鈰基蜂窩式脫硝催化劑 第2部分：鋼鐵燒結煙氣

3T/XXXXXXX—XXXX鈰基蜂窩式脫硝催化劑第2部分：鋼鐵燒結煙氣本部分規(guī)定了鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑的術語和定義、技術要求、產品要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸、儲存和產品隨行文件。本部分適用于鋼鐵燒結行業(yè)的鈰基蜂窩式脫硝催化劑。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T31587蜂窩式煙氣脫硝催化劑GB/T34700稀土型選擇性催化還原（SCR）脫硝催化劑3術語和定義GB/T31587、GB/T34700和T/XXXXXXX—XXXX.1界定的以及下列術語和定義適用于本文件。燒結煙氣sinteringfluegas鐵粉礦等含鐵原料加入熔劑和固體燃料，按要求的比例配合，加水混合制粒后，平鋪在燒結機臺車上，經點火抽風，使其燃料燃燒，燒結料部分熔化黏結成塊狀的過程中產生的含有氮氧化物的污染氣體。4技術要求4.1原材料原材料的性能指標應符合T/XXXXXXX—XXXX.1中4.1的規(guī)定。4.2產品規(guī)格根據鋼鐵燒結煙氣特性，鈰基蜂窩式脫硝催化劑產品的常用規(guī)格有18孔、20孔、22孔、25孔、30孔等。4.3產品選型鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑應根據工藝布置類型進行選型，產品型號規(guī)格的選擇見表1，典型鋼鐵燒結煙氣凈化工藝布置圖見附錄A。4T/XXXXXXX—XXXX表1常用的鈰基蜂窩式脫硝催化劑選型參考表4.4性能檢測與評估性能檢測與評估應符合T/XXXXXXX—XXXX.1中4.4的規(guī)定。5產品要求5.1單元外觀產品單元外觀應符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.1.1的規(guī)定。模塊應同時符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.1.2與本文件表2的要求。表2模塊外觀要求5.2單元變形單元變形應符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.2的規(guī)定。5.3幾何性能催化劑幾何性能應同時符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.3與本文件表3的要求。表3幾何性能要求>500，≤1000>1000，≤1350>0.5，≤1.0>1.0，≤1.5>1.0，≤1.5>1.5，≤2.05.4理化性能理化性能應同時符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.4與本文件表4的要求。5T/XXXXXXX—XXXX表4理化性能要求5.5反應性能反應性能應同時符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.5與本文件表5、表6的要求。表5活性要求10%<ω（CeO2）≤15%表6SO2/SO3轉化率要求>200，≤3006試驗方法按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.1的規(guī)定。6.2單元變形的測定按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.2的規(guī)定。6.3幾何性能按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.3的規(guī)定。6.4理化性能按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.4的規(guī)定。6.5反應性能6.5.1試驗裝置按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.5.1的規(guī)定。