焦化用低溫SCR脫硝催化劑選型探索

随着環保排放(fàng)指标的不斷趨嚴，NOx排放(fàng)也越來越受到及行業的重視，以選擇性催化還原法(SCR)爲主的脫硝方法正在成爲種潮流。無論是火(huǒ)電(diàn)行業還是非電(diàn)行業，同步配套建設或新增SCR脫硝裝置成爲标配。但由于所屬行業不同，所采用的工(gōng)藝不同，從而使得滿足于火(huǒ)電(diàn)行業使用的280~420℃的中(zhōng)溫SCR脫硝催化劑并不能夠很好的适用于非電(diàn)行業，諸如鋼鐵焦化、燒結機、垃圾焚燒、玻璃、耐火(huǒ)材料、石灰窯、煤氣發電(diàn)、锂電(diàn)、煉矽、氧化鋁等行業，方面由于這些非電(diàn)行業的煙氣溫度低于中(zhōng)溫SCR催化劑的使用範圍，大(dà)多數煙氣溫度在160~280℃之間。另方面則是非電(diàn)行業的煙氣成份更加複雜(zá)，堿金屬、水分(fēn)及其他有害物(wù)質含量比較高，從而對作爲核心設備的SCR脫硝催化劑提出了更嚴苛的要求。

國内目前按照SCR脫硝系統在不同行業的使用溫度将脫硝催化劑分(fēn)爲低溫催化劑（160~280℃）、中(zhōng)溫催化劑（280~420℃）和高溫催化劑（≥450℃）三種，般确定了SCR脫硝系統的使用溫度後，也就基本上确定了催化劑的類型。因此，脫硝系統的運行溫度是選擇脫硝催化劑類型的要依據，本文重點探讨确定溫度條件下(xià)低溫SCR催化劑的選擇。确定好脫硝系統的使用溫度後，從以下(xià)幾個方面對催化劑進行選擇：1根據煙氣的實際工(gōng)況，如需要的脫硝效率、脫硝系統入口NOx的含量及要達到的NOx排放(fàng)值等來考慮催化劑的大(dà)體(tǐ)用量，确定初步的催化劑體(tǐ)積；2根據煙氣實際工(gōng)況中(zhōng)粉塵的含量和特性來綜合考慮是選用哪種孔徑式的催化劑，如粉塵含量高，可以選用大(dà)孔徑的催化劑。反之，使用小(xiǎo)孔徑。3依據煙氣中(zhōng)的SO2含量，水分(fēn)及是否含堿金屬重金屬等情況，來調整催化劑的生(shēng)産配方，使其具有較異的抗硫抗水及抗金屬中(zhōng)毒能力，從而保證催化劑的長期運行。4因低溫SCR脫硝催化劑的使用溫度在硫酸氫铵（ABS）及硫酸铵（AS）的形成溫度範圍内，在實際的催化劑選擇過程中(zhōng)應提醒或建議工(gōng)程公司或使用業主配套相關的熱解析設備。5根據所設計的催化劑用量、業主所屬行業的性質及場地再綜合考慮是否要對脫硝系統進行分(fēn)倉設計。

焦化行業是典型的非電(diàn)行業，因焦化行業的特點，焦爐的設計壽命般爲30年，中(zhōng)途不能停爐，環保同時要求年運行8760h，環保要求嚴的地區會要求SCR系統分(fēn)倉，可實現在線單倉解析，檢修設備和更換催化劑，從而對環保企業提出了更高的要求。僅對脫硝而言，研究發現焦爐所産生(shēng)的廢煙氣根據燃料的不同，導緻其廢煙氣排煙溫度及污染物(wù)含量差别較大(dà)，使得脫硝系統在選擇催化劑的時候不得不根據燃料的性質進行區分(fēn)。

