一、概述

新型低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)是在傳統(tǒng)SCR技術(shù)的基礎(chǔ)上研究開發(fā)的一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)脫硝技術(shù)。

目前應(yīng)用zui廣也zui有效的煙氣脫硝技術(shù)是NH₃選擇性催化還原NOx技術(shù)（SCR）。作為SCR法的核心-催化劑則成為達(dá)到氮氧化物減排指標(biāo)的關(guān)鍵，目前普遍使用的商用催化劑體系為鈦基釩系催化劑（V₂O₅-WO₃/TiO₂），其活性溫度窗口較高（320～420℃），需要將SCR裝置安裝在空氣預(yù)熱器之前和省煤器之后，利用煙氣自身溫度才能達(dá)到該溫度區(qū)域，且此處存在的高濃度的粉塵和SO₂，容易引起催化劑中毒和減少使用壽命。限制SCR技術(shù)推廣的主要瓶頸在于反應(yīng)溫度要求相對較高，使得脫硝過程耗能較大，相應(yīng)工程投資成本較大。

為了克服以上的缺點(diǎn)，襄陽先天下環(huán)保設(shè)備有限公司與國家煙氣脫硫工程技術(shù)研究中心聯(lián)合研發(fā)出低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)，經(jīng)過長時(shí)間反復(fù)的小試和中試研究，并通過在浙江某玻璃企業(yè)爐窯系統(tǒng)煙氣和內(nèi)蒙某焦化廠焦化煙氣的中試，完善了工藝技術(shù)，并取得大量的工業(yè)化數(shù)據(jù)，試驗(yàn)表明該技術(shù)可很好的完成低溫條件下的煙氣脫硝任務(wù)，已經(jīng)具備了工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)和條件。目前我公司正在積極尋求工業(yè)化應(yīng)用的實(shí)施機(jī)會(huì)。
二、新型低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)原理

新型低溫SCR煙氣脫硝設(shè)備是在傳統(tǒng)SCR技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化得到的，技術(shù)原理與其相同，主要是在催化劑的作用下，以NH₃作為還原劑，有選擇性的與煙氣中的NOx反應(yīng)并生成無毒無污染的N₂和H₂O。還原劑還可以是碳?xì)浠衔?/span>(如甲烷、丙烷等)、氨、尿素等。以NH₃為還原劑為例，反應(yīng)式如下：

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O      （1-1）

4NH₃+2NO₂+O₂→3N₂+6H₂O     （1-2）

8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O       （1-3）

低溫SCR煙氣脫硝設(shè)備的技術(shù)*突破是低溫催化，不同于傳統(tǒng)的釩系催化劑高達(dá)400℃的起燃溫度，新型催化法所用的催化劑在120℃即可具備良好的活性，其適用溫度窗口為90~200℃。

表1 煙氣脫硝前需滿足指標(biāo)

    新型的工藝流程圖如圖1所示，待處理煙氣首先由風(fēng)機(jī)送入預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行除塵、調(diào)質(zhì)，使煙氣的溫度、塵濃度、水分、氧和SO₂濃度等指標(biāo)滿足脫硝工藝要求（表1），然后進(jìn)入脫硝塔，而作為還原劑的NH₃有氨儲罐直接由塔頂噴入，與煙氣混合。脫硝塔中裝填整體或者散裝的催化劑，煙氣經(jīng)布?xì)夤艿肋M(jìn)入脫硝區(qū)，經(jīng)過催化劑層時(shí)，煙氣中的NO、O₂、NH₃充分基礎(chǔ)，在催化劑的催化作用下，NO被還原成N₂和H₂O，通過床層后的煙氣直接達(dá)標(biāo)排放。

脫硝催化劑的使用壽命一般為3-5年，催化劑失活后，需要進(jìn)行更換，而失活的催化劑可以返廠進(jìn)行再生及二次活化，循環(huán)使用。

整個(gè)系統(tǒng)由煙氣收集部分、預(yù)處理部分、脫硝部分、氨源部分組成。煙氣收集部分主要煙氣管道、閥門、風(fēng)機(jī)、煙囪組成；預(yù)處理部分主要由除塵器、 調(diào)質(zhì)塔等組成，脫硝部分主要設(shè)備為脫硝塔（包括催化劑）；氨源部分主要是液氨儲槽、蒸發(fā)設(shè)備及緩沖設(shè)備組成。