6.5.2測試步驟6.5.2.1煙氣6T/XXXXXXX—XXXX煙氣參數見表7，其成分分析方法參見T/XXXXXXX—XXXX.1附錄A。表7煙氣參數要求）（）（）（基%）±0.2%—56.5.2.2試樣制備及裝填按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.5.2.2的規(guī)定。6.5.2.3系統(tǒng)氣密性檢測按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.5.2.3的規(guī)定。6.5.2.4老化按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.5.2.4的規(guī)定。6.5.3測試按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.5.3的規(guī)定。6.5.4結果計算按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.5.4的規(guī)定。7檢驗規(guī)則按照T/XXXXXXX—XXXX.1中7的規(guī)定。8標志、包裝、儲存和運輸按照T/XXXXXXX—XXXX.1中8的規(guī)定。9產品隨行文件按照T/XXXXXXX—XXXX.1中9的規(guī)定。7T/XXXXXXX—XXXX（資料性附錄）典型鋼鐵燒結行業(yè)煙氣凈化工藝布置圖典型鋼鐵燒結行業(yè)煙氣凈化工藝布置圖見圖A.1、A.2、A.3、A.4。A.1脫硝→脫硫工藝布置A.2濕法脫硫→脫硝工藝布置A.3干法脫硫→除塵→脫硝工藝布置10T/XXXXXXX—XXXXA.4活性焦脫硫脫硝→SCR工藝布置《鈰基蜂窩式脫硝催化劑第2部分：鋼鐵燒結煙氣》編制說明 2 3 3 4 6 6 6 6 6 8 鋼鐵燒結是鋼鐵生產中的關鍵前置步驟，主要涉及將鐵礦石粉末與輔助材料混合后，在高溫下燒結，以生產出適合高爐煉鐵的燒結礦。這一過程不僅消化硫（SO?)和顆粒物等污染物的排放。這些排放物對大氣環(huán)境造成顯著控制NOx排放是國家“十四五”持續(xù)改善大氣品質和環(huán)境質量的重大戰(zhàn)略需求，隨著火電行業(yè)持續(xù)減排，鋼鐵行業(yè)NOx排放占比逐年上升。選擇性催化還原（SCR）脫硝是最有效的減排手段，脫硝催化劑是其關鍵，相對于釩基催化劑，鈰基蜂窩式脫硝催化劑在復雜煙氣工況條件下表現更為優(yōu)異，鈰基蜂窩式脫硝催化劑的高低溫活性，優(yōu)異的抗水抗硫和抗堿塵中毒性能與鋼鐵燒結煙氣完美契合。此外，鈰基蜂窩式催化劑在使用壽命結束后，其材料可以通過特定的回收程序實現資源化利用，相較于釩鈦催化劑需要處理的高額危廢處置費隨著鋼鐵燒結煙氣脫硝的廣泛應用，編制《鈰基蜂窩式脫硝催化劑第2部分：鋼鐵燒結煙氣》團體標準，將有效指導鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑的生產過程、質量控制，最重要的是規(guī)范化鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑制造行業(yè)，向標準化、體系化的發(fā)展，并推動鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑的研發(fā)應用。同時，項目的實施將為鋼鐵燒結煙氣接棒電力行業(yè)進行超低排放改造提供先進技術與服務支撐，極大提高了我國鋼鐵燒結煙氣脫硝技術水平，對深入推進節(jié)能減排和保護生態(tài)環(huán)境具有重要意義，同時對于我國資本標準主要起草單位：南京工業(yè)大學、中冶長天國際工程有限責任公司、新疆大學、東南大學、江蘇奧利思特環(huán)?？萍加邢薰?、上海大學、復旦大學、中國建筑材料科學研究總院有限公司、山東天璨環(huán)保科技有限公司、南京杰科豐環(huán)保技術裝備研究院有限公司、國電環(huán)境保護研究院有限公司、江蘇萬本標準主要起草人員：徐海濤、葉恒棣、黃嶺、張亞平、嚴巍、張登松、唐幸福、金奇杰、李慧遠、魏進超、郭繼璽、宋靜、陳雅欣、沈凱、王昕、柏源、韓璐蓬、李俊杰、徐慕濤、王文選、張南京工業(yè)大學長期從事氣態(tài)污染物控制相關的研究工作，主持國家重點研發(fā)計劃“非電行業(yè)復雜工況煙氣深度凈化稀土脫硝催化劑研發(fā)及應用”、國家863計劃專項“新型選擇性催化還原（SCR）脫硝催化劑技術”，國家“十二五”科技支撐計劃“改性稀土功能陶瓷煙氣脫硝催化材料的開發(fā)與應用”等國家及省部級以上項目10余項。