铈基蜂窝式脱硝催化剂 第4部分：氧化铝焙烧烟气

3T/XXXXXXX—XXXX铈基蜂窝式脱硝催化剂第4部分：氧化铝焙烧烟气本部分规定了氧化铝焙烧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。本部分适用于氧化铝焙烧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。氧化铝焙烧烟气Aluminacalcinationfluegas将氢氧化铝料浆经洗涤过滤后送入焙烧炉的干燥与预热段，被预热的物料进入焙烧炉完成焙烧，焙烧物料经冷却系统冷却后得到合格氧化铝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产品规格根据氧化铝焙烧行业烟气特性，铈基蜂窝式脱硝催化剂产品的常用规格有13孔、16孔、18孔、30孔、35孔、40孔、45孔、50孔、60孔等。4.3产品选型氧化铝焙烧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，典型氧化铝焙烧钢铁烧结行业烟气净化工艺布置图见附录A。4T/XXXXXXX—XXXX表1典型氧化铝焙烧烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂选型参考表>204.4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>0.3，≤0.5>0.5，≤0.8>0.8，≤1.0>1.0，≤1.5>0.8，≤1.3>1.3，≤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的规定。5T/XXXXXXX—XXXX5.5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4、表5的要求。表4活性要求10%<ω（CeO2）≤15%表5SO2/SO3转化率要求>200，≤300>300，≤4006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6，其成分分析方法参见T/XXXXXXX—XXXX.1附录A。表6烟气参数要求）（）（NO浓度（标准状态，干基）（mg/m3）O2浓度（标准状态，干基%） ±10%（相对值）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。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）典型氧化铝焙烧钢铁烧结行业烟气净化工艺布置图氧化铝焙烧烟气脱硝装置典型工艺流程见图A.1、A.2。A.1脱硝→除尘工艺布置1——还原剂制备与存储器；2——还原剂计量喷射器；3——器；6——SCR脱硝反应器；7——原料干燥器；8——一级预热旋风分A.2除尘→脱硝工艺布置8T/XXXXXXX—XXXX1——还原剂制备及存储器；2——还原剂计量喷射器；3——器6——原料干燥器；7——一级预热旋风分离器；8——除尘《铈基蜂窝式脱硝催化剂第4部分：氧化铝焙烧烟气》编制说明 2 32.氧化铝焙烧烟气铈基蜂窝式脱硝催化 4 6 7 7 7 8 8 9 氧化铝焙烧窑炉是在氧化铝生产过程中用于煅烧铝土矿的关键设备，其主要功能是通过高温处理将铝土矿中的水合铝石转变为氧化铝。这种转变过程称为焙烧，是从铝土矿中提取铝的重要步骤之一。在焙烧窑炉中，精矿首先被送入窑内，在连续的高温下（通常在950℃到1200℃之间水合铝石经过脱水反应生成无水氧化铝，同时释放出水蒸气。氧化铝焙烧窑炉通常采用旋转窑设计，使原料在窑内均匀受热并进行有效转化。这种窑炉能够在保持稳定运行的同时，通过调整操作参数（如温度、转速和原料通过时间）以优化氧化铝的产量和质量。为了提高能效和减少能源消耗，现代氧化铝焙烧窑炉还配备了热回收系统，通过回收烟气中的热能来预热空气或原料，从而降低了额外的燃料需求。此外，这些窑炉通常配备有先进的排放控制技术，以减少运行过程中对环在氧化铝焙烧窑炉中，氮氧化物（NOx）的生成主要来源于两个过程：高温燃烧反应和窑内物料的热分解。首先，燃烧生成的NOx（热力型NOx和燃料型NOx）是由窑炉中使用的燃料（如天然气、重油或煤）在高温条件下与窑内空气中的氮气反应生成的。在高温环境下，氮气和氧气会发生化学反应，形成一氧化氮和二氧化氮。此外，如果燃料中含有氮成分，这些氮在燃烧过程中也会被氧化，增加NOx的生成。其次，从原料自身产生的NOx则较为少见，但在某些情况下，原料中的有机杂质或其他氮含量物质在高温下分解也可能释放NOx。氧化铝焙烧窑炉的NOx排放特点受多种因素影响，包括窑炉设计、操作温度、燃料类型及其燃烧方式。NOx是一种常见的工业烟气污染物，也是一类危害环境和人类健康的大气污染物。对于NOx减排是我们国家持续改善大气品质的政策抓手和减污降碳协同治理的重大战略需求，随着火电行业持续深度减排，氧化铝焙烧烟气NOx排放占比逐年上升。目前工业NOx最主要的治理手段是选择性催化还原法（SCR其中脱硝催化剂研发是其技术核心。而目前钒基催化剂已经难以适应低温含水、含酸性气体等复杂烟气工况，铈基蜂窝式脱硝催化剂因在低温复杂烟气工况条件下表现更为优异成为了研究的热点，而拥有这种优异性能的催化因此编制《铈基蜂窝式脱硝催化剂第4部分：氧化铝焙烧烟气》团体标准，将有效指导氧化铝焙烧烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的生产过程，约束催化剂制造厂商对于氧化铝焙烧烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的质量控制要求，明确氧化铝焙烧烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的技术规范，从而推动氧化铝焙烧烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的标准化、体系化的发展。项目的实施为氧化铝焙烧烟气提供先进技术与服务，也将支撑氧化铝焙烧烟气圆满完成环保政策的要求和考核。