铈基蜂窝式脱硝催化剂 第2部分：钢铁烧结烟气

3T/XXXXXXX—XXXX铈基蜂窝式脱硝催化剂第2部分：钢铁烧结烟气本部分规定了钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的术语和定义、技术要求、产品要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、储存和产品随行文件。本部分适用于钢铁烧结行业的铈基蜂窝式脱硝催化剂。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T31587蜂窝式烟气脱硝催化剂GB/T34700稀土型选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂3术语和定义GB/T31587、GB/T34700和T/XXXXXXX—XXXX.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。烧结烟气sinteringfluegas铁粉矿等含铁原料加入熔剂和固体燃料，按要求的比例配合，加水混合制粒后，平铺在烧结机台车上，经点火抽风，使其燃料燃烧，烧结料部分熔化黏结成块状的过程中产生的含有氮氧化物的污染气体。4技术要求4.1原材料原材料的性能指标应符合T/XXXXXXX—XXXX.1中4.1的规定。4.2产品规格根据钢铁烧结烟气特性，铈基蜂窝式脱硝催化剂产品的常用规格有18孔、20孔、22孔、25孔、30孔等。4.3产品选型钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂应根据工艺布置类型进行选型，产品型号规格的选择见表1，典型钢铁烧结烟气净化工艺布置图见附录A。4T/XXXXXXX—XXXX表1常用的铈基蜂窝式脱硝催化剂选型参考表4.4性能检测与评估性能检测与评估应符合T/XXXXXXX—XXXX.1中4.4的规定。5产品要求5.1单元外观产品单元外观应符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.1.1的规定。模块应同时符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.1.2与本文件表2的要求。表2模块外观要求5.2单元变形单元变形应符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.2的规定。5.3几何性能催化剂几何性能应同时符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.3与本文件表3的要求。表3几何性能要求>500，≤1000>1000，≤1350>0.5，≤1.0>1.0，≤1.5>1.0，≤1.5>1.5，≤2.05.4理化性能理化性能应同时符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.4与本文件表4的要求。5T/XXXXXXX—XXXX表4理化性能要求5.5反应性能反应性能应同时符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.5与本文件表5、表6的要求。表5活性要求10%<ω（CeO2）≤15%表6SO2/SO3转化率要求>200，≤3006试验方法按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.1的规定。6.2单元变形的测定按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.2的规定。6.3几何性能按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.3的规定。6.4理化性能按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.4的规定。6.5反应性能6.5.1试验装置按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.5.1的规定。6.5.2测试步骤6.5.2.1烟气6T/XXXXXXX—XXXX烟气参数见表7，其成分分析方法参见T/XXXXXXX—XXXX.1附录A。表7烟气参数要求）（）（）（基%）±0.2%—56.5.2.2试样制备及装填按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.5.2.2的规定。6.5.2.3系统气密性检测按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.5.2.3的规定。6.5.2.4老化按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.5.2.4的规定。