大气治理

华电光大太钢三烧SCR钢铁专用催化剂节能降耗优势渐显

2020-09-24 13:46:20 华电光大

2020年1月22日,华电光大钢铁专用催化剂在山西太钢集团三号烧结机(450平)正式投运,八个月运行以来,相比其他烧结机SCR系统,节能降耗效果优异。

太钢三烧采用的工艺是活性炭脱硫脱硝+SCR。活性炭虽然对颗粒物和SO2有良好的净化效果,但对NOx的脱除有限,无法满足超低排放要求。为了使NOx的排放满足超低排放要求,选择在活性炭脱硫脱硝后增加SCR脱硝。考虑到烧结机烟尘的特殊性(含有大量的碱金属,灰有粘性)和活性炭在运行过程中因破损、磨损产生的大量的小粒径炭粉(炭黑)对SCR催化剂的影响,北京华电光大在常规烧结机专用催化剂的基础上进一步调整配方,优化生产工艺,对催化剂产品性能再次优化,并经过充分的技术论证和中试试验,山西太钢集团三烧的烟气脱硝最终选择了150℃超低温、低能耗的平板式抗碱金属中毒催化剂,脱硝催化剂设计温度150℃,3+1层设计,设计脱硝出口NOx≤30mg/Nm3,八个月投运以来,运行良好,完全满足设计要求。从现场实际运行效果来看,山西太钢集团三烧的烟气脱硝催化剂比同类型催化剂具有以下优点:

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图1 华电光大钢铁专用脱硝催化剂在太钢三烧的应用

一、华电光大脱硝催化剂抗碱金属性能优异。

烧结机飞灰含有较高的碱金属,煤中含有的碱金属(Na、K)和碱土金属(钙、镁),他们燃烧后产生的Na+和K+等腐蚀性化合物,伴随烟气进入SCR系统中,由于钠等可溶性碱金属盐的碱性比NH3的大,碱金属与催化剂活性成分发生反应,造成催化剂中毒,在潮湿的环境下,碱金属对催化剂的影响更严重。碱土金属主要是形成硫酸盐,堵塞催化剂孔道结构,使得催化剂失活,加强吹灰频率,降低飞灰在催化剂表面沉积。华电光大通过添加助剂,优化催化剂结构,大幅提高了脱硝催化剂抗碱金属与抗碱土金属性能。

二、运行温度低,节省能耗

相对于目前SCR脱硝催化剂最低温度只能做到180℃这一情况,山西太钢集团三烧的烟气脱硝催化剂可在150℃时实现高效、连续、稳定运行,降低30℃的温升每年可节省运行成本4000万元,完全满足NOx超低排放要求和设计要求,如此超低温催化剂属于世界首创;

三、压降小,节省风机能耗低

催化剂在实际运行过程中的能耗,除了因升温所消耗的高炉煤气之外,还会因催化剂床层的压损和堵灰产生一部分电耗,而山西太钢集团三烧的脱硝催化剂低耗能主要体现在以下几方面:

1、活性炭后烟气温度约130℃,本催化剂只需升温到150℃就可以满足要求,相比较180℃以上的催化剂,本催化剂可大幅度降低高炉煤气的耗量;

2、相比蜂窝式多孔催化剂较大的压损,本催化剂单层压损<150pa,在实际运行过程中,可极大地降低引风机的出力,每年按8000h运行时间计算,可节约电耗成本1000余万元;

3、由于板式催化剂是以金属网板为基材,华电光大通过基材选型和生产工艺的改进降低催化剂壁厚使催化剂单板更具具有柔性结构,烟气流过催化剂时,催化剂单板会不停的振动,使飞灰难以附着于催化剂表面,可以有效避免飞灰在催化剂表面的沉积;另外催化剂结构型式为“通道型”结构,几何形状弯角较少,开孔率较大,因此在实际运行过程中可大幅减少吹灰频率。

四、投资少

目前大部分烧结机的SCR烟气脱硝为了节约燃气耗量,通过采用GGH换热提升烟气温度,而烧结机烟气量又很大,因此GGH的投资会很大,华电光大催化剂在150℃可实现高效脱硝、满足超低排放要求,因此只需通过热风炉少量的升温即可,可大大降低GGH的投资甚至不需要设计GGH换热器。

本项目的成功运行,证明了华电光大钢铁专用脱硝催化剂的针对性、可靠性、节能环保性,为各个钢铁脱硝催化剂选型提供了合适的方案,也为各个钢铁企业节能降耗提供了新的方向,为进一步推进社会可持续发展提供了新的方向。


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