窯爐SCR脫硝應用的關鍵技術難點與對策
窯爐煙氣的復雜性給SCR應用帶來了巨大挑戰:
煙氣溫度窗口:
難點:不同窯爐的排煙溫度差異很大。例如,水泥窯尾煙氣約300-350°C,而玻璃窯煙氣可能高達500°C以上。催化劑有最佳活性溫度窗口(通常是300-400°C)。
對策:
高溫催化劑:對于溫度過高的場合,需使用耐高溫的催化劑(如特種分子篩催化劑)。
煙氣調溫:在溫度過低時,可通過補燃爐或換熱器提升煙氣溫度;溫度過高時,則需噴水降溫或通過換熱器降溫。這會增加能耗和系統復雜性。
高粉塵與特殊粉塵:
難點:窯爐煙氣含塵濃度高,且粉塵性質特殊。例如:
水泥窯:粉塵中含堿金屬、堿土金屬和重金屬,會導致催化劑中毒和堵塞。
玻璃窯:粉塵中含有酸性成分,具有腐蝕性。
對策:
“高塵”布置:最常見的布置方式,將SCR反應器安裝在窯爐主流程中(如水泥窯的預熱器C1旋風筒之后)。優點是煙氣溫度合適,缺點是催化劑工作環境惡劣。
“低塵”布置:在SCR反應器前加設高溫電除塵器,預先除去大部分粉塵,大大減輕了催化劑的磨損和堵塞,延長了其壽命,但增加了設備和能耗。
“末端”布置:在煙氣經過所有熱回收和除塵設備后,進入SCR反應器。此時煙氣溫度已很低,必須使用低溫催化劑,且可能需要重新加熱煙氣,運行成本高。
催化劑中毒與失活:
難點:煙氣中的堿金屬、砷、磷?等會與催化劑活性中心發生反應,導致其永久性中毒。CaO會與煙氣中的SO3反應生成CaSO4,覆蓋在催化劑表面,造成物理堵塞。
對策:
催化劑配方優化:開發抗中毒能力強的催化劑,例如通過添加保護性助劑或采用特殊的孔道結構。
增大催化劑節距:設計更寬的催化劑孔道,減少粉塵堵塞的風險。
定期吹灰和維護:強化清灰效果。
SO2/SO3轉化與銨鹽堵塞:
難點:煙氣中的SO2會被SCR催化劑氧化成SO3。SO3會與噴入的NH3反應生成硫酸氫銨,該物質在低溫下(通常<280°C)呈粘稠狀,會嚴重堵塞和腐蝕下游設備(如空預器和風機)。
對策:
控制SO2轉化率:選用低SO2氧化率的催化劑。
提高運行溫度:確保SCR出口溫度高于硫酸氫銨的露點溫度。
控制氨逃逸:精確控制噴氨量,減少未反應的NH3。
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