主要科研成果包括：結構缺陷引發(fā)復合氧化物同時存在Bronsted和Lewis酸性位新假說的提出；研發(fā)的環(huán)境友好型稀土基脫硝催化劑技術“填補了國內外煙氣脫硝無毒催化劑技術的空白，技術性能達到了國際領先水平（建材鑒字[2011]第008號）”。研發(fā)的中高溫無釩稀土基煙氣脫硝催化劑已成功實現產業(yè)化，先后建成山東天璨20000m3/a（2014年）和北方稀土內蒙34700-2017稀土型選擇性催化還原（SCR）脫硝催化劑國家標準，稀土脫硝催化劑在火電，建材，供熱，燒結等行業(yè)100多個脫硝工程中成功應用，入選國中冶長天國際工程有限責任公司擁有國家燒結球團裝備系統(tǒng)工程技術研究中心，煙氣多污染物控制技術與裝備國家工程實驗室（共建博士后科研工作站等3個國家級研發(fā)平臺，煙氣多污染物協(xié)同治理及資源化湖南省重點實驗室等3個省部級科研平臺。前期承擔了“鋼鐵行業(yè)煙氣多污染物全過程控制耦合關鍵技術-煙氣多污染物集并吸附脫除與資源化技術及示范”，“燒結煙氣一氧化碳催化氧化釋熱耦合SCR脫硝技術”等國家及省市級項目。開發(fā)了單級活性炭+SCR煙氣凈化新方法，并成功推向市場，為鋼鐵行業(yè)超低排放不斷提供新的復旦大學長期從事催化控制氮氧化物的基礎研究。近幾年共主持國家基金面上項目“強抗堿金屬中毒的氨選擇性還原氮氧化物催化劑”及“低溫分解硫酸氫銨的氨選擇性還原氮氧化物催化劑”和教育部新世紀人才計劃等13項，形成了以大氣污染控制化學為基礎研究的科學體系。主要科研成果包括：證明高效SCR催化活性位結構特征，提出抗堿金屬和硫酸氫銨中毒催化劑的設計機理山東天璨環(huán)?？萍加邢薰臼鞘澜缡准覐氖孪⊥粱涓C式脫硝催化劑研發(fā)、設計、制造、銷售于一體的高新技術企業(yè)，設計年產能可達50000m3，產品質量位居行業(yè)前列。其研發(fā)的稀土基蜂窩式脫硝催化劑以稀土氧化物為活性組分，強度高、熱穩(wěn)定性好、失活后可再生，無二次污染，不產生危廢，擁有自主知識產權，技術水平高。產品適用于電力行業(yè)，球團、鋼鐵燒結、焦化、玻璃、陶瓷、水泥、固廢、化工等非電力行業(yè)的脫硝煙氣治理，在300~500℃和150~300℃煙氣條件下具有良好的脫硝效果，在日益嚴苛的環(huán)保政策下具有2024年6月標準制作工作啟動，標準編制組先后開展了國內外相關標準及鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑的調研等工作，在此基礎上編制形成標準（1）資料調研。對國內已發(fā)布和公開征求意見的鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑規(guī)范以及國際相關標準、鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑利用（2）鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑技術調研。對國內鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑技術指標進行調研工作，了解現有鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑產品生產工藝、技術指標、使用狀（3）基于上述工作，在充分考慮技術成熟度、相關管理部門意見的基礎選擇性催化還原法（NH3-SCR）是當前鋼鐵燒結行業(yè)中最有效的脫硝技術之一，特別是在實現NOx減排方面顯示出了卓越的性能。隨著環(huán)保要求的加強和超低排放標準的推廣，SCR技術的應用和優(yōu)化成為了鋼鐵燒結煙氣環(huán)保改造的核心。SCR技術主要利用氨作為還原劑，在催化劑的作用下，將煙氣中的氮氧化物還原成氮氣和水，從而有效減少NOx的排放。