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超低溫脫硝催化劑在非電行業(yè)的應用

發(fā)布時(shí)間:2022-06-30瀏覽次數:665

目前各行業(yè)的煙氣脫硝治理技術(shù)中,SCR是公認較優(yōu)的脫硝技術(shù),其核心是催化劑,目前的催化劑大多數都是釩鈦體系,使用溫度在180~420℃之間,技術(shù)成熟,性能穩定。

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(lèi)煙氣進(jìn)行脫硝治理就非常困難,現階段基本都采用升溫加換熱模式,配套傳統釩鈦體系催化劑,這種工藝路線(xiàn)流程復雜,整體投資高,系統阻力大,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。

超低溫脫硝催化劑應用狀況:

一.垃圾焚燒行業(yè)尾氣脫硝

垃圾焚燒行業(yè)尾氣排放指標及治理工藝概況

在垃圾焚燒行業(yè),現行的氮氧化物排放標準一般在200~250 mg/Nm3,普遍采用SNCR脫硝工藝,在爐膛內直接噴入還原劑進(jìn)行選擇性非催化還原法脫硝,即可滿(mǎn)足排放要求。隨著(zhù)國家環(huán)保要求的日益嚴格,各個(gè)地方政府也提出了更加嚴苛的尾氣排放標準,現行的SNCR脫硝已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足要求,且會(huì )導致焚燒爐出口氨逃逸超標,目前垃圾焚燒行業(yè)尾氣中NOx提標改造均采用SCR脫硝技術(shù)。

焚燒爐尾氣脫硝工藝對比

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,故需要對尾氣進(jìn)行補燃升溫后方可進(jìn)行脫硝,一般采用的工藝路線(xiàn)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,因此流程復雜,設備工程投資較大,升溫的運行成本很高。

而超低溫脫硝催化劑的溫度活性區間為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)需補燃換熱升溫,流程簡(jiǎn)單無(wú)升溫費用,對原有系統基本無(wú)影響,且煙氣阻力低、能滿(mǎn)足超低超凈排放要求。

以750t/d垃圾焚燒爐為計算標準,煙氣量在14萬(wàn)Nm3/h左右,采用傳統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)升溫運行成本,大大降低企業(yè)的運行成本。

二.生物質(zhì)鍋爐行業(yè)尾氣脫硝

生物質(zhì)鍋爐行業(yè)尾氣排放指標概況

生物質(zhì)的鍋爐燃料種類(lèi)多、熱值低、給料均勻性差,造成燃燒區內的溫度變化劇烈,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(lèi)似,也在130~150℃左右?,F行SNCR脫硝技術(shù)可以滿(mǎn)足出口尾氣中NOx含量200mg/Nm3的標準,現在生物質(zhì)鍋爐排放標準按火電行業(yè)排放標準執行,要求NOx排放在100 mg/Nm3甚至更低至50 mg/Nm3,因此生物質(zhì)鍋爐提標改造增設脫硫及SCR脫硝裝置已經(jīng)勢在必行

生物質(zhì)鍋爐尾氣脫硝工藝對比

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,該工藝需要對鍋爐長(cháng)周期停車(chē)改造,需改造除塵器,工程量較大,且煙氣經(jīng)過(guò)除塵脫硝系統一般溫降在30℃左右,大量能源浪費,增加運行成本。

其次可以采用垃圾發(fā)電的工藝,在除塵后升溫SCR脫硝,這就需要浪費大量能源且需配套補燃升溫及換熱設備,投資及運行費用偏高,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)需補燃換熱升溫,流程簡(jiǎn)單無(wú)升溫費用,對原有系統基本無(wú)影響,實(shí)現“超低排放”且長(cháng)期穩定,還可達到節能減排要求。

三.工業(yè)窯爐行業(yè)尾氣脫硝

工業(yè)窯爐行業(yè)尾氣排放標準及概況

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。面對如此巨量的污染物排放,國家及各地區也都出臺了相應的環(huán)保排放指標進(jìn)行整治,為了應對提標改造,需要對窯爐出口的NOx進(jìn)一步脫除。

超低溫催化劑的優(yōu)勢特點(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(mǎn)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,對原有窯爐裝置無(wú)影響,為企業(yè)提供一個(gè)選擇。

四.燃氣鍋爐行業(yè)尾氣脫硝

燃氣鍋爐行業(yè)尾氣排放標準及概況

目前天然氣鍋爐,功能以供熱為主,產(chǎn)蒸汽及發(fā)電為輔,天然氣公認為潔凈能源,前期認為鍋爐不需要環(huán)保尾氣治理設施,但是現階段對脫硝有政策要求,一般要求排放標準低于50 mg/Nm3,特殊地區排放標準低于30 mg/Nm3,江蘇省曾制定了排放低于10 mg/Nm3的征求標準,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(mǎn)足尾氣中NOx含量30 mg/Nm3排放標準。低氮燃燒技術(shù)以控制燃燒溫度及氧含量來(lái)達到抑制氮氧化物產(chǎn)生并控制煙氣中氮氧化物數值的目的,這種情況下,會(huì )降使系統熱效率降低5~10%左右,增加的系統的運行費用。以一臺50t鍋爐為例,上低氮燃燒系統后,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)濟的,同時(shí)也和現在的雙碳政策(“碳達峰、碳中和”)相違背。

超低溫脫硝技術(shù)優(yōu)勢

此類(lèi)鍋爐蒸噸能力偏小,設計結構緊湊,熱效率高,排煙溫度一般在120-150℃之間,鍋爐中間無(wú)法取氣,現有180℃的SCR脫硝工藝無(wú)法滿(mǎn)足,超低溫脫硝在鍋爐出口處直接設置,流程簡(jiǎn)單,滿(mǎn)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 )對原有燃氣鍋爐系統造成熱量損失等影響,整體運行成本核算相對比低氮燃燒有了大幅降低。

五.工藝總結

超低溫脫硝催化劑及配套應用技術(shù)的問(wèn)世,填補了該市場(chǎng)的,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煙氣的氮氧化物治理問(wèn)題,同時(shí)節省了大量能源,為企業(yè)節省了生產(chǎn)成本,也是落實(shí)國家提出的“碳達峰,碳中和”目標一個(gè)具體實(shí)踐,技術(shù)優(yōu)勢明顯,市場(chǎng)潛力巨大。

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