6.5.3测试按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.5.3的规定。6.5.4结果计算按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.5.4的规定。7检验规则按照T/XXXXXXX—XXXX.1中7的规定。8标志、包装、储存和运输按照T/XXXXXXX—XXXX.1中8的规定。9产品随行文件按照T/XXXXXXX—XXXX.1中9的规定。7T/XXXXXXX—XXXX（资料性附录）典型钢铁烧结行业烟气净化工艺布置图典型钢铁烧结行业烟气净化工艺布置图见图A.1、A.2、A.3、A.4。A.1脱硝→脱硫工艺布置A.2湿法脱硫→脱硝工艺布置A.3干法脱硫→除尘→脱硝工艺布置10T/XXXXXXX—XXXXA.4活性焦脱硫脱硝→SCR工艺布置《铈基蜂窝式脱硝催化剂第2部分：钢铁烧结烟气》编制说明 2 3 3 4 6 6 6 6 6 8 钢铁烧结是钢铁生产中的关键前置步骤，主要涉及将铁矿石粉末与辅助材料混合后，在高温下烧结，以生产出适合高炉炼铁的烧结矿。这一过程不仅消化硫（SO₂)和颗粒物等污染物的排放。这些排放物对大气环境造成显著控制NOx排放是国家“十四五”持续改善大气品质和环境质量的重大战略需求，随着火电行业持续减排，钢铁行业NOx排放占比逐年上升。选择性催化还原（SCR）脱硝是最有效的减排手段，脱硝催化剂是其关键，相对于钒基催化剂，铈基蜂窝式脱硝催化剂在复杂烟气工况条件下表现更为优异，铈基蜂窝式脱硝催化剂的高低温活性，优异的抗水抗硫和抗碱尘中毒性能与钢铁烧结烟气完美契合。此外，铈基蜂窝式催化剂在使用寿命结束后，其材料可以通过特定的回收程序实现资源化利用，相较于钒钛催化剂需要处理的高额危废处置费随着钢铁烧结烟气脱硝的广泛应用，编制《铈基蜂窝式脱硝催化剂第2部分：钢铁烧结烟气》团体标准，将有效指导钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的生产过程、质量控制，最重要的是规范化钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂制造行业，向标准化、体系化的发展，并推动钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的研发应用。同时，项目的实施将为钢铁烧结烟气接棒电力行业进行超低排放改造提供先进技术与服务支撑，极大提高了我国钢铁烧结烟气脱硝技术水平，对深入推进节能减排和保护生态环境具有重要意义，同时对于我国资本标准主要起草单位：南京工业大学、中冶长天国际工程有限责任公司、新疆大学、东南大学、江苏奥利思特环保科技有限公司、上海大学、复旦大学、中国建筑材料科学研究总院有限公司、山东天璨环保科技有限公司、南京杰科丰环保技术装备研究院有限公司、国电环境保护研究院有限公司、江苏万本标准主要起草人员：徐海涛、叶恒棣、黄岭、张亚平、严巍、张登松、唐幸福、金奇杰、李慧远、魏进超、郭继玺、宋静、陈雅欣、沈凯、王昕、柏源、韩璐蓬、李俊杰、徐慕涛、王文选、张南京工业大学长期从事气态污染物控制相关的研究工作，主持国家重点研发计划“非电行业复杂工况烟气深度净化稀土脱硝催化剂研发及应用”、国家863计划专项“新型选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂技术”，国家“十二五”科技支撑计划“改性稀土功能陶瓷烟气脱硝催化材料的开发与应用”等国家及省部级以上项目10余项。主要科研成果包括：结构缺陷引发复合氧化物同时存在Bronsted和Lewis酸性位新假说的提出；研发的环境友好型稀土基脱硝催化剂技术“填补了国内外烟气脱硝无毒催化剂技术的空白，技术性能达到了国际领先水平（建材鉴字[2011]第008号）”。研发的中高温无钒稀土基烟气脱硝催化剂已成功实现产业化，先后建成山东天璨20000m3/a（2014年）和北方稀土内蒙34700-2017稀土型选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂国家标准，稀土脱硝催化剂在火电，建材，供热，烧结等行业100多个脱硝工程中成功应用，入选国中冶长天国际工程有限责任公司拥有国家烧结球团装备系统工程技术研究中心，烟气多污染物控制技术与装备国家工程实验室（共建博士后科研工作站等3个国家级研发平台，烟气多污染物协同治理及资源化湖南省重点实验室等3个省部级科研平台。前期承担了“钢铁行业烟气多污染物全过程控制耦合关键技术-烟气多污染物集并吸附脱除与资源化技术及示范”，“烧结烟气一氧化碳催化氧化释热耦合SCR脱硝技术”等国家及省市级项目。开发了单级活性炭+SCR烟气净化新方法，并成功推向市场，为钢铁行业超低排放不断提供新的复旦大学长期从事催化控制氮氧化物的基础研究。近几年共主持国家基金面上项目“强抗碱金属中毒的氨选择性还原氮氧化物催化剂”及“低温分解硫酸氢铵的氨选择性还原氮氧化物催化剂”和教育部新世纪人才计划等13项，形成了以大气污染控制化学为基础研究的科学体系。