這種技術首先在燃煤電廠得到廣泛應用，并逐漸在鋼鐵燒結煙氣中推廣。根據最新的統(tǒng)計數據，截至2022年，SCR技術在中國鋼鐵燒結煙氣中的應用占比已達到74.8%，顯示出其目前，主流的脫硝催化劑體系為釩基脫硝催化劑。然而，盡管釩基催化劑具有顯著的脫硝效果，其在鋼鐵燒結行業(yè)實際應用中仍面臨多種挑戰(zhàn)1）成本問題：在大規(guī)模應用中，尤其是在需要頻繁更換的情況下，成本相對較高；（2）活性與穩(wěn)定性問題：釩基催化劑在低溫條件下的催化活性不足，而在復雜的工業(yè)煙氣環(huán)境中，其穩(wěn)定性和耐久性也較差，這限制了其效率和使用壽命；（3）壽命短：在高含硫、高濕度和其他腐蝕性氣體的環(huán)境下，釩基催化劑的壽命會大幅縮短。鋼鐵燒結煙氣成分比起燃煤電廠更為復雜，包含較低的溫度和多種腐蝕性化學物質，如可溶性堿/堿土金屬、氯化物、高含水量（約15%）以及殘留的SO2等。這些因素對脫硝催化劑的選擇和設計提出了更高的要求。例如，氯化物和高水分環(huán)境會加速催化劑的老化和毒化，降低其脫硝效率和使用針對上述難題，標準團隊在國家重點研發(fā)計劃稀土新材料專項“非電行業(yè)復雜工況煙氣深度凈化稀土脫硝催化劑研發(fā)及應用”、江蘇省重點研發(fā)計劃“非電行業(yè)煙氣NOx凈化高性能稀土催化材料研發(fā)”等國家/省部級項目支撐下，研發(fā)了面向鋼鐵燒結煙氣低溫、含氯、含硫和含離子態(tài)堿金屬復雜煙氣工況的低溫稀土基蜂窩式煙氣脫硝催化劑，實現了在鋼鐵燒我國現有煙氣脫硝催化劑領域的標準體系相對完善，如針對脫硝催化劑產品的《蜂窩式煙氣脫硝催化劑（GB/T31587-2015）》、《平板式煙氣脫硝催化劑（GB/T31584-2015）》、《稀土型選擇性催化還原（SCR）脫硝催化劑（GB/T34700-2017）》、《船用選擇性催化還原（SCR）蜂窩式脫硝催化劑2018）》、《蜂窩式煙氣脫硝催化劑（T/ZZB0388-2018）》、《平板式煙氣脫硝催化劑（T/ZZB0389-2018）》等；針對脫硝催化劑檢測方法類的《煙氣脫硝催化劑化學成分分析方法（GB/T31590-2015）》、《船用SCR蜂窩式脫硝催化劑檢測方法（GB/T33104-2016）》、《煙氣脫硝催化劑檢測技術規(guī)范（GB/T38219-2019）》、《波紋板式脫硝催化劑檢測技術規(guī)范（GB/T39703-2020）》、《火電廠煙氣脫硝催化劑檢測技術規(guī)范（DL/T1286-2021）》、《火電廠煙氣脫硝催化劑二氧化硫氧化率檢測方法粉末法（DL/T2279-2021）》等；針對脫硝催化劑裝備類的《燃煤煙氣脫硝技術裝備（GB/T21509-2008）》、《船用柴油機SCR排氣后處理系統(tǒng)（GB/T36662-2018）》、《火電廠煙氣脫硝（SCR）裝置檢修規(guī)程（DL/T322-2010）》、《燃氣余熱鍋爐煙氣脫硝技術裝備（JB/T11265-2012）》、《燃煤煙氣脫硝技術裝備設計規(guī)范（JB/T13173-2017）》等。然而，上述標準主要面向燃煤電廠和船用的煙氣脫硝催化劑領域，尚未存在鋼鐵燒結行業(yè)復雜煙氣工況下的鈰基蜂窩式脫硝催化盡管鈰基蜂窩式脫硝催化劑在技術上具有諸多優(yōu)勢，但在實際應用過程中，由于缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標準，其生產質量、性能評估及應用效果常常存在差異，這在一定程度上制約了該技術的推廣和應用。因此，制定一套針對鋼鐵燒結行業(yè)鈰基蜂窩式脫硝催化劑的技術規(guī)范，對于規(guī)范行業(yè)發(fā)展、保證產品質求和檢測方法，確保所有生產出的催化劑都能達到一定的性能標準，從而提高2、市場準入和監(jiān)管：統(tǒng)一的標準不僅有助于監(jiān)管部門對市場的監(jiān)控和管理，也為消費者提供了選擇產品的依據，通過市場機制淘汰低效、低質的產3、技術創(chuàng)新和產業(yè)發(fā)展：明確的行業(yè)標準在有了明確的技術路線和市場目標后，更愿意投入資金4、環(huán)境保護和政策支持：標準的制定和實施將直接影響根據武鋼研究院信息研究所報告，我國目前現有燒結機約1200臺，脫硝催化劑累計用量超30萬立方米，按照市場價濟效益。