引言

随着我國(guó)工業化的發展及人們對生存環境的逐漸重視，人們對空氣的質(zhì)量要求越來越高，近幾年來，我國(guó)逐漸在電(diàn)力、焦化、鋼鐵等行業進行了煙氣尾氣氮氧化物(wù)的治理(lǐ)工作(zuò)[1]，氮氧化物(wù)的排放幾乎達到50mg/Nm3以下的治理(lǐ)要求。在各行各業超淨排放的背景之下，水泥窯爐将會迎來超淨排放的治理(lǐ)趨勢，2019年河南省率先提出水泥窯爐氮氧化物(wù)排放濃度不高于50mg/Nm3的低濃度排放的要求，在國(guó)家環保政策的導向之下，排放标準的逐年提高成為(wèi)未來發展的大趨勢。

SCR脫硝技(jì )術作(zuò)為(wèi)高效脫除氮氧化物(wù)的主要技(jì )術之一，此技(jì )術廣泛應用(yòng)于電(diàn)力、焦化、鋼鐵、玻璃等各行業，同時此技(jì )術也是水泥行業氮氧化物(wù)治理(lǐ)的最優技(jì )術路線(xiàn)之一[2]。在國(guó)外水泥行業脫硝起步相對較早，具有一定的成功運行經驗，國(guó)内水泥脫硝2019年開始實施，逐漸推廣，根據近年來的水泥SCR脫硝現狀進行技(jì )術分(fēn)析以供參考。

1、水泥SCR脫硝技(jì )術

水泥SCR脫硝技(jì )術主要包括高溫高塵脫硝技(jì )術、高溫中塵脫硝技(jì )術、高溫低塵脫硝技(jì )術、中低溫中塵脫硝技(jì )術，低溫低塵脫硝技(jì )術，技(jì )術多(duō)樣性，本文(wén)針對這幾種技(jì )術的特性，作(zuò)相應的技(jì )術分(fēn)析，以供水泥行業選擇及脫硝環保路線(xiàn)選擇。

☆1.1高溫高塵脫硝技(jì )術

高溫高塵技(jì )術主要興起于歐美等發達國(guó)家，近年來，以海螺為(wèi)主導引進德(dé)國(guó)蒂森克虜伯高塵高溫脫硝技(jì )術工藝，此技(jì )術主要是從窯爐C1出口引出未處理(lǐ)的高溫煙氣，然後經脫硝反應器，通過特制耐磨13*13孔蜂窩催化劑，将氨氣和氮氧化物(wù)反應生産無污染的氮氣和水，已達到淨化目的。主要工藝路線(xiàn)如圖一所示：

圖一、高溫高塵技(jì )術工藝

此工藝的主要優點在于投資費用(yòng)相對較低，使用(yòng)的結構單元相對簡單，難點在于整個工藝的除塵系統，由于含塵量相對較大，灰塵粘性相對較高，通過催化劑很(hěn)容易堵塞，因此設計合理(lǐ)的除塵系統成為(wèi)本工藝的核心部件，蒂森克虜伯高塵SCR系統每層安(ān)裝(zhuāng)有四台清灰裝(zhuāng)置。按順序運行的清灰系統必須确保把粉塵吹過催化劑模塊，從而防止粉塵堆積或粉塵堵塞。清灰過程逐層進行，并且始終從頂部催化劑層開始除塵。清灰系統需要使用(yòng)特殊要求的脈沖空氣，每條窯生産線(xiàn)使用(yòng)三台壓縮機，其中的一台備用(yòng)。此技(jì )術的缺點在于催化劑磨損和中毒幾率較高，一旦除塵系統出現故障，整套系統處于癱瘓狀态。表一為(wèi)蒂森克虜伯濟甯某水泥廠生産線(xiàn)運行狀态【3】。

表一、濟甯某水泥廠運行參數

☆1.2高溫中塵脫硝技(jì )術

高溫中塵技(jì )術主要來源于我國(guó)在玻璃窯爐運行SCR工藝路線(xiàn)的改進，由于玻璃行業脫硝實行較早，技(jì )術儲備和經驗相對較多(duō)，根據現有的經驗及設計優化，設計開發的水泥高溫中塵脫硝工藝，此工藝路線(xiàn)主要為(wèi)從C1出口引出高溫煙氣，經過電(diàn)除塵後将煙氣中的塵含量由100g/Nm3降至40-50g/Nm3的煙氣環境下進行脫硝，此技(jì )術的優點在于進一步降低了塵對催化劑的影響，技(jì )術相對成熟，催化劑國(guó)産化程度高，不受國(guó)外控制，此技(jì )術的核心和高溫高塵脫硝類似，在于除塵系統的設計，除塵系統為(wèi)核心工藝，設計不好容易出現堵孔導緻壓降過高，高溫風機跳閘等安(ān)全問題，同時運行和維護費用(yòng)相對較高，催化劑磨損同樣嚴重。