主要科研成果包括：证明高效SCR催化活性位结构特征，提出抗碱金属和硫酸氢铵中毒催化剂的设计机理山东天璨环保科技有限公司是世界首家从事稀土基蜂窝式脱硝催化剂研发、设计、制造、销售于一体的高新技术企业，设计年产能可达50000m3，产品质量位居行业前列。其研发的稀土基蜂窝式脱硝催化剂以稀土氧化物为活性组分，强度高、热稳定性好、失活后可再生，无二次污染，不产生危废，拥有自主知识产权，技术水平高。产品适用于电力行业，球团、钢铁烧结、焦化、玻璃、陶瓷、水泥、固废、化工等非电力行业的脱硝烟气治理，在300~500℃和150~300℃烟气条件下具有良好的脱硝效果，在日益严苛的环保政策下具有2024年6月标准制作工作启动，标准编制组先后开展了国内外相关标准及钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的调研等工作，在此基础上编制形成标准（1）资料调研。对国内已发布和公开征求意见的钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂规范以及国际相关标准、钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂利用（2）钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂技术调研。对国内钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂技术指标进行调研工作，了解现有钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂产品生产工艺、技术指标、使用状（3）基于上述工作，在充分考虑技术成熟度、相关管理部门意见的基础选择性催化还原法（NH3-SCR）是当前钢铁烧结行业中最有效的脱硝技术之一，特别是在实现NOx减排方面显示出了卓越的性能。随着环保要求的加强和超低排放标准的推广，SCR技术的应用和优化成为了钢铁烧结烟气环保改造的核心。SCR技术主要利用氨作为还原剂，在催化剂的作用下，将烟气中的氮氧化物还原成氮气和水，从而有效减少NOx的排放。这种技术首先在燃煤电厂得到广泛应用，并逐渐在钢铁烧结烟气中推广。根据最新的统计数据，截至2022年，SCR技术在中国钢铁烧结烟气中的应用占比已达到74.8%，显示出其目前，主流的脱硝催化剂体系为钒基脱硝催化剂。然而，尽管钒基催化剂具有显著的脱硝效果，其在钢铁烧结行业实际应用中仍面临多种挑战1）成本问题：在大规模应用中，尤其是在需要频繁更换的情况下，成本相对较高；（2）活性与稳定性问题：钒基催化剂在低温条件下的催化活性不足，而在复杂的工业烟气环境中，其稳定性和耐久性也较差，这限制了其效率和使用寿命；（3）寿命短：在高含硫、高湿度和其他腐蚀性气体的环境下，钒基催化剂的寿命会大幅缩短。钢铁烧结烟气成分比起燃煤电厂更为复杂，包含较低的温度和多种腐蚀性化学物质，如可溶性碱/碱土金属、氯化物、高含水量（约15%）以及残留的SO2等。这些因素对脱硝催化剂的选择和设计提出了更高的要求。例如，氯化物和高水分环境会加速催化剂的老化和毒化，降低其脱硝效率和使用针对上述难题，标准团队在国家重点研发计划稀土新材料专项“非电行业复杂工况烟气深度净化稀土脱硝催化剂研发及应用”、江苏省重点研发计划“非电行业烟气NOx净化高性能稀土催化材料研发”等国家/省部级项目支撑下，研发了面向钢铁烧结烟气低温、含氯、含硫和含离子态碱金属复杂烟气工况的低温稀土基蜂窝式烟气脱硝催化剂，实现了在钢铁烧我国现有烟气脱硝催化剂领域的标准体系相对完善，如针对脱硝催化剂产品的《蜂窝式烟气脱硝催化剂（GB/T31587-2015）》、《平板式烟气脱硝催化剂（GB/T31584-2015）》、《稀土型选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂（GB/T34700-2017）》、《船用选择性催化还原（SCR）蜂窝式脱硝催化剂2018）》、《蜂窝式烟气脱硝催化剂（T/ZZB0388-2018）》、《平板式烟气脱硝催化剂（T/ZZB0389-2018）》等；针对脱硝催化剂检测方法类的《烟气脱硝催化剂化学成分分析方法（GB/T31590-2015）》、《船用SCR蜂窝式脱硝催化剂检测方法（GB/T33104-2016）》、《烟气脱硝催化剂检测技术规范（GB/T38219-2019）》、《波纹板式脱硝催化剂检测技术规范（GB/T39703-2020）》、《火电厂烟气脱硝催化剂检测技术规范（DL/T1286-2021）》、《火电厂烟气脱硝催化剂二氧化硫氧化率检测方法粉末法（DL/T2279-2021）》等；针对脱硝催化剂装备类的《燃煤烟气脱硝技术装备（GB/T21509-2008）》、《船用柴油机SCR排气后处理系统（GB/T36662-2018）》、《火电厂烟气脱硝（SCR）装置检修规程（DL/T322-2010）》、《燃气余热锅炉烟气脱硝技术装备（JB/T11265-2012）》、《燃煤烟气脱硝技术装备设计规范（JB/T13173-2017）》等。