水泥窑尾废气超低排放的技术探讨

（4）水泥窑尾新型低尘SCR布置工艺

近年我国超高温过滤材料的研发取得了长足的进步，金属膜过滤材料、金属纤维毡过滤材料以及陶瓷纤维过滤材料都已开始走向应用市场，依据材料配方的不同，它们承受的温度可以达到300~1000℃。天津水泥工业设计研究院有限公司和中材装备集团有限公司环保分公司与相关厂家合作分别对以上超高温过滤材料进行了实验室测试，过滤精度完全可以媲美现有常规纤维毡类以及PTFE覆膜类各种滤料，过滤阻力不高于常规滤料，在较高的过滤风速下易于清灰。我们提出的水泥窑尾SCR新型低尘布置工艺见图19。

图19新低尘(微尘)布置工艺

由我们实验室采用超高温滤袋测试所得到的粉尘排放数据可见，无论测试的除尘器样机入口粉尘量怎样变化，其出口粉尘排放量完全可以达到＜5mg/m3（标）。我们可以相信，以上工艺布置是解决水泥生产氮氧化物超低排放的最佳方案之一，它既可以保持常规催化剂最适宜的脱硝催化温度，又可以保持持久的催化活性。

值得注意的是，水泥废气中有害元素含量远远高于燃煤锅炉废气，例如窑灰中铊（Ti）含量一般可达到5~8mg/kg。国外有研究表明，废气中的铊会致使催化剂中毒，而且铊主要富集在微细粉尘中。而我们提出的新型低尘布置方案，在催化反应器前完全实现了超低粉尘含量，相信能很好地解决铊中毒问题。

目前已经有研究成果将超高温过滤与催化剂结合，这将简化SCR脱硝工艺，提高催化效率，其中以陶瓷纤维过滤材料与催化剂复合产品技术较为超前，我们应给予重视和研究。

部分地区水泥原、燃料含硫量较高，在预热器前级SO2已经释放到废气中，我们也不得不考虑高SO2废气含量对SCR脱硝及整个工艺系统的影响。SCR脱硝应用在很大程度上受到烟气中SO2含量的制约，SO2含量越高，操作时的烟气温度要求也就越高，否则就会因为硫酸氢铵+粉尘的沉积过多而堵塞蜂窝催化剂的开口部或后续设备（余热锅炉或除尘器）。

由于烟气中存在SO2等气体，催化剂中的活性成分钒尽管是选择催化降解NOx的，但也会对SO2的氧化起到一定的催化作用，SO2的氧化率随活性组分V2O5含量的增加而上升，其反应式如下：

在脱硝过程中由于氨的不完全反应，SCR烟气脱硝过程发生氨逃逸是必然的，反应生成的SO3进一步同烟气中逃逸的氨反应，生成硫酸氢铵或硫酸铵，其反应如下：

硫酸氢铵的露点为147℃，在通常运行温度下，以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散于烟气中。液态的硫酸氢铵是一种粘性很强的物质，在烟气中会粘附飞灰。当温度继续升高至250℃以上，硫酸氢铵会由液态转化为气态。

而氨逃逸会随运行时间发生变化，氨逃逸率主要取决于注入氨流量分布均匀情况和设定的NH3/NOx摩尔比。

含硫废气实施SCR脱硝，为避免硫酸氢铵结露，我们必须要：

（1）提高SCR反应温度，尽量保证后续余热锅炉出口温度在250℃左右，废气余热随后再用于烘干原料。如果需要降低余热锅炉出口温度，要对锅炉后段炉膛表面进行处理，以便于清理结皮，同时要设置高压水冲洗装置，定期清理硫酸氢铵结皮。

硫酸氢铵结露对于后续除尘器的影响很复杂。如果出余热锅炉废气用于原料烘干，硫酸氢铵会被原料稀释，一般不会糊袋。但窑系统与原料烘干磨的运转是不同步的，当停磨时，结露的硫酸氢铵就会使除尘器糊袋，阻力持续升高，致使系统不能通风。这就要求出袋除尘器气体温度＞250℃，否则，一旦糊袋很难处理。

（2）尽量减少氨的逃逸。脱硝设备结构设计前应进行流场数字模拟分析，以使气体流场分布均匀，操作要控制好NH3/NOx摩尔比；不建议在SCR催化前采用SNCR或氨法脱硫（包括复合脱硫的水剂注入），以免氨逃逸过量。

（3）尽量在无尘工况下实施SCR脱硝。这就是我们提出的在高温段实现超低粉尘工况非常必要。

针对以上技术及产品，天津院环保公司已经开始小规模工业应用实验，待实验结果达到预期后，将在水泥生产线中推广应用，实现水泥窑废气氮氧化物的超低排放。

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