水泥行业NOx超低排放技术课件

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1、水泥行业NOX超低排放技术刍议,中国水泥协会高级顾问 贾华平,水泥行业NOX超低排放之技术刍议,一，超低排放的演化 二，超低排放的难题 三，现行NOX超低排放技术评述,三，现行NOX超低排放技术评述,由于时间的关系，这里仅根据技术特点，选择一部分有代表性的技术方案作一个简单的评述，井底刍议、仅供参考。 为什么是刍议，各个企业、甚至每条线的环境和工况都不相同，就需要不同的技术共存发展。 不存在哪种技术是最好的，而是哪种技术最适合自己，最适合的才是最好的。这里只谈已经有应用业绩、至少在工业试验上获得验证的技术：,1，以精准喷氨为代表的 上海万澄,目前水泥窑的SNCR 空间上设在分解炉，然而分解炉的

2、温度场不是均匀分布的、而且不是固定不变的。 喷氨脱硝有一个温度窗口，在窗口以外的喷氨不但是无效的，而且会造成氨逃逸、形成氨污染，这就是造成SNCR脱硝效率不高的根本原因。 因此，智能控制精准喷氨就成为提高SNCR效率的有效措施。,1，以精准喷氨为代表的 上海万澄,上海万澄环保科技有限公司，在这方面的研究就取得了突破， 其提出的“智能优化控制+SNCR”技术，经海螺白马山、四川国大、四川德胜三条5000t/d线的实施验证， 均取得了NOX排放浓度稳定控制在低于50mg/m以下的效果。,1，以精准喷氨为代表的 上海万澄,其原理主要是：采用分层级安装可独立控制的喷枪组，利用智能实时优化控制系统对NO

3、x排放进行预测，对生产工况的变化实时跟随， 根据工况及时调整并分别控制氨水的喷射位置及喷射量，从而达到提高脱硝效率、减少氨水用量、降低氨逃逸的目的。,1，以精准喷氨为代表的 上海万澄,中控操作画面截图,1，以精准喷氨为代表的 上海万澄,现场喷氨控制阀集成柜,1，以精准喷氨为代表的 上海万澄,该技术的优点：一次性投资很小，管理维护方便；问题：氨水消耗量较大、运行成本较高，对烧成工况波动较大的生产线难以适应。 比如在某厂进行的6天试验，结果如下： NOx控制在200mg/Nm3时，氨水实际用量为742L/h； NOx控制在100mg/Nm3时，氨水实际用量为1169L/h； NOx控制在50mg/

4、Nm3时，氨水实际用量为1356L/h。,2，多项脱硝措施组合增效的 上海三融,面对NOX排放愈来愈严的要求，采用多项成熟技术的组合增效，不失为一种简单有效的方法，上海三融公司就集合组成了“分级燃烧+SNCR+蒸汽催化燃烧”脱硝技术。该技术试验的厂家比较多，积累了不少经验，为水泥行业脱硝事业作出了积极贡献。 典型的代表是在江苏信宁新型建材有限公司5000t/d线上的试验，以下是试验、改进、优化前后的对比表，和2019年05月10的运行截图。,2，多项脱硝措施组合增效的 上海三融,2，多项脱硝措施组合增效的 上海三融,2，多项脱硝措施组合增效的 上海三融,由以上表和图可见， 该技术的优点：一次性

5、投资较小，管理维护简单； 问题：分料、分煤过于复杂，特别给工况波动时的操作调整带来一定困难，较大的工况波动将影响脱硝效果，氨水消耗量较大、运行成本较高。,3，保留SNCR的高温中尘SCR 西矿环保,西矿环保公司的“SNCR+高温电除尘+SCR”方案，充分利用SNCR的经济性和SCR的高效性， 以高温保证催化剂效率， 以除尘缓解催化剂的堵塞、中毒、磨损问题， 以并用SNCR减轻SCR的负担， 较好的适应了水泥行业的特点，并成功应用于河南登封宏昌的脱硝项目。,3，保留SNCR的高温中尘SCR 西矿环保,宏昌项目投资约4000万元，改造工期约4个月，2018年9月份投运， 系统阻力1000Pa左右，

6、温度降低10左右，原SNCR还原剂消耗量降低。 2018年10月14日通过专家组验收，NOX排放浓度可稳定实现50mg/Nm3以下，脱硝率可达90以上，氨逃逸小于3ppm。,3，保留SNCR的高温中尘SCR 西矿环保,该项目的成功受到了各级政府、以及整个水泥行业的重视。 2019年06月20日，国家生态环境部科技与财务司司长邹首民等，曾亲临现场调研指导。 项目的工艺流程图、宏昌公司现场图如下：,3，保留SNCR的高温中尘SCR 西矿环保,3，保留SNCR的高温中尘SCR 西矿环保,3，保留SNCR的高温中尘SCR 西矿环保,该技术的优点： 高温保证了稳定的脱硝效率， 高温避开了硫酸氢铵的粘结堵

