铈基蜂窝式脱硝催化剂 第3部分：新型干法水泥窑炉烟气

3T/XXXXXXX—XXXX铈基蜂窝式脱硝催化剂第3部分：新型干法水泥烟气本部分规定了新型干法水泥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。本部分适用于新型干法水泥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。新型干法水泥烟气newdryprocesscementfluegas新型干法水泥回转窑熟料煅烧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的要求。4.2产品规格根据新型干法水泥烟气特性，铈基蜂窝式脱硝催化剂产品的常用规格有9孔、11孔、13孔、15孔、16孔、18孔等。4.3产品选型新型干法水泥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，典型新型干法水泥烟气净化工艺布置图见附录A。4T/XXXXXXX—XXXX表1典型新型干法水泥烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂选型参考表>604.4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>1.0，≤1.5±0.10>1.5，≤2.0±0.15>1.5，≤2.0±0.20>2.0，≤2.5±0.25高尘60g/m3）>100，≤150±10>50，≤1005.4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、6要求。表5活性要求9表6SO2/SO3转化率要求>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6.4.1抗压强度按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.4的规定。6.4.2磨损率6T/XXXXXXX—XXXX磨损剂（干燥的粒径为0.300mm~0.425mm的高硬度石英砂）浓度为400g/m3±5g/m3，其他步骤按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.4的规定。6.4.3比表面积的测定按照T/XXXXXXX—XXXX.1中6.4的规定。6.4.4主要化学成分质量分数的测定按照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 —555±10%（相对6.5.2.2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。7T/XXXXXXX—XXXX6.5.4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。8T/XXXXXXX—XXXX（资料性附录）典型新型干法水泥烟气净化工艺布置图典型新型干法水泥烟气净化工艺布置图见图A.1、A.2、A.3。A.1高温高尘脱硝工艺布置1——水泥窑炉；2——热交换塔；3——SCR脱硝反应器；4——A.2低温高尘脱硝工艺布置9T/XXXXXXX—XXXX1——水泥窑炉；2——热交换塔；3——余热锅炉；4——SCR脱A.3高温中尘脱硝工艺布置1——水泥窑炉；2——热交换塔；3——电除尘器；4——SCR脱硝反《铈基蜂窝式脱硝催化剂第3部分：新型干法水泥烟气》编制说明 3 42.新型干法水泥烟气铈基蜂窝式脱硝催化 4 6 8 8 8 8 8 新型干法水泥技术是现代水泥制造中采用的一种高效生产方式，主要通过优化能源利用和提高生产自动化程度来实现高效率和环保目标。这种技术的核心在于使用预热器和预分解器系统对原料进行预处理，使得原料在进入窑炉之前已经进行了预热和部分分解，大大提高了热效率。在新型干法水泥生产过程中，原材料（主要是石灰石和黏土）首先被粉碎到适合的大小，然后通过输送系统送入生产线。在生产线上，原料首先进入干燥机，除去部分水分，之后被送入预热器，在这里原料被预热到接近煅烧温度。预热过程中使用的热能主要来源于窑尾排放的高温废气，这种热能回收方式显著减少了能源消耗并降低了运行成本。经过预热器预热后的原料进入分解炉，在这里完成更多的化学反应并进一步提升物料温度。最后，物料被送入旋窑进行最终的煅烧，形成熟料。旋窑的设计和运行效率对整个生产过程的能效和排放控制至关重要。新型干法技术不仅提升了生产效率，还因其先进的排放控制系统而显著减少了环境污染，使得水泥生产更加符合现代工业的环保在新型干法水泥生产中，氮氧化物（NOx）的生成是一个复杂的化学和物理过程，主要在高温燃烧环节发生。NOx主要包括一氧化氮（NO）和少量的二氧化氮（NO2它们的生成机理主要可以分为燃料型NOx和热力型NOx两大类。首先，燃料型NOx的生成是由于燃料中氮的氧化作用。在水泥窑炉中，使用的燃料如煤、石油焦或天然气等通常含有一定量的有机氮或无机氮。当这些燃料在高温下燃烧时，燃料中的氮会被氧化形成NO和少量的NO2。这一过程的程度受到燃料类型、燃烧温度和燃烧器设计的影响。优化燃料的选择和燃烧设备的设计可以有效控制燃料型NOx的生成。其次，热力型NOx的生成与燃烧过程中的高温环境有关。