水泥行业烟气多种污染物“超低排放”整体解决方案

(7)采用选择性催化还原技术(SCR)，在预热器C1出口与增湿塔(或余热锅炉)之间串联SCR脱销装置，属于高尘布置，脱销效率>80%。

目前，全世界水泥窑采用SCR技术脱销仅有3套投产。第一套是德国SolnhoferZementWerker水泥厂。该厂为预热器窑，设计年产量为55.5万t(约1800t/d);SCR为高尘布置，催化剂层为三备三用，采用25%氨水溶液做还原剂，氨逃逸率小于1mg/Nm3，进入SCR的烟气温度在320℃~340℃;当初始NOx浓度小于3000mg/Nm3，脱销效率高于80%，初始NOx浓度在1000~1600mg/Nm3，脱销后浓度为400~550mg/Nm3。该厂SCR系统可靠运行大于40000h。

第二套是意大利CementeriadiMonselice水泥厂，于2006年投试，该厂采用了高尘布置。该SCR系统最初6个月的运行参数和结果显示：SCR系统高达95%的脱销效率，烟气排放气中的NOx浓度低至75mg/Nm3，系统压降小于500Pa，氨逃逸仅有1mg/Nm3。该催化剂系统，采用五备一用的床层设计，催化剂为V2O5~TiO5整体蜂窝结构，蜂窝孔道直径为11.9mm，催化剂体积为105.3m3，NOx催化净化反应空间速度约为1000h-1。该厂SCR的生产成本为1欧元/t熟料。

第三套是意大利Calavino水泥厂安装的SCR系统。运用SNCR脱硝技术，确保水泥窑NOx的排放稳定在400mg/Nm3以下，是可以实现。但要达到100mg/Nm3以下，单独依靠SNCR已完全不能实现，必须和SCR脱硝技术结合起来。SCR是利用NH3与NO反应的选择性，选择合适的催化剂，在300℃~350℃，在催化剂表面将富氧烟气中的NO还原成N2和H2O。

SCR脱硝技术的原理如下：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2ONO2+NO+2NH3→2N2+3H2O

在窑尾预热器和增湿塔(或余热锅炉)之间增设一个SCR反应塔，将预热器的废气由该反应塔上部导入，与喷入塔内的氨水或尿素等还原剂相混合，借助反应塔内多层催化剂的催化作用，确保脱氮反应更充分地完成，催化剂由V2O5、TiO2等活性组分制成的。

SCR脱硝工艺装置的主要组成部分包括一个SCR反应器、一个储罐及一个还原剂注入系统。还原剂即可是带压的无水液氨，也可是常压下的氨水溶液(通常重量浓度为25%)。当采用氨水或尿素溶液时，通常将其通过位于导管或滑流的雾化喷嘴直接注入到烟气通道中。无水液氨的储存压力取决于储罐的温度。液氨通过蒸发器中的蒸汽、热水或电被蒸发。然后，蒸发的氨气经空气稀释，通过注入系统被注入到烟气中。注入系统有许多注射喷嘴组成，使氨和烟气均匀分布。另一方面，在喷嘴数量较少的情况下，可以结合一个静态混合器一起使用。氨气在烟气内的均匀分布对于实现NOx的有效还原、较低的氨逸出量以及由此达到催化剂的有效利用都十分重要。

SCR脱销效率影响因素：

脱销效率的主要影响因素有系统运行的SV值、氨氮比(NSR)、烟气温度等。

SV(h-1)指烟气流量与催化剂体积之比。NOx的脱销效率随着SV值的增大而降低。意大利Monselice水泥厂SCR系统SV值为1000h-1。

氨氮比：理论上，1molNOx需要1molNH3去脱除，NH3量不足会导致NOx脱销效率降低，而过量又会带来对环境的二次污染。据资料显示，氨氮比在1.05~1.10，脱销效率可稳定在80%~90%。

烟气温度是脱销效率的重要因素，一般应尽可能使烟气温度处于所选催化剂的反应温度窗口内。

水泥炉窑SCR脱硝工艺需要注意的问题：①高粉尘浓度对催化剂的影响大。

水泥炉窑尾部的粉尘含量可高达80～100g/Nm3，易造成催化剂孔隙堵塞，使系统压降迅速增加，给引风机的正常运行造成严重威胁，从而影响水泥炉窑生产线长期稳定运行。

水泥炉窑SCR脱硝工艺对催化剂的堵塞和磨损，提出了更高的要求。

②催化剂中毒问题。

水泥炉窑烟气中钠、钾等水溶性碱金属化合物易与催化剂中的V2O5反应导致催化剂中毒，从而降低催化剂的活性。同时，水泥炉窑烟气中的CaO含量较高，易于SO3反应生成CaSO4，覆盖催化剂的表面，降低催化剂的活性。

水泥炉窑SCR脱硝系统中，由于烟气中碱性金属氧化物含量较高，要特别注意催化剂的中毒问题。

(8)科行水泥炉窑SNCR+SCR联合脱硝技术。

考虑到脱硝催化剂的投资成本较高，科行采取把SCR与SNCR结合起来的联合脱硝技术。

SNCR+SCR联合脱硝的特点：

①催化剂用量小。

SCR工艺由于催化剂非常昂贵，使得SCR系统的投资很大。并且由于需要定期更换，运行费用也很高。SNCR+SCR联合脱硝工艺由于首先采用了SNCR工艺初步脱硝，脱硝效率可以达到60%，降低了对催化剂的依赖。联合脱销系统所使用的催化剂比单独使用SCR脱销系统要少的多。在总脱销效率为75%时，催化剂可省约50%。该系统的NOx脱除效率可达70%~92%。

②SCR反应塔体积小，空间适应性强。

延伸阅读：

水泥窑SCR脱硝技术的应用与调试

GB49152013水泥工业大气污染物排放标准

水泥窑SCR烟气脱硝催化剂的选型与应用

专家浅议水泥生产的脱硝问题