同時，不同于釩鈦催化劑壽命到期后高額的危廢處置費用，鈰基蜂窩式脫硝催化劑壽命到期后，可資源化利用。鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑標準的制定，能夠更好的指導催化劑的生產過程、質量控制，最重要的是規(guī)范化整個鈰基蜂窩式脫硝催化劑制造行業(yè)，向標準化、體系化的發(fā)展。綜上所述，有必要專門制定鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑的技術規(guī)范，以指導國內鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑的生產，從而為實現NOx進一步深度本標準適用于以二氧化鈦（TiO2）為載體、以二氧化鈰（CeO2）為活性組分，用于脫除鋼鐵燒結煙氣中NOx的鈰基蜂窩式脫硝催化劑，燒結是中國鋼鐵工業(yè)空氣污染物排放最嚴重的環(huán)節(jié)，NOx排放量占整個鋼鐵行業(yè)的54%以上。標準結構框架包括：使用范圍、規(guī)范性引用文件、術語和定義、技術要求、產品要求、試驗方法、檢測規(guī)則、標志、包裝、儲存和運輸、產品隨行文鐵粉礦等含鐵原料加入熔劑和固體燃料，按要求的比例配合，加水混合制粒后，平鋪在燒結機臺車上，經點火抽風，使其燃料燃燒，燒結料部分熔化黏結成塊狀的過程中產生的含有氮氧化物的污染氣體。[來源：DB37/990-2019，催化劑生命周期包括催化劑設計、生產、運行檢測與評估等。因此，本次標準制定，對催化劑主要活性原料、產品規(guī)格、產品選型和性能檢測進行了要鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑產品的規(guī)格按單元截面上均勻排布的方形孔道數劃分，常用規(guī)格有18孔、20孔、22孔、25孔、30孔等，不同孔數，催化劑孔徑壁厚各不相同，催化劑的孔數選擇主要根據煙氣中塵含量及塵鋼鐵燒結煙氣鈰基蜂窩式脫硝催化劑應根據工藝布置類型進行選型，產品表1常用的鈰基蜂窩式脫硝催化劑選型參考表前脫硝工藝，煙氣中塵含量較高，優(yōu)先選用濕法脫硫后塵含量低，但煙氣濕度大，塵易富集，根據實際應用經驗，選用20、22或干法/半干法脫硫后，通過除塵，煙氣塵含量低，催化劑可選用小孔徑催化劑，減少催化劑用量和脫硝塔建設成本，一般使用25孔及活性焦脫硫脫硝后，煙氣中煙塵含量低，二氧化硫、NOx濃度也有所降低，減少催化劑用量和脫硝塔建設成本，一般使用25孔及以圖1脫硝→脫硫工藝布置圖2濕法脫硫→脫硝工藝布置圖3干法脫硫→除塵→脫硝工藝布置圖4活性焦脫硫脫硝→SCR工藝布置表2模塊外觀要求模塊設計與常規(guī)催化劑設計保持規(guī)格統(tǒng)一性，便于反應器設計、過濾大尺寸塵、雜質等，防止堵表3幾何性能要求±0.10±0.15±0.15±0.20模塊長寬參考12×6的單元排列組裝的尺寸，單元之間、單元與模塊之間采用不同厚度的纖維棉密封，纖維棉厚度5~20mm，模塊壁厚3~5mm，各廠家模孔數不同，催化劑內外壁厚存在差異。同一孔數，不同擠出模具和模具磨損也會造成壁厚存在差別。表4是國內某廠家不表4國內某廠家不同型號催化劑參數理化性能應同時符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.4與本文件表5的要表5理化性能要求催化劑抗壓強度、磨損是反應催化劑機械性能的基本指標。比表面積、主要成分含量和微量元素含量是反應催化劑化學性能的重要指標。針對CeO2含量，根據國家重點研發(fā)計劃（非電行業(yè)復雜工況煙氣深度凈化稀土脫硝催化劑表6活性要求10%<ω（CeO2）≤15%表7SO2/SO3轉化率要求表8煙氣參數要求）（NO濃度（標準狀干基%）±0.2%—5煙氣流量根據現有國家標準及行業(yè)標準中蜂窩式催化劑活性測試常用數值確定，煙氣溫度、SO2、NO濃度、O2濃度、氨氮摩爾比、H2O含量根據國家重點研發(fā)計劃（非電行業(yè)復雜工況煙氣深度凈化稀土脫硝催化劑研發(fā)及應用，2021YFB3500600）鋼鐵工業(yè)煙經調研、分析，現行國家標準GB/T3470