三、的技術(shù)特點(diǎn)

變高溫催化氧化為低溫催化氧化，將活性炭的吸附功能和催化劑的催化功能有效結(jié)合，成功破解了低溫催化這個(gè)技術(shù)難關(guān)。

（1）脫硝效率可達(dá) 80%以上，工程實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)了85%的脫硝效率；

（2）適應(yīng)性強(qiáng)，可以很好地適應(yīng)煙氣煙氣量波動(dòng)以及煙氣溫度在90-200℃ 變化的大范圍波動(dòng)情況；

（3）經(jīng)濟(jì)效益高，采用活性炭為催化劑載體，相比于鈦基催化劑，從源頭上降低了成本，催化劑制備工藝以高效簡便為原則，制備手段相對簡化，使得催化劑的供應(yīng)實(shí)現(xiàn)*連續(xù)性，同時(shí)反應(yīng)溫度的降低又大大減小了運(yùn)行成本。

（4）無二次污染物產(chǎn)生，符合國家關(guān)于綠色生產(chǎn)的相關(guān)法律法規(guī)。

（5）配合煙氣脫硫技術(shù)使用，解決了傳統(tǒng)催化劑要求反應(yīng)溫度高、抗氧硫中毒能力低、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，符合當(dāng)前環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。

四、工程化應(yīng)用中試

1、固定式裝置中試脫硝

通過一系列實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證，新型低溫SCR脫硝技術(shù)已經(jīng)在小試裝置上取得了成功，得到了大量的數(shù)據(jù)和結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，利用自主研制并搭建的固定式低溫脫硝中試裝置，對低溫SCR脫硝工藝進(jìn)行了驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)主要參數(shù)如下表所示：

表2 低溫SCR脫硝中試實(shí)驗(yàn)參數(shù)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在120℃時(shí)，中試脫硝效率約73%，150℃時(shí)，脫硝效率升高到80%以上，出口NO濃度約200mg/Nm³，已經(jīng)達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)反應(yīng)溫度提高到180℃時(shí)，脫硝效率超過87%，出口濃度約130mg/Nm³，低于絕大部分大氣排污行業(yè)國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

2、移動(dòng)式裝置聯(lián)合脫硫脫硝中試

2.1 玻璃爐窯煙氣低溫SCR脫硝中試

利用移動(dòng)式車載脫硫和脫硝裝置，在某玻璃集團(tuán)玻璃窯爐煙氣條件下，進(jìn)行了聯(lián)合脫硫脫硝中試測試。窯爐煙氣特點(diǎn)是：SO₂和NO濃度高，波動(dòng)范圍很大，煙氣溫度較低，氧含量較高。針對窯爐煙氣進(jìn)行的聯(lián)合脫硫脫硝中試測試，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過200h。

在某玻璃集團(tuán)生產(chǎn)線排放的玻璃窯爐煙氣條件下，進(jìn)行了相關(guān)脫硝性能測試。主要煙氣條件如下表所示：

表3 浙江某玻璃窯爐煙氣參數(shù)

結(jié)果顯示：脫硫工段展現(xiàn)出良好的脫硫性能，在絕大部分時(shí)間里保持了98%以上的脫硫效率，出口濃度低于50mg/Nm³。經(jīng)脫硫后的煙氣進(jìn)入脫硝工段，經(jīng)過優(yōu)化后，脫硝效率保持了長時(shí)間穩(wěn)定，基本在75%~80%之間，出口濃度平均約300mg/Nm³，低于國家對玻璃窯爐煙氣的排放標(biāo)準(zhǔn)（700mg/Nm³）?？傮w脫硝性能優(yōu)異，并且順利經(jīng)過了*專家技術(shù)鑒定。業(yè)主展現(xiàn)出*興趣，正在商談工程化應(yīng)用事宜。

