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高源禹
導語：為更好推動科技成果轉化和產業化應用，落實《關于構建市場導向的綠色技術創新體系的指導意見》，加速綠色低碳技術升級，科技部社發司委托中國環境保護產業協會組織編制了《國家綠色低碳先進技術成果目錄》，并于2023年9月11日正式公布。為持續宣傳推廣《國家綠色低碳先進技術成果目錄》成果，引導綠色低碳技術發展，我會將陸續在官微推送目錄成果信息，敬請關注。
大氣污染治理領域
01.技術名稱
水泥窯煙氣中低溫選擇性催化還原法脫硝技術
02.適用范圍
建材行業窯爐煙氣脫硝。
03.技術內容
技術原理
該技術基于國際上已運行電力和其他工業窯爐的應用經驗，綜合了水泥生產工藝技術特點及相關國家標準，提出在水泥窯尾余熱鍋爐出口布置SCR反應器的技術路線，既可以滿足催化劑運行需求，又不影響余熱發電效率和水泥企業生產能耗；基于傳統釩基催化劑體系穩定性高的優勢，通過稀土耦合、載體改性和活性物種調控技術調整催化劑表面酸堿性和氧化還原性，提高其在180℃~250℃范圍內的脫硝活性和抗中毒性；開發蜂窩狀中低溫催化劑成型技術，并通過技術集成實現規模化生產。催化劑適用煙氣溫度180℃～250℃，耐受堿性粉塵濃度10g/m3～80g/m3(O2含量10%)，NOx處理能力2200mg/m2。技術路線如圖1所示。
圖 1 水泥窯爐中低溫復雜煙氣 SCR 脫硝技術路線圖
主要創新點
(1)研究探明了催化劑組成、結構及性能的相互關系，優化設計了催化劑的化學組成和物理結構，成功研發了稀土耦合釩鈦體系的中低溫SCR脫硝催化劑系列產品，實現了煙氣在180℃～250℃窗口溫度下脫硝效率大于90%。
(2)在催化劑體系中引入非金屬礦物，調節催化劑孔結構和表面狀態，同時減少窯尾鍋爐(SP鍋爐)回灰和硫酸氫氨在催化劑表面的沉積附著，提高催化劑耐磨性、抗粉塵堵塞和使用壽命。
(3)開發了SCR脫硝催化劑干燥防腐一體化技術、智能焙燒升溫控制技術、標準模塊化裝配的成套制備工藝技術，解決了中低溫催化劑的高效制備難題，實現了工業化規模生產。催化劑各項性能指標優于國家相關標準要求。
(4)開發設計了中低溫煙氣SCR水泥窯爐脫硝工藝技術及裝備，建成了國內外首臺套水泥窯爐煙氣中低溫SCR脫硝反應器及其系統。
04.污染治理或環境修復效果
脫硝效率≥90%，催化劑化學壽命超過24000h，機械壽命超過30000h。
05.技術示范情況
該技術成果目前已在山西晉城合聚山水、河北鼎星水泥、石家莊中通建材、峨勝水泥等數十條新型干法水泥熟料生產線推廣應用，其中有8個項目已建成，均能夠將窯尾NOx濃度控制在50mg/m3(或35mg/m3)以下。
山西晉城合聚山水5000t/d生產線中低溫SCR脫硝工程于2022年5月投運，一直穩定運行。該項目煙氣溫度180℃～220℃，自投運后窯尾煙囪NOx排放濃度≤45mg/m3，氨逃逸≤5mg/m3；噸熟料氨水耗量<1.8kg/tcl，運行增加的噸熟料電耗<2.5kW·h。
06.投資估算
以一條5000t/d水泥生產線為例，將SCR反應器布置在窯尾余熱鍋爐后，催化劑用量約240m3，總投資約2500萬元，其中設備和材料費約1900萬元，建筑安裝費500萬元。
07.投資回收期
按國際上NOx排污權交易核算，靜態投資回收期1年。
08. 技術成果轉化推廣前景
我國每年熟料產量約15億噸，若該技術達到10%的推廣率，每年可減少NOx排放約16萬t；若實現50%的推廣率，每年可減排NOx約80萬t。同時，該技術在氨氮比≤1的條件下運行即可達到較高的脫硝率，可大量減少氨水等還原劑使用量，推廣應用前景好。
