【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】在習(xí)總書記生態(tài)文明思想和兩山理念的引領(lǐng)下，國家對環(huán)保的要求已提升到滿足人民日益增長的美好生活對青山碧水藍(lán)天的需求。水泥行業(yè)作為氮氧化物排放的第三大戶，排放標(biāo)準(zhǔn)提升成為必然趨勢，水泥工業(yè)的大氣污染物防治也將開啟一個全新的階段，特別是進(jìn)入國家“十四五”規(guī)劃后，對水泥工業(yè)的大氣污染防治提出了更高要求，從粗放型的總量治污轉(zhuǎn)向精準(zhǔn)型、協(xié)同型治污。

2020年7月，國家生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《重污染天氣重點行業(yè)應(yīng)急減排技術(shù)指南（2020年修訂版）》，《技術(shù)指南》第十五條內(nèi)容指出對水泥行業(yè)各工序的指導(dǎo)性治理要求，同時企業(yè)應(yīng)按照要求進(jìn)行行業(yè)績效等級評估，若水泥企業(yè)符合A級企業(yè)績效要求，則可自主安排減排措施和生產(chǎn)，可享受錯峰豁免。A級企業(yè)指標(biāo)：顆粒物≤10 mg/Nm3、二氧化硫≤35 mg/Nm3、氮氧化物（NOx）≤50 mg/Nm3、氨逃逸≤5 mg/Nm3，脫硝氨水耗量＜4 kg/噸熟料。

2022年4月，中國水泥協(xié)會發(fā)布了《水泥工業(yè)大氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)》（T/CCAS 022-2022），要求水泥窯尾煙氣排放顆粒物≤10 mg/Nm3、二氧化硫≤50 mg/Nm3、氮氧化物（NOx）≤100 mg/Nm3、氨逃逸≤8 mg/Nm3。

2024年1月19日，國家生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)實施水泥行業(yè)超低排放的意見的通知》，通知中要求到2025年底前，重點區(qū)域水泥熟料生產(chǎn)企業(yè)超低排放改造取得明顯進(jìn)展，2028年底前，重點區(qū)域水泥熟料生產(chǎn)企業(yè)基本完成改造。通知要求在基準(zhǔn)含氧量10%的條件下，水泥窯及窯尾余熱利用系統(tǒng)煙氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度小時均值分別不高于10、35、50 mg/m3。《意見》要求采取有效措施控制氨逃逸，脫硝氨水消耗量小于3.5 kg/t熟料（基于20%的氨水濃度折算）。

另外，十余個省份也相繼出臺了水泥行業(yè)超低排放改造的文件，并規(guī)定限期完成改造。

但由于電石渣制水泥煙氣的復(fù)雜性、特殊性以及改造裝置布置的局限性，使得電石渣制水泥煙氣污染物（主要指氮氧化物和氨逃逸）治理難度大、穩(wěn)定性控制難。

其改造難度主要體現(xiàn)在以下幾點：

（一）、電石渣制制水泥煙氣具有成分多、易波動等特點，干擾性強。大多數(shù)電石渣制水泥企業(yè)在生產(chǎn)過程中，不僅僅使用電石渣作為原料，還會摻加凈化灰、化工污泥等，這使得煙氣成分多且復(fù)雜。如煙氣中除了氮氧化物、二氧化硫、顆粒物等常規(guī)污染物，還含硅烷、單氰胺、雙氰胺及磷化氫、砷化氫等特殊成分，這些煙氣成分均具有一定的還原性，有的還原性還比較強，如SiH4、PH3等，會和原還原劑（NH3）產(chǎn)生競爭吸附，從而部分取代NH3參與反應(yīng)；另外煙氣中的有些成分，如重金屬（As、Pb等）、堿土金屬（Ca、Mg）以及煙氣中的硫化物、氯化物等，會致使催化劑中毒，從而導(dǎo)致失活，縮短催化劑的化學(xué)壽命，甚至失去效率。

