国家绿色低碳先进技术成果 |（二十三）水泥窑烟气中低温选择性催化还原法脱硝技术

　　导语：为更好推动科技成果转化和产业化应用，落实《关于构建市场导向的绿色技术创新体系的指导意见》，加速绿色低碳技术升级，科技部社发司委托中国环境保护产业协会组织编制了《国家绿色低碳先进技术成果目录》，并于2023年9月11日正式公布。为持续宣传推广《国家绿色低碳先进技术成果目录》成果，引导绿色低碳技术发展，我会将陆续在官微推送目录成果信息，敬请关注。
 

 

　　01.技术名称
 

　　水泥窑烟气中低温选择性催化还原法脱硝技术
 

　　02.适用范围
 

　　建材行业窑炉烟气脱硝。
 

　　03.技术内容
 

　　技术原理
 

　　该技术基于国际上已运行电力和其他工业窑炉的应用经验，综合了水泥生产工艺技术特点及相关国家标准，提出在水泥窑尾余热锅炉出口布置SCR反应器的技术路线，既可以满足催化剂运行需求，又不影响余热发电效率和水泥企业生产能耗；基于传统钒基催化剂体系稳定性高的优势，通过稀土耦合、载体改性和活性物种调控技术调整催化剂表面酸碱性和氧化还原性，提高其在180℃~250℃范围内的脱硝活性和抗中毒性；开发蜂窝状中低温催化剂成型技术，并通过技术集成实现规模化生产。催化剂适用烟气温度180℃～250℃，耐受碱性粉尘浓度10g/m3～80g/m3(O2含量10%)，NOx处理能力2200mg/m2。技术路线如图1所示。
 

图 1 水泥窑炉中低温复杂烟气 SCR 脱硝技术路线图
 

　　主要创新点
 

　　(1)研究探明了催化剂组成、结构及性能的相互关系，优化设计了催化剂的化学组成和物理结构，成功研发了稀土耦合钒钛体系的中低温SCR脱硝催化剂系列产品，实现了烟气在180℃～250℃窗口温度下脱硝效率大于90%。
 

　　(2)在催化剂体系中引入非金属矿物，调节催化剂孔结构和表面状态，同时减少窑尾锅炉(SP锅炉)回灰和硫酸氢氨在催化剂表面的沉积附着，提高催化剂耐磨性、抗粉尘堵塞和使用寿命。
 

　　(3)开发了SCR脱硝催化剂干燥防腐一体化技术、智能焙烧升温控制技术、标准模块化装配的成套制备工艺技术，解决了中低温催化剂的高效制备难题，实现了工业化规模生产。催化剂各项性能指标优于国家相关标准要求。
 

　　(4)开发设计了中低温烟气SCR水泥窑炉脱硝工艺技术及装备，建成了国内外首台套水泥窑炉烟气中低温SCR脱硝反应器及其系统。
 

　　04.污染治理或环境修复效果
 

　　脱硝效率≥90%，催化剂化学寿命超过24000h，机械寿命超过30000h。
 

　　05.技术示范情况
 

　　该技术成果目前已在山西晋城合聚山水、河北鼎星水泥、石家庄中通建材、峨胜水泥等数十条新型干法水泥熟料生产线推广应用，其中有8个项目已建成，均能够将窑尾NOx浓度控制在50mg/m3(或35mg/m3)以下。
 

　　山西晋城合聚山水5000t/d生产线中低温SCR脱硝工程于2022年5月投运，一直稳定运行。该项目烟气温度180℃～220℃，自投运后窑尾烟囱NOx排放浓度≤45mg/m3，氨逃逸≤5mg/m3；吨熟料氨水耗量<1.8kg/tcl，运行增加的吨熟料电耗<2.5kW·h。
 

　　06.投资估算
 

　　以一条5000t/d水泥生产线为例，将SCR反应器布置在窑尾余热锅炉后，催化剂用量约240m3，总投资约2500万元，其中设备和材料费约1900万元，建筑安装费500万元。
 

　　07.投资回收期
 

　　按国际上NOx排污权交易核算，静态投资回收期1年。
 

　　08. 技术成果转化推广前景
 

　　我国每年熟料产量约15亿吨，若该技术达到10%的推广率，每年可减少NOx排放约16万t；若实现50%的推广率，每年可减排NOx约80万t。同时，该技术在氨氮比≤1的条件下运行即可达到较高的脱硝率，可大量减少氨水等还原剂使用量，推广应用前景好。