選擇性催化還原反應（SCR）是通過向含有NOx的合適溫度的煙氣中噴入氨基還原劑，在催化劑的作用下，將其中的NOx還原成N₂和H₂O，以達到減排NOx的目的。在單獨依靠SNCR已不能穩定、可靠地實現減排目標時，降低NOx濃度。可同SNCR及其它技術聯合使用。SCR脫硝技術的原理如下：

　　4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

　　4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

　　NO2+NO+2NH3→2N2+3H2O

　　SCR技術在火電鍋爐上得到了廣泛應用，并已經在玻璃窯爐等其它窯爐上得到使用，在德國、意大利等國家水泥窯也有應用案例。

　　現在用于SCR催化劑的有效溫度為280~400℃，最近國內正加大對水泥窯低溫催化劑的研發，根據近期研發成果表明：低溫催化劑效果較好的有錳鈰鈦體系和傳統的釩鎢鈦體系；工作溫度在150℃~270℃間具有較好的脫硝效率（＞90%）；堿性氧化物對催化劑性能的影響K₂O＞Na₂O＞CaO；運行溫度在120℃及以下的催化劑仍處于研發階段。

　　國內可用于水泥窯SCR脫硝的中溫催化劑（280~400℃）和低溫催化劑（150℃~270℃）進入中試階段，根據掌握的情況來看，中溫催化劑在水泥行業的試驗及應用將略早于低溫催化劑。

　　SCR的工藝方案

　　根據現有掌握的資料來看，水泥窯SCR工藝方案主要有中溫高塵布置、低溫高塵布置和低溫低塵布置等三種形式。

　　1.中溫高塵布置方案

　　該方案布置在窯尾預熱器C1出口后余熱鍋爐（增濕塔）前，利用窯尾預熱器C1出口溫度滿足中溫催化劑300℃的溫度條件，實現SCR脫硝。可根據工藝情況，選擇采用在脫硝反應器進口前設置預除塵電除塵器，去除大顆粒粉塵，將粉塵濃度控制在20g/Nm³以下（未上余熱鍋爐生產線）；或僅設置簡易除塵后進入反應器。可采用立式或臥式（管道式）反應器（見圖）。

　　面臨的問題與解決措施

　　1）高粉塵濃度對系統的影響

　　水泥爐窯尾部的粉塵含量高達80～100g/Nm³，易造成催化劑孔隙堵塞，催化劑磨損加劇，致使系統壓降增加，給引風機的正常運行造成嚴重威脅，從而影響水泥爐窯生產線長期穩定運行。

　　解決措施：采用結構預除塵設計，適當降低粉塵濃度，特別是大顆粒粉塵；根據生產線粉塵實際情況，合理選擇催化劑節距及孔形狀；采用催化劑前端硬化；采用專用水泥SCR脫硝吹灰系統。

　　2）催化劑中毒問題

　　水泥爐窯煙氣中鈉、鉀等水溶性堿金屬化合物易與催化劑中的V2O5反應導致催化劑中毒，從而降低催化劑的活性。CaO含量較高，附著于催化劑表面及內層空隙，致使催化劑性能下降。

　　解決措施：進行催化劑適應性試驗，并做配方調整；強化吹灰系統。

　　3）施工改造難度大

　　面臨空間不足和高空改造問題。對現有高溫風機的風壓富裕量要求高。

　　解決措施：合理選擇立式或臥式反應器；采用SNCR+SCR聯合工藝降低催化劑用量，降低壓損。

　　2.低溫高塵布置方案

　　該方案布置在窯尾余熱鍋爐同高溫風機間或是增濕塔間出口后，利用余熱鍋爐出口溫度滿足低溫催化劑160℃的溫度條件，實現SCR脫硝。根據實際空間，可選擇設置預除塵電除塵器。考慮施工改造難度，可優先選擇臥式反應器的布置形式。改造時，可采用先建造后煙道連接的方式，減少對水泥生產線的影響時間。

　　面臨的問題與解決措施：

　　1）高濃度粉塵，對系統及催化劑的影響。

　　同中溫高塵布置方案中內容。

　　2）余熱鍋爐、增濕塔運行的影響

　　反應器位于余熱鍋爐或增濕塔后端，受其運行情況影響。當鍋爐換熱管破損及增濕塔運行不正常時，由于煙氣含水量的升高，增加催化劑運行水中毒風險。

　　解決措施：穩定前端設備運行；采取應急切換保護措施。

　　3.低溫低塵布置方案

　　該方案布置在窯尾除塵同尾排風機間，通過調整余熱鍋爐出口溫度或是取部分預熱器出口煙氣同余熱鍋爐出口煙氣混合滿足低溫催化劑160℃的溫度條件，實現SCR脫硝。鑒于除塵器后端空間相對寬松，綜合考慮可選擇立式反應器。

　　面臨的問題與解決措施

　　1）反應器進口煙氣溫度的控制

　　反應器進口溫度穩定在160℃以上，及溫度分布的均勻性。

　　2）反應器結構設計

　　反應器內部溫度的分布需更均勻，以保證反應效率，減少反應器內局部冷凝水對催化劑的影響。

　　解決措施：采用CFD流場模擬設計和實體模擬驗證，采用前置多點溫度檢測實時反饋溫度分布。

　　水泥窯NOx減排最佳工藝路線

　　隨著環保要求的提高，NOx減排上的工藝思路越發清晰。采用燃燒工藝優化、分級燃燒等技術初步降低NOx濃度，采用SNCR技術進一步降低NOx滿足階段環保要求，再根據環保要求采用SCR技術滿足最終最嚴格的環保要求。從成本控制考慮，穩定低氮燃燒應用效果，降低后續還原劑的投入成本；當使用SNCR+SCR技術方案時，通過理論計算和實際調整，合理分配還原劑（氨/氨水）使用量，達到最低運行成本的目的。

　　結論

　　鑒于近期國內嚴峻的環保形勢，水泥企業均選擇先改造新上SNCR裝置，以快速達到環保要求的目的。在后期正常運行中，由于脫硝運行成本的壓力，各企業也必將加大低氮燃燒的應用，加強生產精細管理和操作。

　　環保要求持續嚴格，必然帶來水泥行業SCR脫硝技術的應用。國外已有至少6條水泥生產線安裝SCR裝置，主要集中在德國和意大利。國內對水泥SCR脫硝催化劑的研發與試驗，必然為水泥行業NOx減排提供新的選擇。