圖二、高溫中塵技(jì )術工藝

☆1.3高溫低塵脫硝技(jì )術

高溫低塵脫硝工藝是近幾年新(xīn)研發除塵脫硝工藝，此技(jì )術主要是從C1出口引出高溫煙氣，經過高溫金屬纖維氈濾袋除塵後進入催化劑，煙氣中的塵含量由100g/Nm3将至5mg/Nm3以内，以此保證催化劑在高溫低塵狀态下運行，項目達到超淨排放要求，以此滿足現有的水泥脫硝要求。

圖三、高溫低塵技(jì )術工藝

此工藝的主要優點在于脫硝除塵一體(tǐ)化，降低的建設場地，同時除塵效果達到國(guó)家要求的超淨排放要求，減少了高塵對催化劑的磨損狀況，使催化劑的壽命長(cháng)達5年之久，催化劑的使用(yòng)量僅為(wèi)高塵脫硝和中塵脫硝的1/4，減少國(guó)家對危廢的處理(lǐ)量，資源能(néng)得到最有效的利用(yòng)，催化劑堵孔故障較低，同時，超淨排放标準下，預熱鍋爐的利用(yòng)效率能(néng)夠得到明顯提升，在原料磨不工作(zuò)前提下能(néng)夠使窯尾除塵器分(fēn)離不用(yòng)，減少整套工藝的阻力，進一步降低整套工藝路線(xiàn)的運行成本，缺點是由于金屬濾袋成本較高，總投資成本相對較高。以下為(wèi)河南某水泥廠已經投運的高溫低塵工藝的運行情況。

表二、河南某水泥廠運行數據

通過表二我們看出高溫脫除塵脫硝一體(tǐ)化裝(zhuāng)置能(néng)夠完全适用(yòng)于現有的工況條件及極端工況條件，完全能(néng)夠達到國(guó)家超淨排放要求，氮氧化物(wù)及粉塵含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家排放标準，适用(yòng)于各種工況條件，無二次污染産生。

☆1.4中溫中塵脫硝技(jì )術

中溫中塵脫硝技(jì )術主要是煙氣通過餘熱發電(diàn)後，從餘熱發電(diàn)尾端引入脫硝反應器中，此段煙氣中的含塵量會由于餘熱發電(diàn)系統沉積，堆積在餘熱發電(diàn)部分(fēn)，導緻餘熱發電(diàn)效率降低，阻力會随着含塵量的增加逐步增加，每年需要不定期檢修，耗費大量人工人力。同時，現階段，此溫度區(qū)間的催化劑技(jì )術還未成熟，主要難點在于溫度較低，氨氣容易和二氧化硫形成硫酸铵鹽，導緻催化劑中毒，降低催化劑的使用(yòng)壽命。

圖四、中溫中塵技(jì )術工藝

☆1.5低溫低塵脫硝技(jì )術

低溫低塵脫硝技(jì )術主要是煙氣通過除塵器後引入脫硝反應器，此段煙氣溫度比較低，煙氣溫度多(duō)在80—150℃，煙氣相對比較幹淨，含塵量較少，對催化劑的磨損較小(xiǎo)，但是，由于溫度較低，催化劑技(jì )術還在開發試驗階段，難以滿足現階段工藝技(jì )術要求，此技(jì )術的研發還需要一定的時間才能(néng)滿足市場需要。

圖五、低溫低塵技(jì )術工藝

2.各項技(jì )術工藝技(jì )術指标對比表

表三：各種工藝技(jì )術技(jì )術指标對照

3.結論

SCR技(jì )術在電(diàn)力、鋼鐵、化工等行業已成功運行多(duō)年，是實現脫硝超低排放的主要技(jì )術，在國(guó)内外均有成功應用(yòng)案例，在水泥行業，5種SCR工藝各有其優缺點，從技(jì )術成熟性及運行穩定性上優先考慮高溫中塵或高溫低塵工藝，該2種工藝均可(kě)穩定實現NOx超低排放；從經濟性分(fēn)析最佳工藝為(wèi)高溫低塵SCR，建設費用(yòng)和運行費用(yòng)低于高溫高塵及高溫中塵工藝，且經過工程實踐，相對最适應國(guó)内水泥窯工況環境；同時各種技(jì )術都存在相應的優缺點，同時要更具水泥窯爐的具體(tǐ)工況條件及現場施工條件，選擇合适的工藝路線(xiàn)，水泥SCR脫硝必将成為(wèi)水泥行業一種趨勢。

參考文(wén)獻：

[1].蘇娜,楊延安(ān)等.金屬膜在高溫煙氣除塵領域的優勢[J].中國(guó)環保産業.2016.36（2）.

[2]侯力強,盧文(wén)靜等.金屬纖維氈在高溫除塵方面的應用(yòng)[J].山東化工.2015.22（44）：176-179

[3]周程.國(guó)内首套高溫高塵SCR脫硝系統在海螺水泥順利投産[EB/OL].中國(guó)水泥網信息中心.2019.11.07

作(zuò)者簡介：郭勇（1989—） 碩士研究生 環保工程師，多(duō)年來從事環保工程工藝及脫硝催化劑技(jì )術研究工作(zuò)。