（二）、電石渣制水泥煙氣具有氨峰值高、峰谷差異大等特點，氨逃逸達(dá)標(biāo)治理難度大。電石渣在烘干過程會釋放出大量的氨氣，少則幾十毫克/立方米，多則近千毫克/立方米，且在負(fù)荷、工藝配方及電石渣批次等變化時會產(chǎn)生較大波動，這些都使得氨逃逸達(dá)標(biāo)難度極大。

（三）、電石渣制水泥煙氣濕度高，脫硝影響大。干法電石渣煙氣濕度約為14~19%，濕法電石渣煙氣濕度約為25~35%。煙氣中濕度高，使得水蒸氣搶占催化劑活性點位導(dǎo)致催化劑活性下降從而影響脫硝效率，脫硝難度大。

（四）、改造位置選擇的局限性。因電石渣制水泥的生產(chǎn)工藝和傳統(tǒng)石灰石水泥差異較大，一些適用于石灰石水泥的超低排放改造技術(shù)在電石渣制水泥產(chǎn)線上并不適用，如：電石渣制水泥C1口排煙溫度高（480℃~580℃），此溫度下易使中高溫脫硝催化劑快速板結(jié)，喪失脫硝效率，因此C1口不適合布置脫硝裝置；而余熱鍋爐或高溫風(fēng)機后因無法解決電石渣烘干過程釋放的氨，也不適合布置，因此排除上述不適宜的改造位置，剩下唯有大布袋和尾排風(fēng)機之間才有可能使氮氧化物達(dá)標(biāo)和氨逃逸均能達(dá)標(biāo)排放的可選位置，因此可選位置極少，技術(shù)要求苛刻。

綜合上述因素，對于電石渣制水泥產(chǎn)線，采用布置在大布袋后的低溫低塵SCR脫硝技術(shù)是唯一可選的技術(shù)路線。

低溫低塵SCR脫硝技術(shù)由兩部分構(gòu)成：氨氮協(xié)同治理及過量氨治理。其技術(shù)原理如下：

（一）、氮氧化物協(xié)同治理氨逃逸技術(shù)

采用低溫SCR脫硝工藝，利用還原劑（NH3）在催化劑作用下有選擇性地與煙氣中的氮氧化物（NOx）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生為氮氣（N2）和水（H2O）。

其主要反應(yīng)方程式如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O （1）

4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O （2）

4NH3+6NO→5N2+6H2O （3）

8NH3+6NO2→7N2+12H2O （4）

（二）、過量氨治理技術(shù)

當(dāng)煙氣中氨含量超過氮氧化物反應(yīng)所需匹配的量，煙氣中已無更多的NOx與NH3反應(yīng)，就須往分解爐中噴入上海瀚昱自主研發(fā)的高效增氮劑，提高煙氣中NOx濃度，使之與NH3發(fā)生反應(yīng)從而消耗掉過量的NH3，使氨逃逸達(dá)標(biāo)排放。高效增氮劑為復(fù)合試劑，除主劑外，還含三種助劑（緩蝕劑、活性劑、緩釋劑）。根據(jù)主劑的理化性質(zhì)，遇熱會分解放出二氧化氮（NO2），能瞬時提高SCR入口煙氣中的氮氧化物濃度。

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含NO2煙氣進(jìn)入SCR反應(yīng)器，氨作為還原劑與NO2反應(yīng)，從而達(dá)到脫除氨氣的目的。

該技術(shù)與酸洗法、活性炭吸附法、水洗滌法等技術(shù)相比，具有如下顯著優(yōu)勢：

（1）、反應(yīng)迅速，氨逃逸值達(dá)標(biāo)穩(wěn)定性好。當(dāng)出口氨逃逸值出現(xiàn)上升趨勢到設(shè)定值，自控系統(tǒng)做出反應(yīng)，啟動高效增氮劑噴射系統(tǒng)，瞬時提升反應(yīng)器入口氮氧化物濃度，使氨氮摩爾比趨于平衡。

（2）、反應(yīng)物潔凈，無二次污染，且無反應(yīng)生成物處置。通過SCR系統(tǒng)，氨和氮氧化物反應(yīng)生成潔凈的氮氣和水，對環(huán)境友好。