2.1 焦化廠煙氣低溫SCR脫硝中試

2014年6月至8月，在內(nèi)蒙古烏海某焦化廠利用車載式中試裝置進(jìn)行了聯(lián)合脫硫脫硝試驗(yàn)，針對焦化爐煙氣情況，進(jìn)行了長時(shí)間連續(xù)的脫硝試驗(yàn)。可見，工況煉焦尾氣中的氮氧化物濃度有較大波動(dòng)，反應(yīng)器入口NOx濃度范圍為680～1030mg/Nm3。反應(yīng)器出口NOx濃度范圍為50～260mg/Nm3，出口濃度隨入口濃度的增加有所上升，脫硝效率在73～94%范圍內(nèi)，基本穩(wěn)定在83%左右。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明中試所用低溫催化劑適合焦?fàn)t高負(fù)荷運(yùn)行的煉焦尾氣。

• 前景

  一、概述

  新型低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)是在傳統(tǒng)SCR技術(shù)的基礎(chǔ)上研究開發(fā)的一種具有自主知識產(chǎn)權(quán)脫硝技術(shù)。

  目前應(yīng)用zui廣也zui有效的煙氣脫硝技術(shù)是NH₃選擇性催化還原NOx技術(shù)（SCR）。作為SCR法的核心-催化劑則成為達(dá)到氮氧化物減排指標(biāo)的關(guān)鍵，目前普遍使用的商用催化劑體系為鈦基釩系催化劑（V₂O₅-WO₃/TiO₂），其活性溫度窗口較高（320～420℃），需要將SCR裝置安裝在空氣預(yù)熱器之前和省煤器之后，利用煙氣自身溫度才能達(dá)到該溫度區(qū)域，且此處存在的高濃度的粉塵和SO₂，容易引起催化劑中毒和減少使用壽命。限制SCR技術(shù)推廣的主要瓶頸在于反應(yīng)溫度要求相對較高，使得脫硝過程耗能較大，相應(yīng)工程投資成本較大。

  為了克服以上的缺點(diǎn)，襄陽先天下環(huán)保設(shè)備有限公司與國家煙氣脫硫工程技術(shù)研究中心聯(lián)合研發(fā)出低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)，經(jīng)過長時(shí)間反復(fù)的小試和中試研究，并通過在浙江某玻璃企業(yè)爐窯系統(tǒng)煙氣和內(nèi)蒙某焦化廠焦化煙氣的中試，完善了工藝技術(shù)，并取得大量的工業(yè)化數(shù)據(jù)，試驗(yàn)表明該技術(shù)可很好的完成低溫條件下的煙氣脫硝任務(wù)，已經(jīng)具備了工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)和條件。目前我公司正在積極尋求工業(yè)化應(yīng)用的實(shí)施機(jī)會(huì)。
  二、新型低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)原理

  新型低溫脫硝技術(shù)是在傳統(tǒng)SCR技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化得到的，技術(shù)原理與其相同，主要是在催化劑的作用下，以NH₃作為還原劑，有選擇性的與煙氣中的NOx反應(yīng)并生成無毒無污染的N₂和H₂O。還原劑還可以是碳?xì)浠衔?/span>(如甲烷、丙烷等)、氨、尿素等。以NH₃為還原劑為例，反應(yīng)式如下：

  4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O      （1-1）

  4NH₃+2NO₂+O₂→3N₂+6H₂O     （1-2）

  8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O       （1-3）

  新型低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)的*突破是低溫催化，不同于傳統(tǒng)的釩系催化劑高達(dá)400℃的起燃溫度，新型催化法所用的催化劑在120℃即可具備良好的活性，其適用溫度窗口為90~200℃。

  表1 煙氣脫硝前需滿足指標(biāo)

  序號	項(xiàng)目	窗口	影響因素
  1	溫度	120-180℃	溫度過低無法達(dá)到催化效果，過高影響吸附效果
  2	濕度	<5%	水蒸氣含量過高催化劑容易中毒
  3	氧氣	3-10%	濃度過低影響脫硝效率
  4	粉塵濃度	＜50mg/Nm3	過高將堵塞床層，增加系統(tǒng)阻力并影響脫硫效率和成品酸品質(zhì)
  5	SO2濃度	＜100mg/Nm3	過高將與還原劑反應(yīng)，反應(yīng)生成物堵塞床層，同時(shí)使催化劑中毒