7、塞， 除尘缓解了催化剂的堵塞、中毒问题； 问题：一次性投资较大，催化剂的更换费用较高，催化剂的寿命还有待进一步观察，环节较多管理相对复杂，特别是高温、高空电除尘器的运行维护。,4，高温高尘SCR 蒂森克虏伯,蒂森、克虏伯、伯力鸠斯，这几个都是世界上很牛的公司，现在又组合成一家了，更是牛叉！ 关于水泥行业的高尘特点，他们认为没有问题，高尘反而有利于缓解催化剂中毒；至于堵塞问题，他们有有效的清灰手段。 因此，他们直接采用高温高尘的SCR工艺，据说他们有成熟的经验，在德国的几条线也是这么干的，而且都运行良好。其工艺流程如下图所示：,4，高温高尘SCR 蒂森克虏伯,4，高温高尘SCR 蒂森克虏伯,据介

8、绍，蒂森克虏伯在水泥行业已有13年以上的催化剂脱硝运行经验，其成熟的技术是世界范围内高尘SCR应用最多的解决方案， 多年的经验表明高尘SCR是降低NOX最经济的方案。他们已经掌握了相关的清灰工艺，并在多个工厂得到了验证。 与标准陶瓷蜂窝催化剂相比，公司对催化剂进行了关键改进，大幅增加了催化剂的使用寿命，自2013年8月以来，其所有SCR项目全年运行率都超过了95%。,4，高温高尘SCR 蒂森克虏伯,对于一般的5000t/d生产线，目前为双塔方案，设备采购时间约56个月，现场安装和对接时间约2个月，项目投资在4000万元左右。 该公司正在针对5000t/d线开发单塔方案，下一步采用单塔方案、以及

9、催化剂国产化后，总投资有望降到3000万元左右。,4，高温高尘SCR 蒂森克虏伯,根据他们已有 水泥行业十余条生产线 十几年的运行经验， 大致可以做到2-3年换一层催化剂，一般设计为4层催化剂，一层催化剂基本可以用到10年左右。 当然，催化剂寿命与烟气及粉尘组份有关，具体的使用寿命将根据项目的具体情况提供一个预期的寿命管理。,4，高温高尘SCR 蒂森克虏伯,正是人以类聚，牛人找牛人啊！ 在大家一脸茫然之际，中国水泥最牛的海螺水泥选择了蒂森克虏伯的脱硝技术，而且一干就是两条线。 目前，海螺济宁已经投运，海螺南京即将投运。 济宁海螺的现场图如下：,4，高温高尘SCR 蒂森克虏伯,4，高温高尘SCR

10、 蒂森克虏伯,济宁海螺项目于2019年08月21日投产运行，整个系统阻力不到400Pa，高温风机电耗增加不多。 SNCR已经停用，目前只使用SCR系统，进口NOx浓度在600700mg/Nm3, 出口浓度在5060mg/Nm3，氨水（20%浓度）使用量在600kg/h 左右，氨逃逸稳定在23mg/Nm3 左右。 全面实现了NOX排放100 mg/Nm3，氨逃逸8 mg/Nm3的目标。,4，高温高尘SCR 蒂森克虏伯,需要说明的是，仅管改造的目标是NOX排放100 mg/Nm3，但还是安排了更高目标的试验，短时间运行了几个小时，可以将NOX排放稳定控制在2027mg/Nm3。 该技术的优点：高温

11、保证了稳定的脱硝效率，高温避开了硫酸氢铵的粘结堵塞，系统流程简化方便了管理、减小了维护量； 问题：一次性投资较大，催化剂的更换费用较高，在高尘状态下催化剂的寿命还有待进一步观察。,5，分解炉直喷脱硝剂 南工大,SCR是目前脱硝超低排放技术的顶梁柱，其技术核心是脱硝催化剂。 遗憾的是，目前国内外商用的脱硝催化剂均为V2O5/TiO2体系，而美国、欧盟环境署、中国国家环保部都已将V2O5定为剧毒污染物。 SCR的催化剂不仅在使用中存在堵塞、中毒问题，在已有生产线的改造设计上存在空间布局的困难，而且还存在催化剂老化后的保管、回收问题。,5，分解炉直喷脱硝剂 南工大,南京工业大学材料化学工程国家重点实

