李俊華:水泥行業(yè)超低排放技術(shù)應(yīng)用及面臨挑戰(zhàn)

中國水泥網(wǎng)信息中心 · 2021-07-20 15:59

近年來,隨著水泥行業(yè)三大污染物地方排放標準日益嚴格,業(yè)界人士不斷探索研究減排技術(shù)。目前來看,除塵、脫硫都可達到超低排放要求,只有NOX減排難度較大。為達到脫硝指標,業(yè)內(nèi)行業(yè)專家一直深入研究新技術(shù),脫硝技術(shù)也呈百花齊放之勢。

那么,當(dāng)前水泥行業(yè)脫硝技術(shù)效果如何?又面臨著哪些挑戰(zhàn)呢?6月29日,清華?學(xué)環(huán)境學(xué)院教授李俊華在由中國水泥網(wǎng)主辦的“第四屆中國水泥超潔凈排放技術(shù)交流大會”上以《水泥行業(yè)超低排放技術(shù)應(yīng)用及面臨挑戰(zhàn)》為題帶來精彩報告。

此次報告,李俊華主要從水泥工業(yè)煙氣污染物排放及標準、水泥行業(yè)污染控制工程技術(shù)進展和水泥行業(yè)超低排放面臨挑戰(zhàn)三個方面展開。

一、水泥工業(yè)煙氣污染物排放及標準

李俊華首先介紹了當(dāng)前水泥工業(yè)煙氣污染物排放治理概況。他表示,國內(nèi)水泥行業(yè)產(chǎn)能大、排放總量大、深度治理技術(shù)欠缺。水泥行業(yè)超低排放面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

而水泥行業(yè)污染物地方排放標準日益收緊,部分省市已要求NOx<50mg/Nm3。根據(jù)當(dāng)前的情況,他預(yù)測全國水泥氮氧化物預(yù)期減排潛力為減排58.52萬噸,減排幅度達到68%。

二、水泥行業(yè)污染控制技術(shù)及工程案例

案例1.、高硫煙氣深度治理技術(shù)在普通水泥的應(yīng)用

國內(nèi)水泥行業(yè)首套SCR登封宏昌水泥脫硝超低排放工藝路線:低氮燃燒+SNCR脫硝+高溫電除塵器+中溫SCR脫硝。

宏昌水泥(5000t/d生產(chǎn)線)2018年9月投運,通過環(huán)保部門和專家組核查。已運行將近3年,開創(chuàng)中國水泥行業(yè)超低排放之先河(A級企業(yè))。宏昌水泥2018年9月投運效果<10mg/Nm3、SO2排放濃度<35mg/Nm3、氮氧化物排放濃度<50mg/Nm3、脫硝效率>90%、氨逃逸≤2mg/Nm3。

案例2、 低硫煙氣深度治理技術(shù)在特種水泥的應(yīng)用

鄭州嘉耐特種鋁酸鹽煙氣超低排放工藝路線:低氮燃燒+SNCR脫硝+干法脫硫+袋除塵+中低溫SCR脫硝。

長興南方水泥5000t/d熟料窯中低溫SCR脫硝示范工程采用中塵中低溫SCR脫硝技術(shù), 于2020年3月開工,并于7月底開始調(diào)試運行。實現(xiàn)煙氣氮氧化物排放≤50mg/Nm3。

案例3、協(xié)同處理固廢煙氣SCR脫硝示范工程

武安新峰2500t/d+2×5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線SCR脫硝超低排放工程,三條線均 “高溫電除塵器+SCR脫硝一體化技術(shù)”。2#、3#線生產(chǎn)線規(guī)模為2×5000t/d,承擔(dān)每天協(xié)同處置生活垃圾800t/d。SCR脫硝工程2019年11月20日投運,脫硝出口NOx穩(wěn)定控制在50mg/Nm3以內(nèi), 氨逃逸<3.5mg/Nm3。