在水泥生产中，尤其是在预热器和窑炉中，温度可达到1450℃或更高。在这种高温条件下，大气中的氮气（N2）和氧气（O2）会发生直接反应生成NOx，这种反应主要在燃烧区域的高温核心区发生。热力型NOx的生成与温度高度相关，温度越高，生成的NOx越多。此外，还有一种被称为速率型NOx，它是在某些特定的燃烧条件下生成的，如当燃烧非常剧烈时，会在燃烧区形成局部的富氧环境，促进NOx的形成。速率型NOx通常在煅NOx是主要大气污染物之一，也是PM2.5和臭氧重要前体物，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，新型干法水泥烟气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，由于水泥生产中原尘容易团聚，粉尘中碱金属及碱土金属含量高（表1传统的钒钛系脱硝催化剂在水泥烟气适用极易中毒，影响催化剂的使用寿命。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新型干法水泥烟气完表1典型燃煤锅炉烟尘及水泥烟尘成分对比Al2O3Fe2O3Na2O随着新型干法水泥烟气脱硝的广泛应用，编制《铈基蜂窝式脱硝催化剂第3部分：新型干法水泥烟气》团体标准，将有效指导新型干法水泥烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的生产过程、质量控制，最重要的是规范化新型干法水泥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，并推动铈基蜂窝式脱硝催化剂的研发应用。同时，项目的实施将为水泥行业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，极大提高了我国水泥行业烟气脱硝技术水平，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、上海大学、中国建筑材料科学研究总院有限公司、新疆大学、江苏奥利思特环保科技有限公司、复旦大学、东南大学、南京杰科丰环保技术装备研究院有限公司、中冶长天国际工程有限责任公司、山东天璨环保科技有限公司、江苏万德环保科技有限公司、国电环境保本标准主要起草人员：徐海涛、张登松、王昕、郭继玺、严巍、唐幸福、张亚平、叶恒棣、李慧远、宋静、金奇杰、沈凯、黄岭、魏进超、韦飞、柏源、陈雅欣、徐慕涛、李俊杰、韩璐蓬、华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，入选国中国建筑材料科学研究总院有限公司是国内建材领域最大的综合型研究机构和技术开发中心，也是节能减排技术研发与推广应用的领军企业。项目团队前期承担了“建材行业烟气污染物全过程减排及节能耦合技术研究与示范”，“SCR脱硝催化剂成型及适应性研究”等国家项目、课题及子课题10余项，授权发明专利5项，制修订国家标准1项；开发的水泥SCR脱硝催化剂材料应用于多个水泥厂SCR脱硝工程中，取得了较好效果。上海大学长期从事气态污染物控制相关的研究工作。近五年来，主持国家重点研发计划国际合作重点专项，国家自然科学基金面上项目“氮氧化物低温净化催化剂活性位与中毒位的分离调控及协同作用机制”等，主持完成了国家自然科学基金优秀青年科学基金“环境催化材料的纳米效应”（结题优秀科技部973计划前期研究专项“三维分级结构低温脱硝催化材料的基础研究”（结题优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新型干法水泥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（1）资料调研。对国内已发布和公开征求意见的新型干法水泥烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂规范以及国际相关标准、新型干法水泥烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂利用技术发展状况、行业相关政策等内（2）新型干法水泥烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂技术调研。对国内新型干法水泥烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂技术指标进行调研工作，了解现有新型干法水泥烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂产品生产工艺、技术指标、使用状况等方面进行（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近年来随着火电行业NOx持续减排，水泥工业是继电力行业之后的第二大NOx排放固定源，成为大气污染治理的重点。中国是水泥大户，我国现有3000多家水泥企业，新型干法比重达80%，2020年全国水泥产量23.77亿吨，占世千克氮氧化物/吨熟料的产污系数测算，水泥行业2020年氮氧化物的产生量将表2部分地区水泥行业排放标准NO<50mg/Nm3NOx<50mg/Nm3NO<100mg/Nm3NOx<50mg/Nm3NOx<50mg/Nm3NOx<50mg/Nm3NOx<50mg/Nm3NOx<50mg/Nm3NOx<150mg/Nm3新型干法水泥烟气的脱硝技术主要分为两类：前端治理和末端治理。