水泥窑尾废气超低排放的技术探讨

目前水泥生产工艺与催化剂使用温度不适应问题突出，需要针对水泥生产工艺的特点，探索解决问题的新技术。下面提出我们的意见：目前SCR脱硝工艺方案一般分为高尘（HighDust）布置方案、半尘（Semi-Dust）布置方案和低尘（LowDust）布置方案。在煤电锅炉系统成功实施的SCR脱硝工艺方案多为高尘布置方案，一般是在空气预热器前适合的温度段将废气引出进行催化脱硝。这里的废气含尘量一般＜20g/m3，且燃煤气体成分较简单稳定，只要在催化反应器中适当布置吹灰装置，就可完全实现较长期的稳定催化脱硝作用。目前燃煤锅炉在350℃左右应用钒钛体系催化剂的SCR脱硝工程技术是成熟可靠的。

然而，水泥熟料生产系统窑尾废气成分复杂，在废气余热利用前，适合催化剂活性的温度段气体含尘浓度一般是60~80g/m3，不能直接沿用煤电锅炉废气的SCR脱硝工艺。为探讨适合水泥窑尾废气的SCR脱硝技术,国内外都在两个方向上开展了研究工作：其一是研发适合水泥熟料生产废气成分及现有水泥熟料生产工艺的低温催化剂；其二就是调整水泥熟料现有生产工艺以适应现有成熟的废气SCR脱硝技术。本文主要针对常温催化剂探讨后者。

如果水泥熟料生产尾气的SCR脱硝也按高尘、半尘和低尘方案来区分，一般是采用如下方案：

（1）水泥窑尾高尘SCR布置工艺

图15为高尘SCR布置工艺，国外早期有此方案实施的报导。它是将催化反应器布置在预热器C1旋风筒废气出口处，此处的温度较高（约350℃），可以满足常规SCR催化剂反应需要的温度。但是该处的粉尘浓度可达60~80g/m3（标），对催化剂的冲刷磨损大，催化剂堵塞的风险也比较大，所以对清灰（吹灰）系统要求很高。另外，各种有害成分引起的催化剂中毒也会严重，甚至短期运行即失效，因此一直不被业界所接受。

图15高尘布置工艺

（2）水泥窑尾半尘SCR布置工艺

图16为水泥厂SCR脱硝的半尘布置或中尘（MiddleDust）布置工艺，它需要在SCR反应器之前安装高温电除尘器。因为高温电除尘器的除尘效率不能达到很高，所以出口含尘量仍然较高，特别是除尘器电场事故致使废气含尘量高不可避免，半尘布置方案也与高尘方案存在同样问题。另外，通过高温电除尘器的气体温度还会有所降低，也不利于常规催化剂高效运行。国内外实际应用的报导都同样是不能稳定运行。

图16半尘布置工艺

（3）水泥窑尾低尘SCR布置工艺

图17为传统的低尘布置工艺，采用传统的高温袋除尘器可以保证进入SCR反应器的废气含尘量极低，这样粉尘对SCR催化剂的影响小。但由于传统滤袋的耐温限制，通常需要采用六级预热器，或优先通过SP余热锅炉降温，或采用增湿塔将预热器出口废气温度降低到≤280℃，并且不允许出现超温事故。降温除尘后，为了满足氮氧化物最佳催化还原反应温度，需要对烟气进行再加热，这无疑会使工艺复杂且有能源消耗。如果研发出有效可靠的低温催化剂，无需对气体再加热，则是一个理想的选择。

图17低尘布置工艺

国外有关研究实验结果给出了催化剂活性使用寿命与气体含尘量的关系（见图18）。由此可见，气体含尘量高会大大缩短水泥SCR脱硝催化剂的使用寿命，水泥窑尾的高尘布置方案会更糟。

图18不同条件下对催化剂活性的影响

延伸阅读：

水泥窑烟气脱硝工程技术改造

水泥行业脱硝现状和工艺技术的探讨