協(xié)同處理固廢對煙氣SCR脫硝后副產(chǎn)物影響:

窯尾設(shè)施對多環(huán)芳烴PAHs轉(zhuǎn)化和去除的影響:煙氣經(jīng)過袋式除塵器(從P3至P4)時,在超細過濾作用下,顆粒相PAHs去除率達到95%,氣相PAHs去除率為67%;側(cè)線NH3-SCR試驗系統(tǒng)(從S1至S2)對氣相PAHs有較好的去除作用(約63%),但對顆粒相PAHs去除作用不明顯(僅5%)。

三、水泥行業(yè)超低排放面臨挑戰(zhàn)

李俊華指出,目前,水泥工業(yè)煙氣SCR脫硝技術(shù)急需解決的是水泥催化劑低溫段活性、堵塞、機械強度和復(fù)雜煙氣成分的中毒問題。對于如何解決上述四個問題,他給出了以下解決方法:

1、如何提高低溫段脫硝催化活性? 他提出脫硝雙活性中心理論,其中氧化還原性是保證低溫活性的關(guān)鍵。提出過渡金屬協(xié)同稀土元素作用思路,突破低溫高效脫硝技術(shù)瓶頸。

錳摻雜Sn、Ce催化劑

MnOx-SnO2-CeO2催化劑具有優(yōu)異的SCR活性,在110-230oC范圍內(nèi)催化劑表現(xiàn)出了接近100%的活性;MnOx-SnO2-CeO2三元催化劑的N2選擇性也明顯高于MnOx-CeO2和MnOx-SnO2。

2、如何解決催化劑堵塞問題?水泥煙氣堵塞解決措施為:使用大孔徑脫硝催化劑產(chǎn)品,如13孔催化劑或更大孔;在進入脫硝系統(tǒng)前,煙氣可采取預(yù)除塵,去除一定的塵;選擇合理的吹灰方式。

3、如何提高催化劑機械強度?水泥行業(yè)煙氣高灰高塵會對催化劑造成磨損:依托工程實驗室開發(fā)的新一代催化劑端部硬化技術(shù),抗磨損性能提高一倍以上,且活性不受損失;催化劑機械強度標準進一步提高:在高活性中低溫催化劑基礎(chǔ)上,開發(fā)的新一代高強度催化劑生產(chǎn)配方和工藝,催化劑強度較傳統(tǒng)催化劑提高50%以上。

4、如何提高抗中毒能力?抗堿金屬、堿土金屬中毒催化劑:煙塵堿金屬含量高,易造成水溶性堿金屬通過催化劑表面滲透至催化劑內(nèi)部,對活性中心造成中毒,導(dǎo)致活性下降。針對堿金屬中毒所開發(fā)的催化劑,通過降低堿金屬與活性位接觸的機會,能夠有效應(yīng)對堿金屬所帶來的威脅,抗堿金屬中毒能力提高6倍。

李俊華表示,“低氮燃燒+SNCR脫硝+高溫電除塵器+高溫SCR脫硝”技術(shù),“低氮燃燒+SNCR脫硝+干法脫硫+袋除塵+中低溫SCR脫硝”技術(shù),均可實現(xiàn)多污染物超低排放:主要污染物顆粒物<10mg/m3,SO2濃度<35mg/m3,NOx濃度<50mg/m3,為我國重點區(qū)域水泥行業(yè)超低排放推廣應(yīng)用提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

他認為,“十四五”必將全面推動水泥行業(yè)超低排放改造,實現(xiàn)綠色水泥工業(yè)發(fā)展。此外,水泥行業(yè)作為碳排放大戶,要積極研發(fā)減污降碳協(xié)同技術(shù),通過節(jié)能增效、低鈣低碳和碳捕集利用多項技術(shù)的結(jié)合,逐步實現(xiàn)水泥行業(yè)碳達峰碳中和。

編輯:梁愛光

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