（3）、運維成本低。只有當(dāng)氨逃逸值上升到設(shè)定值時，才會啟動高效增氮劑噴射系統(tǒng)，不會過度運行。

（4）、對水泥品質(zhì)沒有影響。高效增氮劑熱解后的金屬氧化物為水泥熟料所需的元素，且數(shù)量極少，另兩種生成物為NO2和氧氣。

綜合上述因素可得出，低溫低塵SCR脫硝技術(shù)無論是在項目投資、氨氮協(xié)同減排、運維成本，還是在過量氨的達(dá)標(biāo)治理等諸多方面都有著明顯的優(yōu)勢。而該技術(shù)最為關(guān)鍵就是“如何解決低溫下催化劑的活性能力”。上海瀚昱環(huán)保材料有限公司研發(fā)團隊在劉教授帶領(lǐng)下通過多年刻苦攻關(guān)，成功解決了低溫（≥120℃）煙氣條件下催化劑的活性問題和抗中毒問題，并已將該技術(shù)應(yīng)用于中石化長城能源化工（寧夏）有限公司100萬噸/年電石渣制水泥超低排放項目，成為國內(nèi)氮氧化物和氨逃逸均達(dá)標(biāo)的電石渣制水泥產(chǎn)線。

該超低排放改造項目于2022年8月開工建設(shè)，2022年12月項目竣工，同期開始調(diào)試并正式投運。截止到目前，已運行一年半時間。運行期間，在不同產(chǎn)能負(fù)荷及不同原料配比及摻加凈化灰、污泥等的工況下，超低排放裝置運行穩(wěn)定，出口NOx及氨逃逸均滿足超低排放要求，得到各級環(huán)保部門的肯定。

總結(jié)寧夏能化一年半多的運行情況，低溫低塵SCR技術(shù)具有如下特點：

（一）、節(jié)能型減排。對即將排入大氣的煙氣利用其自身剩余熱量進(jìn)行減排，不僅余熱得到充分利用，又產(chǎn)生環(huán)保效益。

（二）、低溫（150℃）SCR脫硝。采用具有稀土基復(fù)合過渡族金屬作為活性組分進(jìn)行脫硝，具有低溫下活性值高、抗中毒能力強等優(yōu)點。

（三）、未影響熟料生產(chǎn)線運行。整套裝置布置在布袋除塵器與尾排風(fēng)機之間，后續(xù)已無生產(chǎn)設(shè)備，正常生產(chǎn)不受干擾。

（四）、利用高效增氮劑解決過量氨，確保氨逃逸達(dá)標(biāo)排放。當(dāng)煙氣中的氮氧化物無法匹配超量氨，通過噴入高效增氮劑，增加氮氧化物濃度，使氨氮摩爾比得到平衡，保證氨逃逸達(dá)標(biāo)排放。

該技術(shù)為企業(yè)取得的效益也頗為豐碩。不但產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益，同時作為特大型央企，也體現(xiàn)出了社會責(zé)任擔(dān)當(dāng)，樹立了良好的企業(yè)形象。

（一）、經(jīng)濟效益。SCR脫硝系統(tǒng)利用電石渣烘干釋放的免費氨作為還原劑加以利用，一年半節(jié)約氨水購買費用約700萬元；

（二）、環(huán)保效益。通過采用SCR低溫低塵技術(shù)進(jìn)行改造后，減少氮氧化物排放超過62萬噸，減少氨逃逸排放75萬噸，為改善環(huán)境做出實實在在的貢獻(xiàn)。

（三）、運維效益。低溫SCR系統(tǒng)后面已無生產(chǎn)設(shè)備，截止至目前沒有發(fā)生一起因SCR系統(tǒng)影響生產(chǎn)的事件。

上海瀚昱的低溫低塵SCR脫硝技術(shù)解決了當(dāng)前困擾電石渣水泥熟料生產(chǎn)企業(yè)的排放達(dá)標(biāo)難題，相信其將助力更多電石渣制水泥產(chǎn)線完成超低排放改造，讓越來越多的企業(yè)從瀚昱的先進(jìn)技術(shù)手段中受益。

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