科技部正式發(fā)布的《國家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果目錄》包括18項(xiàng)水污染治理技術(shù)、15項(xiàng)大氣污染治理技術(shù)、23項(xiàng)固廢處理技術(shù)等共85項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)成果。
1. 技術(shù)名稱
水泥窯煙氣中低溫選擇性催化還原法脫硝技術(shù)
2. 適用范圍
建材行業(yè)窯爐煙氣脫硝。
3. 技術(shù)內(nèi)容
3.1 技術(shù)原理
該技術(shù)基于國際上已運(yùn)行電力和其他工業(yè)窯爐的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，綜合了水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)特點(diǎn)及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，提出在水泥窯尾余熱鍋爐出口布置 SCR 反應(yīng)器的技術(shù)路線，既可以滿足催化劑運(yùn)行需求，又不影響余熱發(fā)電效率和水泥企業(yè)生產(chǎn)能耗；
基于傳統(tǒng)釩基催化劑體系穩(wěn)定性高的優(yōu)勢(shì)，通過稀土耦合、載體改性和活性物種調(diào)控技術(shù)調(diào)整催化劑表面酸堿性和氧化還原性，提高其在 180℃~250℃范圍內(nèi)的脫硝活性和抗中毒性；開發(fā)蜂窩狀中低溫催化劑成型技術(shù)，并通過技術(shù)集成實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。催化劑適用煙氣溫度 180℃～250℃，耐受堿性粉塵濃度10g/m3～80g/m3（O2含量 10%），NOx處理能力 2200mg/m2。技術(shù)路線如圖 1 所示。
3.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
（1）研究探明了催化劑組成、結(jié)構(gòu)及性能的相互關(guān)系，優(yōu)化設(shè)計(jì)了催化劑的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)，成功研發(fā)了稀土耦合釩鈦體系的中低溫 SCR 脫硝催化劑系列產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了煙氣在180℃～250℃窗口溫度下脫硝效率大于 90%。
（2）在催化劑體系中引入非金屬礦物，調(diào)節(jié)催化劑孔結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)，同時(shí)減少窯尾鍋爐（SP 鍋爐）回灰和硫酸氫氨在催化劑表面的沉積附著，提高催化劑耐磨性、抗粉塵堵塞和使用壽命。
（3）開發(fā)了 SCR 脫硝催化劑干燥防腐一體化技術(shù)、智能焙燒升溫控制技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)模塊化裝配的成套制備工藝技術(shù)，解決了中低溫催化劑的高效制備難題，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。催化劑各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
（4）開發(fā)設(shè)計(jì)了中低溫?zé)煔?SCR 水泥窯爐脫硝工藝技術(shù)及裝備，建成了國內(nèi)外首臺(tái)套水泥窯爐煙氣中低溫 SCR 脫硝反應(yīng)器及其系統(tǒng)。
4. 污染治理或環(huán)境修復(fù)效果
脫硝效率≥90%，催化劑化學(xué)壽命超過 24000h，機(jī)械壽命超過 30000h。
5. 技術(shù)示范情況
該技術(shù)成果目前已在山西晉城合聚山水、河北鼎星水泥、石家莊中通建材、峨勝水泥等數(shù)十條新型干法水泥熟料生產(chǎn)線推廣應(yīng)用，其中有 8 個(gè)項(xiàng)目已建成，均能夠?qū)⒏G尾 NOx濃度控制在 50mg/m3（或 35mg/m3）以下。
山西晉城合聚山水 5000t/d 生產(chǎn)線中低溫 SCR 脫硝工程于2022 年 5 月投運(yùn)，一直穩(wěn)定運(yùn)行。該項(xiàng)目煙氣溫度 180℃～220℃，自投運(yùn)后窯尾煙囪 NOx排放濃度≤45mg/m3，氨逃逸≤5mg/m3；噸熟料氨水耗量＜1.8kg/tcl，運(yùn)行增加的噸熟料電耗＜2.5kW·h。
6. 投資估算
以一條 5000t/d 水泥生產(chǎn)線為例，將 SCR 反應(yīng)器布置在窯尾余熱鍋爐后，催化劑用量約 240m3，總投資約 2500 萬元，其中設(shè)備和材料費(fèi)約 1900 萬元，建筑安裝費(fèi) 500 萬元。
7. 投資回收期
按國際上 NOx排污權(quán)交易核算，靜態(tài)投資回收期 1 年。
8. 技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣前景
我國每年熟料產(chǎn)量約15億噸，若該技術(shù)達(dá)到10%的推廣率，每年可減少 NOx排放約 16 萬 t；若實(shí)現(xiàn) 50%的推廣率，每年可減排 NOx 約 80 萬 t。同時(shí)，該技術(shù)在氨氮比≤1 的條件下運(yùn)行即可達(dá)到較高的脫硝率，可大量減少氨水等還原劑使用量，推廣應(yīng)用前景好。
關(guān)于百環(huán)
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