前端治理主要包括低氮燃烧、分级燃烧等方法，这些方法是通过改变燃烧条件从源头上降低NOx的生成。例如，低氮燃烧运行成本低，技术成熟度很高，脱硝效率一般为30%~40%；而分级燃烧投资少，脱硝效率一般为20%~30%。末端治理主要包括选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术、选择性催化还原（SCR）脱硝技术等。SNCR技术系统简单，占地面积小，维护成本较低，其脱硝效率一放的逐步推进，SNCR技术已难以满足排放限值日益降低的需求，SCR技术成为水泥行业烟气脱硝技术的主流。该技术反应器布置在预热器C1出口与余热锅炉之间，烟气温度区间280~400℃,是目前商业脱硝催化剂反应最佳温度范围，脱硝效率高，催化剂寿命长，烟气中粉尘浓度高达60~120g/Nm³。技术优点：高的脱硝效率，低氨消耗量和排放浓度，无须给烟气加热，建设运行成本低。缺点：SCR催化剂易堵塞、磨损，需选择大孔径高强催化剂和选择能力较强的和高温高尘SCR脱硝技术相比，高温中尘SCR脱硝技术是在预热器后和脱硝反应器前增加高温电除尘设备，粉尘含量降低到20~60g/Nm³,烟温在280~350℃。优点：粉尘大幅降低，减少了催化剂堵塞，延长使用寿命。缺点：增加高温电除尘设备，建设和运行成本增加，催化剂也要中低温高尘SCR脱硝反应器布置在窑尾余热锅炉出口与高温风机或增湿塔厂排放的烟气相比，水泥行业存在高碱尘及含硫浓度大幅度变化等复杂工况条件，钒基烟气脱硝催化剂在广泛应用于市场的同时，也同时产生了成本高昂、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，研发了面向水泥行业宽温、高碱尘及含硫浓度大幅度变化的复杂烟气条件下的宽温高效、抗碱、抗硫、耐磨的铈基蜂窝式脱硝催化剂，实现了在水泥的工程化应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，尚未存在新型干法水泥行业复杂烟气工况下的铈基蜂窝式脱硝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，更愿意投入资金我国现有3000多家新型干法水泥企业，按平均4000t/d催化剂用量300m3估算，全国水泥行业每年脱硝催化剂用量约为90万m3/a；市场规模超180亿元/年。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。新型干法水泥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，有必要专门制定新型干法水泥烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的技术规范，以指导国内新型干法水泥烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的生产，从而为实现NOx进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、产品随行文新型干法水泥回转窑熟料煅烧过程中产生的含有氮氧化物的污染气体。[来催化剂生命周期包括催化剂设计、生产、运行检标准制定，对催化剂主要活性原料、产品规格、产根据新型干法水泥烟气特性，铈基蜂窝式脱硝催化剂产品的常用规格有9新型干法水泥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，表3典型新型干法水泥烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂选型参考表图1高温高尘脱硝工艺布置图2低温高尘脱硝工艺布置1——水泥窑炉；2——热交换塔；3——电图3高温中尘脱硝工艺布置表4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，防止堵便于高尘清灰，有利于催化剂寿表5几何性能要求±0.10±0.15±0.20±0.25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6是国内某厂家不表6国内某厂家不同型号催化剂参数9理化性能应同时符合T/XXXXXXX—XXXX.1文件5.4部分表7与本文件表7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。针对氧化镧、氧化镨等稀土氧化物，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，2021YFB35反应性能应同时符合T/XXXXXXX—XXXX.1中5.5与本文件表8、9要表8活性要求9表9SO2/SO3转化率要求磨损剂（干燥的粒径为0.300mm~0.425mm的高硬度石英砂）浓度为4表10烟气参数要求）（）（NO浓度（标准状态，干）（±0.2%——555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、粉尘含量、氨氮摩尔比、H2