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    超低溫脫硝催化劑在非電行業的應用

    發布時間:2022-06-30瀏覽次數:614

    目前各行業的煙氣脫硝治理技術中,SCR是公認較優的脫硝技術,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,技術成熟,性能穩定。

    而在非電行業中存在大量排放溫度低于180℃或經脫硫、除塵治理后溫度低于180℃的煙氣工況,這類煙氣進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,因此市場迫切需求一款超低溫SCR脫硝催化劑來填補空白。

    超低溫脫硝催化劑應用狀況:

    一.垃圾焚燒行業尾氣脫硝

    垃圾焚燒行業尾氣排放指標及治理工藝概況

    在垃圾焚燒行業,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行選擇性非催化還原法脫硝,即可滿足排放要求。隨著國家環保要求的日益嚴格,各個地方政府也提出了更加嚴苛的尾氣排放標準,現行的SNCR脫硝已經無法滿足要求,且會導致焚燒爐出口氨逃逸超標,目前垃圾焚燒行業尾氣中NOx提標改造均采用SCR脫硝技術。

    焚燒爐尾氣脫硝工藝對比

    垃圾焚燒爐尾氣經過干法/半干法脫酸(硫)和布袋除塵后降至130~150℃,目前市場上中低溫脫硝催化劑的起活溫度在180℃以上,故需要對尾氣進行補燃升溫后方可進行脫硝,一般采用的工藝路線為增加一個GGH換熱器,再通過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行脫硝,無需補燃換熱升溫,流程簡單無升溫費用,對原有系統基本無影響,且煙氣阻力低、能滿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Nm3/h左右,采用傳統升溫工藝的投資約為1300-1400萬元,每年升溫成本約為600-800萬元,而采用超低溫脫硝技術整體投資下降15%左右,且無升溫運行成本,大大降低企業的運行成本。

    二.生物質鍋爐行業尾氣脫硝

    生物質鍋爐行業尾氣排放指標概況

    生物質的鍋爐燃料種類多、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的尾氣溫度類似,也在130~150℃左右?,F行SNCR脫硝技術可以滿足出口尾氣中NOx含量200mg/Nm3的標準,現在生物質鍋爐排放標準按火電行業排放標準執行,要求NOx排放在100 mg/Nm3甚至更低至50 mg/Nm3,因此生物質鍋爐提標改造增設脫硫及SCR脫硝裝置已經勢在必行

    生物質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,經過干法脫硫除塵后進SCR脫硝系統,該工藝需要對鍋爐長周期停車改造,需改造除塵器,工程量較大,且煙氣經過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,每年升溫成本超過一千萬元。

    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行脫硝,無需補燃換熱升溫,流程簡單無升溫費用,對原有系統基本無影響,實現“超低排放”且長期穩定,還可達到節能減排要求。

    三.工業窯爐行業尾氣脫硝

    工業窯爐行業尾氣排放標準及概況

    工業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年水泥產量為23.8億噸,NOx排放量200萬噸左右,碳排放量13.75億噸。2020年玻璃產量約2500萬噸左右,NOx排放量15萬噸左右,碳排放量3000萬噸。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保排放指標進行整治,為了應對提標改造,需要對窯爐出口的NOx進一步脫除。

    超低溫催化劑的優勢特點

    工業窯爐為了更好的熱量回收,排煙溫度基本都在120~180℃。針對工業窯爐煙氣的治理,核心問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,降低了升溫能耗,提高了熱量利用率,減少了碳排放,在滿足NOx含量50mg/Nm3超低排放的同時也控制了氨逃逸,流程簡單,對原有窯爐裝置無影響,為企業提供一個選擇。

    四.燃氣鍋爐行業尾氣脫硝

    燃氣鍋爐行業尾氣排放標準及概況

    目前天然氣鍋爐,功能以供熱為主,產蒸汽及發電為輔,天然氣公認為潔凈能源,前期認為鍋爐不需要環保尾氣治理設施,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,目前的主要技術為低氮燃燒技術,也就是把燃燒嘴改成低氮燃燒器,基本滿足尾氣中NOx含量30 mg/Nm3排放標準。低氮燃燒技術以控制燃燒溫度及氧含量來達到抑制氮氧化物產生并控制煙氣中氮氧化物數值的目的,這種情況下,會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,鍋爐產同樣蒸汽情況下每年會多消耗近300萬元的天然氣,是不經濟的,同時也和現在的雙碳政策(“碳達峰、碳中和”)相違背。

    超低溫脫硝技術優勢

    此類鍋爐蒸噸能力偏小,設計結構緊湊,熱效率高,排煙溫度一般在120-150℃之間,鍋爐中間無法取氣,現有180℃的SCR脫硝工藝無法滿足,超低溫脫硝在鍋爐出口處直接設置,流程簡單,滿足尾氣排放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的問世,填補了該市場的空白,給企業及各行業增加了一個選擇,不僅可以有效的解決目前低溫煙氣的氮氧化物治理問題,同時節省了大量能源,為企業節省了生產成本,也是落實國家提出的“碳達峰,碳中和”目標一個具體實踐,技術優勢明顯,市場潛力巨大。

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