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水泥行业污染物排放标准进一步收紧是未来行业发展的必然趋势。2017年国内部分省份已要求水泥窑烟气NOx排放浓度不高于100 mg/Nm3，若考虑氨逃逸不超标的情况，现行的“低氮燃烧+SNCR”技术已难以满足新标准要求，新型高效脱硝技术的开发和应用将是水泥窑烟气脱硝市场的新方向。 SCR脱硝技术在燃煤锅炉及其他工业窑炉已经广泛应用，且可以将NOx长期控制在50 mg/Nm3以下，水泥窑NOx要实现超低排放，SCR脱硝技术是现阶段的理想选择。在脱硫脱硝过程中，不可缺少的就是烟气挡板门了，在风机前后设置一个，在旁路烟道设计一个，在脱硫塔前设置一个，可以在出现问题能够及时解决，不会造成时间的浪费。 然而水泥工业烟气中粉尘浓度高、碱性成分大、粒径小且黏性高，对普通钒钛类脱硝催化剂会造成严重影响。本文结合水泥窑烟气工况特性，论述水泥窑应用SCR脱硝技术中催化剂的设计选型及应用，为水泥行业中脱硝催化剂的选用提供技术参考。 1 水泥窑烟气SCR布置方式 SCR脱硝技术是将还原剂（氨水/尿素）喷入烟气，在催化剂的作用下，选择性地将烟气中的NOx还原成N2和H2O，钒钛类催化剂最佳反应温度区间为300~420℃。 水泥窑SCR脱硝工艺一般有高温高尘、高温中尘、中低温中尘和低温低尘四种布置方案。 1.1 高温高尘布置 该布置方案是将SCR脱硝系统放置于预热器C1出口与余热锅炉之间，C1出口烟气温度约为280~350℃，烟气中粉尘浓度80~100 g/Nm3，此处烟气温度满足催化剂的最佳反应窗口，但烟气中粉尘浓度高，催化剂堵塞风险大，且粉尘中的碱性物质易造成催化剂中毒，降低催化剂使用寿命。若选择大节距的催化剂，再配备高频次的声波+耙式组合吹灰方式，该方案也是可行的，国外有部分水泥企业有采取该布置方式的案例。该方案的缺点是：耙式吹灰间隔短、吹灰频繁，运行能耗大，催化剂会受到一定程度的机械损伤。高温高尘SCR脱硝工艺流程见图1。 1.2 高温中尘布置 该布置方案是将SCR脱硝系统放置于预热器C1出口与余热锅炉之间，反应器前端增加预除尘设备，进入SCR反应器内烟气温度约为280~350℃，粉尘浓度降低至20 g/Nm3以下，仍选用较大节距的催化剂，为避免催化剂堵灰，建议采用声波+耙式组合吹灰方式。该布置方式于2018年10月在国内登封宏昌水泥已成功应用，且运行效果优异。高温中尘SCR脱硝工艺流程见图2。 1.3 中低温中尘 该布置方案是将SCR脱硝系统放置于余热锅炉出口与高温风机或增湿塔之间，进入SCR反应器内烟气温度约为180~220℃，粉尘浓度为20~50 g/Nm3，该布置方式所选催化剂为低温催化剂。目前高效的低温催化剂市场价格很高，且能耐碱金属中毒的低温催化剂还处于研究阶段。 在研究中低温方案过程中，若烟气中SO2含量较高时，需充分认识和控制催化剂对SO2氧化生成SO3，与脱硝还原剂NH3反应生成的硫酸氢氨对催化剂及下游设备造成的严重影响。目前国内外水泥企业尚未有采用该方案的SCR脱硝案例。 1.4 低温低尘 该布置方案是将SCR脱硝系统放置于窑尾收尘器之后，脱硝烟气中的粉尘浓度可控制在20mg/Nm3以下，粉尘对催化剂的磨损和堵塞可忽略。催化剂可选用小孔薄壁高比表面积的蜂窝式催化剂或波纹式催化剂。该脱硝工况烟气温度仅80~130℃，催化剂活性非常低，国外相关案例是利用蓄热体和补充热源将烟气再加热至催化剂反应温度区间，但工艺结构复杂，运行能耗大，建设费用高，在国内水泥企业应用存在较大难度。 综上所述，结合水泥窑烟气工况及催化剂研究现状，综合考虑现阶段最适合水泥行业的SCR脱硝技术应优先选用“高温中尘”，其次是“高温高尘”的布置方式。 在脱硫脱硝过程中，当遇到一些问题，需要维修脱硫塔时，这就需要我们的烟气挡板门了，采用液压驱动，并且使用硬密封与软密封相结合的方式，采用菱形设计，卸掉烟气过来时的冲力，延长烟气挡板门的使用寿命。 |
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