同时，项目的实施提高了我国氧化铝焙烧烟气脱硝技术水平，对深入推进节能减排和保护生态环境具有重要意义，同时对于我国资源节约型、环境友本标准主要起草单位：南京工业大学、山东天璨环保科技有限公司、新疆大学、上海大学、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、中国建筑材料科学研究总院有限公司、国电环境保护研究院有限公司、江苏万德本标准主要起草人员：徐海涛、李慧远、郭继玺、张登松、严巍、唐幸福、张亚平、黄岭、宋静、金奇杰、叶恒棣、陈雅欣、沈凯、魏进超、王昕、徐慕涛、韦飞、柏源、韩璐蓬、李俊杰、蒋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氧化铝焙烧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（1）资料调研。对国内已发布和公开征求意见的氧化铝焙烧烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂规范以及国际相关标准、氧化铝焙烧烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂（2）氧化铝焙烧烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂技术调研。对国内氧化铝焙烧烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂技术指标进行调研工作，了解现有氧化铝焙烧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了调（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目前中国的氧化铝产量约为9000万吨，占世界产量的一半以上，其中铝生产过程中包含的工序段有：石油焦煅烧、碳素阳极焙烧、氧化铝焙烧和电解铝，其中石油焦煅烧和氧化铝焙烧均含有SO2、NOx和颗粒物，碳素阳极焙烧含有SO2、NOx和沥青烟，电解铝过程中会产生SO2，氟化物和颗粒物。虽然除了电解铝过程中无NOx产生，但是在其他三个工序中氧化铝焙烧过程中产生的NOx对于国内氧化铝焙烧炉而言，焙烧炉炉型主要以850t/d、1350t/d、1850t/d、3500t/d为主，燃料通常为天然气或煤制气。不同炉型烟气参数表1氧化铝焙烧炉炉型烟气参数 —Nm3/h—%% NOx初始浓度mg/Nm3—《铝工业污染物排放标准》(GB25465-2010)修订单对氢氧化铝焙烧炉烟气表2铝工业污染物排放标准-修订单NOxmg/Nm3 表3氧化铝窑炉管控主要指标产尘点安装高清视频监控设施。在厂区内主要产尘布设监控系统，监控运输车辆进出厂情况。CEMS、Dmg/m32019年7月，生态环境部印发《关于加强重污染天气应对夯实应急减排措施的指导意见》，针对重点区域氧化铝等企业分别制定了A、B、C级企业标准根据《有色金属冶炼废气治理技术标准》（GB51415—2020），对于氧化铝焙烧行业要求脱硝效率不低于40%的废气，宜选用选择性催化还原（SCR）或选择性非催化还原（SNCR）技术，对于要求脱硝效率小于40%的废气，宜选用SCR技术。随着氧化铝焙烧烟气超低排放的逐步推进，SNCR技术已难以满足排放限值日益降低的需求，SCR技术成为氧化铝焙烧烟气脱硝技术的主流。目前SCR技术在氧化铝焙烧烟气中的应用仍以钒基催化剂为主。然而，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、活性低、稳定针对上述难题，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，研发了面向氧化铝焙烧烟气低温、高湿、含硫、含重金属烟尘烟气的复杂烟气条件下的低温稀土基蜂窝式烟气脱硝催化剂，实现了在氧化铝焙烧烟气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，尚未存在氧化铝焙烧行业复杂烟气工况下的铈基蜂窝式脱硝催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，更愿意投入资金截止至2023年底，中国氧化铝焙烧在内的有色金属行业相关企业超11000家，年需求脱硝催化剂超20万m3/年，市场规模超50亿元/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。氧化铝焙烧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，有必要专门制定氧化铝焙烧烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的技术规范，以指导国内氧化铝焙烧烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂的生产，从而为实现NOx进一步深度减排和生态环境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、产品随行文将氢氧化铝料浆经洗涤过滤后送入焙烧炉的干燥与预热段，被预热的物料进入焙烧炉完成焙烧，焙烧物料经冷却系统冷却后得到合格氧化铝的过程中产生的含有氮氧化物的污染气体。[来源：国家实用新型专利《氧化铝焙烧尘气回收装置（授权号：ZL20172179077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、产氧化铝焙烧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孔、50孔、60孔等，不同孔数，催化剂孔径壁厚各不相同，催化剂的孔数选择氧化铝焙烧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，产表4典型氧化铝焙烧烟气铈基蜂窝式脱硝催化剂选型参考表1——还原剂制备与存储器；2——还原剂计量喷图1脱硝→除尘工艺布置1——还原剂制备及存储器；2——还原剂计量喷预热旋风分离器；；6——原料干燥器；7——一级图2除尘→脱硝工艺布置表5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6几何性能要求±0.03±0.05±0.10±0.15±0.10±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7是国内某厂家不表7国内某厂家不同型号催化剂参数表8活性要求10%<ω（CeO2）≤15%表9SO2/SO3转化率要求表10烟气参数要求O2浓度（标准状态，干基%）±0.2%—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、