废弃危废处置问题。若SCR全行业1570条生产线推广,按每条生产线每年需更换60吨催化剂估算,每年需使用约94000吨(156000m3)催化剂。按吨熟料催化剂使用成本1.3元估算。全行业增加近20亿催化剂购买成本,还要就废弃催化剂处置付费。
未来展望

    自2018年国内第一条水泥行业SCR投入运行以来,上述问题有的已逐渐改善,有的是难以解决的本质问题。但是各SCR研发生产单位仍在不停优化改进各自的技术产品,趋势上该技术的运行成本、对生产工况的影响会有降低。水泥企业在选择技术产品时应重点关注上述问题的解决措施与程度。

    另外,国内院所、企业充分发掘水泥自身工艺工况特点,利用各自研发的技术装备,开发出以一氧化碳为还原剂,反应时间与空间较分级燃烧数量级提升的工艺优化脱硝技术。该技术目前经过不断优化改进,配合SCNR末端烟气脱硝,在氨逃逸不超标的情况下实现氮氧化物超低排放。大幅降低了脱硝成本,不影响水泥生产工况,不消耗不可再生的稀土、贵金属、陶瓷等资源。水泥企业应密切跟踪关注。

    即将于12月6-8日在北京召开的“第二十四届中国水泥技术年会”将围绕氮氧化物超低排放技术开展深入交流与探讨。欢迎大家届时参会交流。

第二十四届中国水泥技术年会邀请函链接

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