2023年《安全环境环保技术》之焦化用低温SCR脱硝催化剂选型探索.docx

焦化用低温SCR脱硝催化剂选型探索 随着国家环保排放指标的不断趋严，NOx排放也越来越受到国家及行业的重视，以选择性催化复原法(SCR)为主的脱硝方法正在成为一种潮流。无论是火电行业还是非电行业，同步配套建设或新增SCR脱硝装置成为标配。但由于所属行业不同，所采用的工艺不同，从而使得满足于火电行业使用的280~420℃的中温SCR脱硝催化剂并不能够很好的适用于非电行业，诸如钢铁焦化、烧结机、垃圾燃烧、玻璃、耐火材料、石灰窑、煤气发电、锂电、炼硅、氧化铝等行业，一方面由于这些非电行业的烟气温度低于中温SCR催化剂的使用范围，大多数烟气温度在160~280℃之间。另一方面那么是非电行业的烟气成份更加复杂，碱金属、水分及其他有害物质含量比较高，从而对作为核心设备的SCR脱硝催化剂提出了更严苛的要求。 国内目前按照SCR脱硝系统在不同行业的使用温度将脱硝催化剂分为低温催化剂（160~280℃）、中温催化剂（280~420℃）和高温催化剂（≥450℃）三种，一般确定了SCR脱硝系统的使用温度后，也就根本上确定了催化剂的类型。因此，脱硝系统的运行温度是选择脱硝催化剂类型的首要依据，本文重点探讨确定温度条件下低温SCR催化剂的选择。确定好脱硝系统的使用温度后，从以下几个方面对催化剂进行选择：1根据烟气的实际工况，如需要的脱硝效率、脱硝系统入口NOx的含量及要到达的NOx排放值等来考虑催化剂的大体用量，确定初步的催化剂体积；2根据烟气实际工况中粉尘的含量和特性来综合考虑是选用哪种孔径式的催化剂，如粉尘含量高，可以选用大孔径的催化剂。反之，使用小孔径。3依据烟气中的SO2含量，水分及是否含碱金属重金属等情况，来调整催化剂的生产配方，使其具有较优异的抗硫抗水及抗金属中毒能力，从而保证催化剂的长期运行。4因低温SCR脱硝催化剂的使用温度在硫酸氢铵（ABS）及硫酸铵（AS）的形成温度范围内，在实际的催化剂选择过程中应提醒或建议工程公司或使用业主配套相关的热解析设备。5根据所设计的催化剂用量、业主所属行业的性质及场地再综合考虑是否要对脱硝系统进行分仓设计。 焦化行业是典型的非电行业，因焦化行业的特点，焦炉的设计寿命一般为30年，中途不能停炉，环保同时要求年运行8760h，环保要求严的地区会要求SCR系统分仓，可实现在线单仓解析，检修设备和更换催化剂，从而对环保企业提出了更高的要求。仅对脱硝而言，研究发现焦炉所产生的废烟气根据燃料的不同，导致其废烟气排烟温度及污染物含量差异较大，使得脱硝系统在选择催化剂的时候不得不根据燃料的性质进行区分。 如果独立焦化厂燃料为焦炉煤气，其热值较高，其特点是焦炉排烟温度较高，一般为250-310℃且受生产负荷影响较大。相对来说污染物含量较高烟气条件更复杂，NOx含量一般700-1500mg/Nm3，SO2含量一般300-1000mg/Nm3，根据现行标准，SO2排放30 mg/Nm3，颗粒物15 mg/Nm3。工艺有两种可选择，一是已有湿法脱硫的选择工艺：煤焦油预处理+中低温SCR脱硝+湿法脱硫。此工艺的优点是造价相对低，催化剂可选择多，缺点是催化剂寿命可能达不到3年，且湿法脱硫后不满足焦炉烟囱热备的最低温度，需要与前端换热。经过几年的实际运行，催化剂化学寿命一般为2-3年不等，催化剂运行温度根据硫含量不同可选择≥230℃，≥250℃，≥270℃即可，市场上可选择有案例的催化剂厂家较多。二是原本无脱硫系统的选择工艺：SDS干法脱硫+中低温SCR脱硝。催化剂在低硫低尘条件运行，催化剂化学寿命可以到达3年。催化剂运行温度可选择≥180℃，≥200℃，≥220℃，具体可根据脱硫除尘后实际进脱硝系统的温度，选择适宜的有业绩的催化剂厂家即可。 钢铁联合企业的焦化厂燃料为高炉煤气或者混合煤气，其热值相对较低，其特点是焦炉排烟温度较低，一般为200-260℃且受生产负荷影响较大。相对来说污染物含量也较低，NOx含量一般≤500 mg/Nm3，SO2含量一般≤300 mg/Nm3，工艺有两种可选择：一是（半）干法脱硫+布袋除尘+低温SCR脱硝。二是碳基干法脱硫+中低温SCR脱硝催化剂。这两种工艺的优点是干法脱硫温降10-30℃（具体看脱硫方法，入口SO2浓度和工程保温质量），脱硝后温度满足烟囱热备要求，无废水废渣产生。缺点是180-200℃左右催化剂可选择厂家少，价格相对较高；但相对升温或者升温+换热，适宜的低温催化剂会更节约能耗和投资。在低硫低尘条件运行，最早的宝钢湛江钢铁焦化已经运行四年以上，催化剂寿命可达3-4年，具体看烟气条件和维护水平。催化剂运行温度可选择范围约180-220℃，具体可根据脱硫除尘后的温度，谨慎选择有多家长时间业绩的催化剂厂家即可。 另外，由于不同焦炉因投运时间长短不一，焦炉烟气串漏也是影响脱硝系统催化剂选择的因素。在催化剂设计时，应根据焦炉串漏率对低温SCR脱硝催化剂的实际用量进行修订，以此来不仅来满足脱硝系统出口指标合格排放，同时保证环保检测出的指标合格。 总之，在焦化行业低温SCR脱硝催化剂的选择过程中，不仅要考虑燃料的影响，而且要结合相关的环保工艺路线和焦炉烟气的串漏情况综合考虑。 对于一直致力于非电领域低温SCR脱硝催化剂研发的方信立华，一直将焦化用SCR脱硝催化剂的研发作为重中之重。目前方信立华低温催化剂在焦化上使用业绩到达八十八套，分布在宝钢湛江钢铁焦化、鞍山钢铁、柳州钢铁、莱芜钢铁焦化、太原不锈钢焦化、邯钢集团焦化、南京钢铁等大型钢铁联合企业的焦炉烟气脱硝工程上，并取得了良好的脱硝效果。方信立华将不断加大研发力度，力争为广阔焦化企业在低温催化剂的选择上提供帮助。