如果立焦化廠燃料爲焦爐煤氣，其熱值較高，其特點是焦爐排煙溫度較高，般爲250-310℃且受生(shēng)産負荷影響較大(dà)。相對來說污染物(wù)含量較高煙氣條件更複雜(zá)，NOx含量般700-1500mg/Nm³ ，SO₂含量般300-1000mg/Nm³ ，根據現行标準，SO₂排放(fàng)30 mg/Nm³，顆粒物(wù)15 mg/Nm³。工(gōng)藝有兩種可選擇，是已有濕法脫硫的選擇工(gōng)藝：煤焦油預處理+中(zhōng)低溫SCR脫硝+濕法脫硫。此工(gōng)藝的點是造價相對低，催化劑可選擇多，缺點是催化劑壽命可能達不到3年，且濕法脫硫後不滿足焦爐煙囪熱備的低溫度，需要與前端換熱。經過幾年的實際運行，催化劑化學壽命般爲2-3年不等，催化劑運行溫度根據硫含量不同可選擇≥230℃，≥250℃，≥270℃即可，市場上可選擇有案例的催化劑廠家較多。二是原本無脫硫系統的選擇工(gōng)藝：SDS幹法脫硫+中(zhōng)低溫SCR脫硝。催化劑在低硫低塵條件運行，催化劑化學壽命可以達到3年。催化劑運行溫度可選擇≥180℃，≥200℃，≥220℃，具體(tǐ)可根據脫硫除塵後實際進脫硝系統的溫度，選擇合适的有業績的催化劑廠家即可。

鋼鐵聯合企業的焦化廠燃料爲高爐煤氣或者混合煤氣，其熱值相對較低，其特點是焦爐排煙溫度較低，般爲200-260℃且受生(shēng)産負荷影響較大(dà)。相對來說污染物(wù)含量也較低，NOx含量般≤500 mg/Nm³ ，SO₂含量般≤300 mg/Nm³ ，工(gōng)藝有兩種可選擇：是（半）幹法脫硫+布袋除塵+低溫SCR脫硝。二是碳基幹法脫硫+中(zhōng)低溫SCR脫硝催化劑。這兩種工(gōng)藝的點是幹法脫硫溫降10-30℃（具體(tǐ)看脫硫方法，入口SO₂濃度和工(gōng)程保溫質量），脫硝後溫度滿足煙囪熱備要求，無廢水廢渣産生(shēng)。缺點是180-200℃左右催化劑可選擇廠家少，價格相對較高；但相對升溫或者升溫+換熱，合适的低溫催化劑會更節約能耗和投資(zī)。在低硫低塵條件運行，早的寶鋼湛江鋼鐵焦化已經運行四年以上，催化劑壽命可達3-4年，具體(tǐ)看煙氣條件和維護水平。催化劑運行溫度可選擇範圍約180-220℃，具體(tǐ)可根據脫硫除塵後的溫度，謹慎選擇有多家長時間業績的催化劑廠家即可。

另外(wài)，由于不同焦爐因投運時間長短不，焦爐煙氣串漏也是影響脫硝系統催化劑選擇的因素。在催化劑設計時，應根據焦爐串漏率對低溫SCR脫硝催化劑的實際用量進行修訂，以此來不僅來滿足脫硝系統出口指标合格排放(fàng)，同時保證環保檢測出的指标合格。

總之，在焦化行業低溫SCR脫硝催化劑的選擇過程中(zhōng)，不僅要考慮燃料的影響，而且要結合相關的環保工(gōng)藝路線和焦爐煙氣的串漏情況綜合考慮。

對于直緻力于非電(diàn)域低溫SCR脫硝催化劑研發的方信立華，直将焦化用SCR脫硝催化劑的研發作爲重中(zhōng)之重。目前方信立華低溫催化劑在焦化上使用業績達到八十八套，分(fēn)布在寶鋼湛江鋼鐵焦化、鞍山鋼鐵、柳州鋼鐵、萊蕪鋼鐵焦化、太原不鏽鋼焦化、邯鋼集團焦化、南(nán)京鋼鐵等大(dà)型鋼鐵聯合企業的焦爐煙氣脫硝工(gōng)程上，并取得了良好的脫硝效果。方信立華将不斷加大(dà)研發力度，力争爲廣大(dà)焦化企業在低溫催化劑的選擇上提供幫助。