12、验室的祝社民团队，在有关部门的同力支持下，毅然另辟蹊径、放弃了SCR技术，转向研发了一种稀土基直喷脱硝剂，而且脱硝性能初步试验达到了国际领先水平。 2014年入选国家鼓励发展的重大环保技术， 2016年被国家三部委指定为钒基催化剂的替代产品， 2017年被环保部评为国际百强环保技术，入选工信部重点新材料首批次应用示范项目。,5，分解炉直喷脱硝剂 南工大,该成果在研发过程中，曾经获得如下财政支持： 在基础研究阶段，获得国家自然科学基金4项，分别是50872052、51172107、21106071、51272105； 在应用研究阶段，获得国家“863”计划专项 2009AA05Z313； 示范工

13、程阶段，获得国家“十二五”科技支撑计划 2012BAE01BO3； 产业化阶段，获得国家发改委新兴产业及产业结构调整专项 发改办产业（2011）1935。,5，分解炉直喷脱硝剂 南工大,鉴于水泥生产中废气含尘浓度高的特点，催化剂载体的堵塞始终是难以逾越的障碍，项目另辟蹊径采用了向分解炉喷射的新方案； 根据停留时间和分散度的需要，在分解炉下部喷入粉状脱硝剂、在分解炉上部喷入液体脱硝剂。 上部喷入的液体脱硝剂，只是比氨水粘稠一些，原有的喷（氨）系统可资利用，不用新建喷入系统，几乎不需要直接投资。,5，分解炉直喷脱硝剂 南工大,项目带头人祝社民介绍： 2018年底，经甘肃某水泥厂、江苏某水泥厂试验表

14、明， 在窑尾NOx为1100PPM的情况下，NOx排放值可稳定控制在50 mg/Nm3以下，甚至更低； 下一步的工作，主要是对脱硝剂喷入点和喷入量进行进一步优化，优化后即可进行全面推广。,5，分解炉直喷脱硝剂 南工大,祝社民做项目初步验收报告,5，分解炉直喷脱硝剂 南工大,祝社民表示，感谢江苏兴宁提供了试验机会，试验效果很好。该生产线为5700t/d熟料线，加入量300400kg/h，在停掉SNCR喷氨后、上下同时喷入该催化剂，能将NOX稳定控制在50mg/Nm3以下。 在利用现有SNCR喷氨设备的情况下，改造费用只有普通SCR改造的1/20；而且不存在催化剂回收问题、更不存在氨逃逸问题；。,

15、5，分解炉直喷脱硝剂 南工大,祝社民表示：与SNCR控制200mg/Nm3相比，根据窑尾废气的NOX含量大小（8001200 mg/Nm3），控制50 mg/Nm3以下的脱硝成本估计增加48元/t熟料。 那么，综合考虑“投资成本+运行成本”与SCR相比，南工大的“分解炉直喷脱硝剂”技术是否具有优势呢？,5，分解炉直喷脱硝剂 南工大,我们设定几个条件比一下看看： 按5000t/d水泥窑脱硝考虑， SCR脱硝的一次性投资按4000万元计算， 现有一年期贷款利率考虑各企业贷款条件在 5.66.0%之间，一年以后按滚动还旧贷新， 设定利率不变。 SCR一次性投资的单位成本构成如下表：,5，分解炉直喷脱

16、硝剂 南工大,5，分解炉直喷脱硝剂 南工大,由此可见， SCR一次性投资的成本并不算高，最高的也不到2元/t熟料。 也就是说，祝社民的脱硝技术，运行成本不得比SCR高出1.7元/t熟料、有的甚至不得高出1.3元/t熟料，否则就没有竞争力了！ 遗憾的是，祝社民的估算它比现有SNCR还要高48元/t熟料。,5，分解炉直喷脱硝剂 南工大,该技术的优点：一次性投资极低，管理维护简单，操作使用方便，运行稳定可靠，不存在氨逃逸，不存在催化剂回收； 问题：主要在于运行成本的大小，初略估计运行成本已经高到难以接受的程度。 但愿随着技术的成熟，运行成本能降到可以接受的程度。,6，回到分级燃烧 洪堡公司,我们再熟悉不过的预分解水泥工艺，实际上就是一种分级燃烧，所以我们对分级燃烧有一种亲切感，这是我们的本质。 在控制MOX排放的初期，我们很自然的又采用了分级燃烧，只是随着排放标准的提高，原有的分级燃烧无法满足脱硝需要的情况下，我们又借鉴其他行业的经验，逐步扩展到SNCR以至SCR， 结