科创中国

行业领域

高新技术改造传统产业

需求背景

  为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的NOx污染环境，应对煤进行脱硝处理。水泥企业采用"SNCR"方法脱硝，并非水泥企业一家之事。它受到不少制约。不仅涉及生产、流通、分配和消费，而且涉及到工业、农业、商业、交通、公安、能源、物价、环保、安全监管和质检等政府多个部门。

  采用SNCR方法脱硝，还原剂是最大消耗品(但对于SCR脱硝来说催化剂的消费量更多)。水泥脱硝一般选用尿素或氨水(不选择液氨 -- 危险品)作还原剂，但是尿素、氨水又是通过合成氨转换而生产出来的，可是合成氨单位产品综合能耗相当高。若NOx排放的本底值为1000mg/Nm&sup3左右，NOx排放要降到500 mg/Nm&sup3以下，年减排NOx为21060吨，则必须采用SNCR脱硝，若选择氨水(浓度25%)作还原剂，则年需耗氨水62280吨。既相当于消耗合成氨15570吨→必然增加化工厂综合能耗25691吨(标煤)→经信委必然增加化工厂天然气用量和用电指标→必然增加化工厂合成氨水污染物排放(化学需氧量***吨、氨氮***吨、氰化物***吨、***吨、石油类***吨、挥发酚***吨、硫化物***吨、排水量155700吨)→势必涉及到环保部门对合成氨生产企业污染物控制总量指标→涉及物价部门如何确定用于水泥工业脱硝的氨水、尿素价格以及化工厂增用天然气价格如何确定→涉及增加运送氨水、尿素到水泥厂的社会运量及公安交通安全畅通→涉及农业主管部门将尿素、氨水调出农业系统→涉及市政府节能、减排办公室对水泥企业脱硝增加了单位产品能源消耗和废弃物排放量如何考核→涉及国家标准制定部门修改相关标准→涉及质监部门对水泥产品质量标准检验等。

需解决的主要技术难题

SCR 是目前最成熟的烟气脱硝技术, 它是一种炉后脱硝。利用还原剂(NH3, 尿素)在金属催化剂作用下, 选择性地与 NOx 反应生成 N2 和H2O, 而不是被 O2 氧化。

在SCR中使用的催化剂大多以TiO2为载体，以V2O5或V2 O5 -WO3或V2O5-MoO3为活性成分，制成蜂窝式、板式或波纹式三种类型。应用于烟气脱硝中的SCR催化剂可分为高温催化剂(345℃~590℃)、中温催化剂(260℃~380℃)和低温催化剂(80℃~300℃)， 不同的催化剂适宜的反应温度不同。如果反应温度偏低，催化剂的活性会降低，导致脱硝效率下降，且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏;如果反应温度过高，NH3容易被氧化，NOx生成量增加，还会引起催化剂材料的相变，使催化剂的活性退化。国内外SCR系统大多采用高温，反应温度区间为315℃~400℃。

1.需要解决燃料中含有硫分, 燃烧过程中可生成一定量的SO3。添加催化剂后, 在有氧条件下, SO3 的生成量大幅增加, 并与过量的 NH3 生成 NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蚀性和粘性, 可导致尾部烟道设备损坏。 虽然SO3 的生成量有限, 但其造成的影响不可低估。催化剂现象也不容忽视。

2.进行低氮燃烧技术改造，脱硝率不低于30%。

期望实现的主要技术目标

期望实现：（1）2000t/d以上生产线全部实施低氮燃烧技术改造，脱硝率达到30%以上;（2）4000t/d以上生产线必须配备SNCR设施，脱硝效率60%以上。

处理进度