陶瓷工業(yè)煙氣脫硝工藝技術(shù)

1、陶瓷工業(yè)煙氣脫硝工藝技術(shù)在我國陶瓷工業(yè)中, 目前國內(nèi)針對陶瓷煙氣污染控制, 除塵、脫硫技術(shù)已經(jīng)成熟，但對NOx氟化物、氯化物及重金屬等污染物的控制技術(shù)研究和應(yīng)用嚴重滯后或缺乏。對于建筑陶瓷生產(chǎn)而言, 煙氣的排放有 2 處 : 噴霧干燥塔的燃燒爐排放的煙氣; 陶瓷輥道窯燃燒后排放的煙氣。對于噴霧塔熱風(fēng)爐煙氣的脫硝可以借鑒電力行業(yè)的高溫脫硝技術(shù), 需要研發(fā)適用于陶瓷噴霧干燥塔高溫脫硝技術(shù)。對于大量的陶瓷輥道窯排放的煙氣經(jīng)過一次余熱利用后, 煙氣的溫度較低（ 一般都在150左右）, 中低溫?zé)煔獾拿撓跫夹g(shù)在其他行業(yè)研究、應(yīng)用比較薄弱, 而陶瓷工業(yè)煙氣中低溫脫硝的技術(shù)研究更是薄弱。因此 , 基于國內(nèi)陶瓷

2、行業(yè)煙氣需要脫硝技術(shù)廣泛應(yīng)用的現(xiàn)狀, 開展陶瓷煙氣脫硝技術(shù)的研究和應(yīng)用將是我國陶瓷煙氣污染控制的重要的發(fā)展方向之一。陶瓷行業(yè)煙氣特性根據(jù)目前陶瓷行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模及燃料使用情況, 陶瓷噴霧塔煙氣的主要污染物有粉塵、SO2和NOx其排放參數(shù)如下：1）煙氣的排放溫度:80110 ;噴霧塔燃燒爐燃燒的溫度:8501100 ;粉塵:70009000mg/Nm3;4）SO2:堿性漿液吸收部分SO2;（水煤漿） 300mg/Nm3;（粉煤）10002000mg/Nm3;5）NOx:500700mg/Nm3;6） 煙氣中的水分比較大, 有洗塔、超高溫、超低溫情況。陶瓷輻道窯爐煙氣主要污染物有粉塵、SO2和NOx

3、其排放參數(shù) 如下 :1）煙溫 :（ 燒成窯）300380 ;（ 干燥窯）140180 ;2） 粉塵:70100mg/Nm3;3）NOx:400600mg/Nm3;4）SO2:8001000mg/Nm32 陶瓷煙氣污染物的脫硝控制技術(shù)陶瓷煙氣中的污染物粉塵與 SO2的控制技術(shù)移植于火電行業(yè)的技術(shù), 在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用使得該技術(shù)能夠適應(yīng)陶瓷行業(yè)的煙氣特性 , 目前該技術(shù)比較成熟, 筆者僅對陶瓷煙氣的脫硝技術(shù)展開研究。在噴霧干燥塔的燃燒爐處, 該位置的溫度一般為8501100 , 該地方煙氣的脫硝采用陶瓷行業(yè)適用的新型選擇性非催化還原SNC或術(shù)。在 8501100的溫度窗口下, 將含氨基的還原劑（

4、如氨水, 尿素溶液等）噴入爐內(nèi)，將煙氣中的NO斑原脫除，生成氮氣和水的清潔脫 硝技術(shù)。在合適的溫度區(qū)域, 且氨水作為還原劑時, 其反應(yīng)方程式為:4NH3+4NO+O2MN2+6H2O新型陶瓷行業(yè)適用的SNCRffl氣脫硝技術(shù)的脫硝效率可達到50%,并且其工程造價低, 占地面積小, 適用于噴霧塔煙氣的脫硝。在輥道煙氣的排放當(dāng)中, 輥道窯的燒成階段陶陶陶燃燒處燃燒的溫度雖然在SNCRm度窗口，但因其脫硝工藝會改變陶瓷件的燒成氣氛 （ 將燒成氣氛由氧化氣氛變?yōu)檫€原氣氛）, 在燒成工藝上是不允許的。輥道窯的余熱還需作為熱源去干燥素坯, 因此陶瓷輥道窯煙氣最佳的脫硝工藝位置在干燥完素坯以后的工序。陶瓷輻

