脱硝催化剂系列 | 水泥窑SCR脱硝催化剂技术难点分析

据统计，2019年全国水泥累计产量为 23.3亿吨，水泥行业NOx排放约占全国NOx排放总量的10%～12%，是继火电和机动车之后的第三大污染源。随着部分省市相继出台了超低排放标准，各省市氮氧化物排放标准从150mg/m?到50mg/m?均有涵盖，超低排放改造成为必然的趋势。

选择性催化还原技术

选择性催化还原技术(SCR)的脱硝效率可达90%以上，被广泛使用于工业烟气氮氧化物治理，可满足水泥行业超低排放的需求，其核心为脱硝催化剂。

水泥窑烟气特点

1、粉尘含量高

烟气中粉尘浓度达80-120 g/Nm3。

2、硫含量波动大

由于燃料及矿源差异，工况硫含量差异大，SO2浓度能达1000mg/Nm3以上。

3、重金属含量高

烟尘中含Cr、Hg、Pb、As、Tl等重金属元素，部分元素含量远高于电力行业。

4、粉尘粒径小且分布集中，黏度大

小于10μm的颗粒约占75~90%。

5、成分复杂

粉尘中富含碱/碱土金属氧化物、Si、Al、Fe等元素化合物，垃圾/固废掺烧导致粉尘组成更加复杂。

SCR技术应用难点

1、 催化剂堵塞/磨损

水泥窑尾烟气中粉尘含量极高，可达80-120g/Nm3,同时飞灰粒径小，导致粉尘粘性大；粘附性强。极易吸附在催化剂表面，形成反应隔绝层，造成活性下降。

水泥窑尾烟气中粉尘含量极高，在高尘烟气冲刷下催化剂迎风端易磨损，使催化剂失去机械性能，直接失去使用性。

2、 CaSO4覆盖

Ca成分与SO3/SO2反应生成的CaSO4，造成催化剂微孔的堵塞是催化剂性能下降的主要原因。

中毒过程：CaO首先表面沉积，由于在催化剂表面有活性物质催化氧化SO2生成SO3，浓度相对较高，为快速反应。生成的CaSO4的体积会膨胀14%左右，遮蔽反应活性位。

3、 重金属/碱金属中毒

水泥窑灰中含有大量的Ca成分及少量的 K、Na等碱金属，这些物质会毒害催化剂表面的活性位，使催化剂失活。

 水泥窑灰中重金属含量高（Cr、Pb、Hg、As、Tl），重金属易在催化剂中富集，遮蔽活性活性，阻断反应进行。

4、 吹灰系统

普遍采用声波清灰器或蒸汽吹灰器（常用耙式清灰器）灰处理。德国蒂森克虏伯得益于其先进的除尘清灰设施，普遍采用高温高尘SCR脱硝技术。为提高我国高尘SCR应用的普适性，清灰除尘技术方面还有待提升。

耐碱SCR脱硝催化剂

多年来，元琛科技始终坚持以科技创新引领产业发展，从催化剂“质构-能效”关系出发，结合水泥窑烟气工况，引入具有多酸性位点的第三金属，增加酸性位点密度和数量，研制出了特种功能催化剂——耐碱SCR脱硝催化剂。

水泥脱硝工艺可分为低温脱硝和高温脱硝。低温脱硝时，通过多技术协同抑制SO2转化，保障产品能够在170-380℃之间具有较高活性和稳定性；高温脱硝时高硫尘对催化剂耐磨损能力和抗碱金属能力要求高。

元琛科技9孔耐碱SCR脱硝催化剂，能用于含尘量100g/Nm3的工况。且针对催化剂耐磨性能采用了特殊工艺处理，从本质上提高催化剂的强度和抗耐磨性能。

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