然而，上述标准主要面向燃煤电厂和船用的烟气脱硝催化剂领域，尚未存在钢铁烧结行业复杂烟气工况下的铈基蜂窝式脱硝催化尽管铈基蜂窝式脱硝催化剂在技术上具有诸多优势，但在实际应用过程中，由于缺乏统一的行业标准，其生产质量、性能评估及应用效果常常存在差异，这在一定程度上制约了该技术的推广和应用。因此，制定一套针对钢铁烧结行业铈基蜂窝式脱硝催化剂的技术规范，对于规范行业发展、保证产品质求和检测方法，确保所有生产出的催化剂都能达到一定的性能标准，从而提高2、市场准入和监管：统一的标准不仅有助于监管部门对市场的监控和管理，也为消费者提供了选择产品的依据，通过市场机制淘汰低效、低质的产3、技术创新和产业发展：明确的行业标准在有了明确的技术路线和市场目标后，更愿意投入资金4、环境保护和政策支持：标准的制定和实施将直接影响根据武钢研究院信息研究所报告，我国目前现有烧结机约1200台，脱硝催化剂累计用量超30万立方米，按照市场价济效益。同时，不同于钒钛催化剂寿命到期后高额的危废处置费用，铈基蜂窝式脱硝催化剂寿命到期后，可资源化利用。钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂标准的制定，能够更好的指导催化剂的生产过程、质量控制，最重要的是规范化整个铈基蜂窝式脱硝催化剂制造行业，向标准化、体系化的发展。综上所述，有必要专门制定钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的技术规范，以指导国内钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的生产，从而为实现NOx进一步深度本标准适用于以二氧化钛（TiO2）为载体、以二氧化铈（CeO2）为活性组分，用于脱除钢铁烧结烟气中NOx的铈基蜂窝式脱硝催化剂，烧结是中国钢铁工业空气污染物排放最严重的环节，NOx排放量占整个钢铁行业的54%以上。标准结构框架包括：使用范围、规范性引用文件、术语和定义、技术要求、产品要求、试验方法、检测规则、标志、包装、储存和运输、产品随行文铁粉矿等含铁原料加入熔剂和固体燃料，按要求的比例配合，加水混合制粒后，平铺在烧结机台车上，经点火抽风，使其燃料燃烧，烧结料部分熔化黏结成块状的过程中产生的含有氮氧化物的污染气体。[来源：DB37/990-2019，催化剂生命周期包括催化剂设计、生产、运行检测与评估等。因此，本次标准制定，对催化剂主要活性原料、产品规格、产品选型和性能检测进行了要钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂产品的规格按单元截面上均匀排布的方形孔道数划分，常用规格有18孔、20孔、22孔、25孔、30孔等，不同孔数，催化剂孔径壁厚各不相同，催化剂的孔数选择主要根据烟气中尘含量及尘钢铁烧结烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂应根据工艺布置类型进行选型，产品表1常用的铈基蜂窝式脱硝催化剂选型参考表前脱硝工艺，烟气中尘含量较高，优先选用湿法脱硫后尘含量低，但烟气湿度大，尘易富集，根据实际应用经验，选用20、22或干法/半干法脱硫后，通过除尘，烟气尘含量低，催化剂可选用小孔径催化剂，减少催化剂用量和脱硝塔建设成本，一般使用25孔及活性焦脱硫脱硝后，烟气中烟尘含量低，二氧化硫、NOx浓度也有所降低，减少催化剂用量和脱硝塔建设成本，一般使用25孔及以图1脱硝→脱硫工艺布置图2湿法脱硫→脱硝工艺布置图3干法脱硫→除尘→脱硝工艺布置图4活性焦脱硫脱硝→SCR工艺布置表2模块外观要求模块设计与常规催化剂设计保持规格统一性，便于反应器设计、过滤大尺寸尘、杂质等，防止堵表3几何性能要求±0.10±0.15±0.15±0.20模块长宽参考12×6的单元排列组装的尺寸，单元之间、单元与模块之间采用不同厚度的纤维棉密封，纤维棉厚度5~20mm，模块壁厚3~5mm，各厂家模孔数不同，催化剂内外壁厚存在差异。同一孔数，不同挤出模具和模具磨损也会造成壁厚存在差别。表4是国内某厂家不表4国内某厂家不同型号催化剂参数理化性能应同时符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.4与本文件表5的要表5理化性能要求催化剂抗压强度、磨损是反应催化剂机械性能的基本指标。比表面积、主要成分含量和微量元素含量是反应催化剂化学性能的重要指标。针对CeO2含量，根据国家重点研发计划（非电行业复杂工况烟气深度净化稀土脱硝催化剂表6活性要求10%<ω（CeO2）≤15%表7SO2/SO3转化率要求表8烟气参数要求）（NO浓度（标准状干基%）±0.2%—5烟气流量根据现有国家标准及行业标准中蜂窝式催化剂活性测试常用数值确定，烟气温度、SO2、NO浓度、O2浓度、氨氮摩尔比、H2O含量根据国家重点研发计划（非电行业复杂工况烟气深度净化稀土脱硝催化剂研发及应用，2021YFB3500600）钢铁工业烟经调研、分析，现行国家标准GB/T3470