      新型低溫脫硝技術(shù)的工藝流程圖如圖1所示，待處理煙氣首先由風(fēng)機(jī)送入預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行除塵、調(diào)質(zhì)，使煙氣的溫度、塵濃度、水分、氧和SO₂濃度等指標(biāo)滿足脫硝工藝要求（表1），然后進(jìn)入脫硝塔，而作為還原劑的NH₃有氨儲罐直接由塔頂噴入，與煙氣混合。脫硝塔中裝填整體或者散裝的催化劑，煙氣經(jīng)布?xì)夤艿肋M(jìn)入脫硝區(qū)，經(jīng)過催化劑層時(shí)，煙氣中的NO、O₂、NH₃充分基礎(chǔ)，在催化劑的催化作用下，NO被還原成N₂和H₂O，通過床層后的煙氣直接達(dá)標(biāo)排放。

  脫硝催化劑的使用壽命一般為3-5年，催化劑失活后，需要進(jìn)行更換，而失活的催化劑可以返廠進(jìn)行再生及二次活化，循環(huán)使用。

  整個(gè)系統(tǒng)由煙氣收集部分、預(yù)處理部分、脫硝部分、氨源部分組成。煙氣收集部分主要煙氣管道、閥門、風(fēng)機(jī)、煙囪組成；預(yù)處理部分主要由除塵器、 調(diào)質(zhì)塔等組成，脫硝部分主要設(shè)備為脫硝塔（包括催化劑）；氨源部分主要是液氨儲槽、蒸發(fā)設(shè)備及緩沖設(shè)備組成。

  三、技術(shù)特點(diǎn)

  變高溫催化氧化為低溫催化氧化，將活性炭的吸附功能和催化劑的催化功能有效結(jié)合，成功破解了低溫催化這個(gè)技術(shù)難關(guān)。

  （1）脫硝效率可達(dá) 80%以上，工程實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)了85%的脫硝效率；

  （2）適應(yīng)性強(qiáng)，可以很好地適應(yīng)煙氣煙氣量波動(dòng)以及煙氣溫度在90-200℃ 變化的大范圍波動(dòng)情況；

  （3）經(jīng)濟(jì)效益高，采用活性炭為催化劑載體，相比于鈦基催化劑，從源頭上降低了成本，催化劑制備工藝以高效簡便為原則，制備手段相對簡化，使得催化劑的供應(yīng)實(shí)現(xiàn)*連續(xù)性，同時(shí)反應(yīng)溫度的降低又大大減小了運(yùn)行成本。

  （4）無二次污染物產(chǎn)生，符合國家關(guān)于綠色生產(chǎn)的相關(guān)法律法規(guī)。

  （5）配合煙氣脫硫技術(shù)使用，解決了傳統(tǒng)催化劑要求反應(yīng)溫度高、抗氧硫中毒能力低、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，符合當(dāng)前環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。

  四、工程化應(yīng)用中試

  1、固定式裝置中試脫硝

  通過一系列實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證，新型低溫SCR脫硝技術(shù)已經(jīng)在小試裝置上取得了成功，得到了大量的數(shù)據(jù)和結(jié)論。在此基礎(chǔ)上，利用自主研制并搭建的固定式低溫脫硝中試裝置，對低溫SCR脫硝工藝進(jìn)行了驗(yàn)證。

  實(shí)驗(yàn)主要參數(shù)如下表所示：

  表2 低溫SCR脫硝中試實(shí)驗(yàn)參數(shù)

  煙氣流量（m3/h）	催化劑裝填體積（m3）	空速 （h-1）	NO含量（mg/Nm3）	O2含量 （%）	溫度范圍 （℃）
  40	0.004	10000	1000	5~6	90~180

  
  

  實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在120℃時(shí)，中試脫硝效率約73%，150℃時(shí)，脫硝效率升高到80%以上，出口NO濃度約200mg/Nm³，已經(jīng)達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)反應(yīng)溫度提高到180℃時(shí)，脫硝效率超過87%，出口濃度約130mg/Nm³，低于絕大部分大氣排污行業(yè)國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

  2、移動(dòng)式裝置聯(lián)合脫硫脫硝中試

  2.1 玻璃爐窯煙氣低溫SCR脫硝中試

  利用移動(dòng)式車載脫硫和脫硝裝置，在某玻璃集團(tuán)玻璃窯爐煙氣條件下，進(jìn)行了聯(lián)合脫硫脫硝中試測試。窯爐煙氣特點(diǎn)是：SO₂和NO濃度高，波動(dòng)范圍很大，煙氣溫度較低，氧含量較高。針對窯爐煙氣進(jìn)行的聯(lián)合脫硫脫硝中試測試，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過200h。

