李俊华：水泥行业超低排放技术应用及面临挑战

  那么，当前水泥行业脱硝技术效果如何？又面临着哪些挑战呢？6月29日，清华⼤学环境学院教授李俊华在由中国水泥网主办的“第四届中国水泥超洁净排放技术交流大会”上以《水泥行业超低排放技术应用及面临挑战》为题带来精彩报告。

  此次报告，李俊华主要从水泥工业烟气污染物排放及标准、水泥行业污染控制工程技术进展和水泥行业超低排放面临挑战三个方面展开。

  一、水泥工业烟气污染物排放及标准

  李俊华首先介绍了当前水泥工业烟气污染物排放治理概况。他表示，国内水泥行业产能大、排放总量大、深度治理技术欠缺。水泥行业超低排放面临严峻挑战。

  而水泥行业污染物地方排放标准日益收紧，部分省市已要求NOx<50mg/Nm3。根据当前的情况，他预测全国水泥氮氧化物预期减排潜力为减排58.52万吨，减排幅度达到68%。

  二、水泥行业污染控制技术及工程案例

  案例1.、高硫烟气深度治理技术在普通水泥的应用

  国内水泥行业首套SCR登封宏昌水泥脱硝超低排放工艺路线：低氮燃烧+SNCR脱硝+高温电除尘器+中温SCR脱硝。

  宏昌水泥（5000t/d生产线）2018年9月投运，通过环保部门和专家组核查。已运行将近3年，开创中国水泥行业超低排放之先河（A级企业）。宏昌水泥2018年9月投运效果<10mg/Nm3、SO2排放浓度<35mg/Nm3、氮氧化物排放浓度<50mg/Nm3、脱硝效率>90%、氨逃逸≤2mg/Nm3。

  案例2、 低硫烟气深度治理技术在特种水泥的应用

  郑州嘉耐特种铝酸盐烟气超低排放工艺路线：低氮燃烧+SNCR脱硝+干法脱硫+袋除尘+中低温SCR脱硝。

  长兴南方水泥5000t/d熟料窑中低温SCR脱硝示范工程采用中尘中低温SCR脱硝技术， 于2020年3月开工，并于7月底开始调试运行。实现烟气氮氧化物排放≤50mg/Nm3。

  案例3、协同处理固废烟气SCR脱硝示范工程

  武安新峰2500t/d+2×5000t/d水泥熟料生产线SCR脱硝超低排放工程，三条线均 “高温电除尘器+SCR脱硝一体化技术”。2#、3#线生产线规模为2×5000t/d，承担每天协同处置生活垃圾800t/d。SCR脱硝工程2019年11月20日投运，脱硝出口NOx稳定控制在50mg/Nm3以内， 氨逃逸<3.5mg/Nm3。

  协同处理固废对烟气SCR脱硝后副产物影响：

  窑尾设施对多环芳烃PAHs转化和去除的影响：烟气经过袋式除尘器（从P3至P4）时，在超细过滤作用下，颗粒相PAHs去除率达到95%，气相PAHs去除率为67%；侧线NH3-SCR试验系统（从S1至S2）对气相PAHs有较好的去除作用（约63%),但对颗粒相PAHs去除作用不明显（仅5%）。

  三、水泥行业超低排放面临挑战

  李俊华指出，目前，水泥工业烟气SCR脱硝技术急需解决的是水泥催化剂低温段活性、堵塞、机械强度和复杂烟气成分的中毒问题。对于如何解决上述四个问题，他给出了以下解决方法：

  1、如何提高低温段脱硝催化活性？ 他提出脱硝双活性中心理论，其中氧化还原性是保证低温活性的关键。提出过渡金属协同稀土元素作用思路，突破低温高效脱硝技术瓶颈。

  锰掺杂Sn、Ce催化剂

  MnOx-SnO2-CeO2催化剂具有优异的SCR活性，在110-230oC范围内催化剂表现出了接近100%的活性；MnOx-SnO2-CeO2三元催化剂的N2选择性也明显高于MnOx-CeO2和MnOx-SnO2。

  2、如何解决催化剂堵塞问题？水泥烟气堵塞解决措施为：使用大孔径脱硝催化剂产品，如13孔催化剂或更大孔；在进入脱硝系统前，烟气可采取预除尘，去除一定的尘；选择合理的吹灰方式。

  3、如何提高催化剂机械强度？水泥行业烟气高灰高尘会对催化剂造成磨损：依托工程实验室开发的新一代催化剂端部硬化技术，抗磨损性能提高一倍以上，且活性不受损失；催化剂机械强度标准进一步提高：在高活性中低温催化剂基础上，开发的新一代高强度催化剂生产配方和工艺，催化剂强度较传统催化剂提高50%以上。

  4、如何提高抗中毒能力？抗碱金属、碱土金属中毒催化剂：烟尘碱金属含量高，易造成水溶性碱金属通过催化剂表面渗透至催化剂内部，对活性中心造成中毒，导致活性下降。针对碱金属中毒所开发的催化剂，通过降低碱金属与活性位接触的机会，能够有效应对碱金属所带来的威胁，抗碱金属中毒能力提高6倍。

  李俊华表示，“低氮燃烧+SNCR脱硝+高温电除尘器+高温SCR脱硝”技术，“低氮燃烧+SNCR脱硝+干法脱硫+袋除尘+中低温SCR脱硝”技术，均可实现多污染物超低排放：主要污染物颗粒物<10mg/m3，SO2浓度<35mg/m3，NOx浓度<50mg/m3，为我国重点区域水泥行业超低排放推广应用提供了关键技术支撑。

  他认为，“十四五”必将全面推动水泥行业超低排放改造，实现绿色水泥工业发展。此外，水泥行业作为碳排放大户，要积极研发减污降碳协同技术，通过节能增效、低钙低碳和碳捕集利用多项技术的结合，逐步实现水泥行业碳达峰碳中和。