5、道窯的煙氣最終的排放溫度比較低，為了實現(xiàn)NOx的超低 排放，只能研發(fā)新型選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝系統(tǒng)，同時通過工 藝優(yōu)化、運行參數(shù)調(diào)整等手段來實現(xiàn) NOx的超低排放。新型低溫SCRK術(shù)是在02和催化劑存在的條件下，在120300c溫度窗口內(nèi)，用還原劑NH3將煙氣中的NO斑原為N2和H20反應(yīng)原理如下：4NH3+4NO+O24N2+6H2O8NH3+6NO2 7N2+12H2O對于低溫?zé)煔饷撓踹x擇性催化還原脫硝系統(tǒng)而言 , 催化劑 是SCR術(shù)的核心部分，決定了 SC隘統(tǒng)的脫硝效率和經(jīng)濟性，其建 設(shè)成本占煙氣脫硝工程成本的20%以上, 運行成本占30%以上。催化反應(yīng)原是NH3快速吸附V2O

6、5表面的B酸活性點，與NO按 照日ey-Rideal機理反應(yīng)形成中間產(chǎn)物，分解成N2和H2O在O2的 存在下 , 催化劑的活性點很快得到恢復(fù), 繼續(xù)下一個循環(huán)。反應(yīng)步驟可分解為以下6 個步驟 :1)NH3 擴散到催化劑表面;2)NH3在V2O5上發(fā)生化學(xué)吸附；3)NO 擴散到催化劑表面;4)NO與吸附態(tài)的NH3反應(yīng)生成中間產(chǎn)物；5) 中間產(chǎn)物分解成最終產(chǎn)物N2 和 H2O;6)N2和H2O離開催化劑表面向外擴散。陶瓷行業(yè)催化劑主要是金屬氧化物催化劑, 該種技術(shù)較為成熟。陶瓷行業(yè)催化劑在前期火電行業(yè)催化劑技術(shù)上進行擴展性研究, 通過載體改性、優(yōu)化活性組分負載方法, 提高了催化劑活性組分活性位濃度

7、 ; 通過金屬離子摻雜及離子價態(tài)控制, 抑制反應(yīng)中二氧化硫氧化率,提高抗堿金屬中毒能力; 通過控制催化劑表面微觀結(jié)構(gòu)提高催化劑抗水性。結(jié)合BET XRD TPD TPR XP弗技術(shù)對催化劑進行表征，建 立催化劑活性與催化劑微觀性質(zhì)的相關(guān)聯(lián)系。通過煙氣工況模擬臺架 , 采用原位紅外方法, 分析硫和水氣中毒原理; 通過在催化劑上摻雜不同堿金屬離子, 研究催化劑的抗堿金屬能力, 通過微觀表征手段分析堿金屬對催化劑的微觀性質(zhì)的影響。通過研究原料預(yù)處理工藝及配比 , 分析各原料工藝性能及其對催化性能的影響, 調(diào)整工藝配方; 通過研究各工序過程及參數(shù)對催化性能影響, 建立合理工藝路線; 根據(jù)陶瓷輥道窯爐煙

8、氣工況條件, 計算催化劑有效孔截面積及模塊壓降阻力，設(shè)計催化劑蜂窩結(jié)構(gòu)及模塊設(shè)計結(jié)構(gòu)，最終建立催化劑在陶瓷輻 道窯工況條件下的催化劑模塊設(shè)計方案。3陶瓷行業(yè)脫硝工藝技術(shù)路線對于建筑陶瓷工業(yè)煙氣脫硝方案的設(shè)計，主要設(shè)計依據(jù)如下：1)熱風(fēng)爐SNCR兌硝技術(shù)。由于干燥塔前端的熱風(fēng)爐煙氣溫度 較高(8501100C),符合SNCR兌硝溫度范圍，且SNCR5資成本低， 運行可靠，因此，在噴霧干燥塔前端的熱風(fēng)爐進行 SNCRI脫硝治理, 保證50%U上的脫硝效率。2)窯爐低溫SCR脫硝技術(shù)。由于陶瓷窯排放煙氣溫度較低，排 煙溫度為130180C,這個溫度符合低溫SCR兌硝的溫度窗口。與NCR脫硝與NCR脫硝f熱風(fēng)爐一覆霧十母塔一魄風(fēng)把生 M 窯爐煙q -引囿機f I布袋除塵If I濕法脫硝f I源電除塵磔莒綜上所述，通過對陶瓷工業(yè)燃燒器的低氮燃燒改造、選擇