  
  

  在某玻璃集團(tuán)生產(chǎn)線排放的玻璃窯爐煙氣條件下，進(jìn)行了相關(guān)脫硝性能測試。主要煙氣條件如下表所示：

  
  

  表3 浙江某玻璃窯爐煙氣參數(shù)

  煙氣流量（m3/h） 空速（h-1） NO濃度（mg/Nm3） SO2濃度（mg/Nm3） O2含量（%） H2O含量（%） 溫度（℃）

  80 5000 1500~2000 1000~4000 9~12 6~10 130~170

  
  

  結(jié)果顯示：脫硫工段展現(xiàn)出良好的脫硫性能，在絕大部分時(shí)間里保持了98%以上的脫硫效率，出口濃度低于50mg/Nm³。經(jīng)脫硫后的煙氣進(jìn)入脫硝工段，經(jīng)過優(yōu)化后，脫硝效率保持了長時(shí)間穩(wěn)定，基本在75%~80%之間，出口濃度平均約300mg/Nm³，低于國家對玻璃窯爐煙氣的排放標(biāo)準(zhǔn)（700mg/Nm³）?？傮w脫硝性能優(yōu)異，并且順利經(jīng)過了*專家技術(shù)鑒定。業(yè)主展現(xiàn)出*興趣，正在商談工程化應(yīng)用事宜。

  2.1 焦化廠煙氣低溫SCR脫硝中試

  2014年6月至8月，在內(nèi)蒙古烏海某焦化廠利用車載式中試裝置進(jìn)行了聯(lián)合脫硫脫硝試驗(yàn)，針對焦化爐煙氣情況，進(jìn)行了長時(shí)間連續(xù)的脫硝試驗(yàn)。可見，工況煉焦尾氣中的氮氧化物濃度有較大波動(dòng)，反應(yīng)器入口NOx濃度范圍為680～1030mg/Nm3。反應(yīng)器出口NOx濃度范圍為50～260mg/Nm3，出口濃度隨入口濃度的增加有所上升，脫硝效率在73～94%范圍內(nèi)，基本穩(wěn)定在83%左右。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明中試所用低溫催化劑適合焦?fàn)t高負(fù)荷運(yùn)行的煉焦尾氣。

• 前景展望

•     目前脫硝市場上，高溫SCR技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位，電力行業(yè)由于煙溫較高，基本上都采取該技術(shù)進(jìn)行脫硝處理，但對于鋼鐵燒結(jié)、焦化、玻璃爐窯等行業(yè)而言，由于尾排煙溫較低，如果采用傳統(tǒng)SCR技術(shù)，對煙氣進(jìn)行再加熱會(huì)使得能耗過大，相比之下，低溫SCR技術(shù)zui大的優(yōu)勢在于反應(yīng)溫度窗口更低，對這些煙氣具有很好的適應(yīng)性和匹配性，可有效解決目前這些行業(yè)工藝選擇困難的問題，解決生產(chǎn)企業(yè)的環(huán)保難題。新型催化法低溫SCR脫硝技術(shù)經(jīng)過多年的研發(fā)和長時(shí)間的中試，工藝技術(shù)已經(jīng)成熟，具備了工業(yè)化的所有條件。

  
  

  展望

    目前脫硝市場上，高溫SCR技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位，電力行業(yè)由于煙溫較高，基本上都采取該技術(shù)進(jìn)行脫硝處理，但對于鋼鐵燒結(jié)、焦化、玻璃爐窯等行業(yè)而言，由于尾排煙溫較低，如果采用傳統(tǒng)SCR技術(shù)，對煙氣進(jìn)行再加熱會(huì)使得能耗過大，相比之下，低溫SCR技術(shù)zui大的優(yōu)勢在于反應(yīng)溫度窗口更低，對這些煙氣具有很好的適應(yīng)性和匹配性，可有效解決目前這些行業(yè)工藝選擇困難的問題，解決生產(chǎn)企業(yè)的環(huán)保難題。新型催化法低溫SCR脫硝技術(shù)經(jīng)過多年的研發(fā)和長時(shí)間的中試，工藝技術(shù)已經(jīng)成熟，具備了工業(yè)化的所有條件。