1.前言

  目前我國新型干法水泥窯約1700多條生產線，水泥工業NO_x排放總量約為240萬噸，占NO_x總排放量的10~12%，占工業行業排放量約30%。《水泥工業大氣污染排放標準》GB4915-2013要求現有與新建水泥企業NO_x排放≤400mg/Nm³，重點地區調整到≤320mg/Nm³。許多省市都出臺了更加嚴格的地方標準，例如北京要求：NO_x≤200mg/Nm³；重慶要求：NO_x≤250mg/Nm³。在國家環保新標準日趨嚴厲的現狀下，水泥行業面臨巨大NO_x的減排壓力。

  水泥窯已有的低氮燃燒器、分解爐分級燃燒技術以及SNCR脫硝技術，NO_x減排水平30~60%，NO_x排放≥300mg/Nm³，難以滿足日趨嚴格的國家環保排放標準要求，據國內外專業環保機構多年研究和試驗情況分析，水泥工業要達到NO_x≤200mg/Nm³的排放標準，采用SCR脫硝技術將是必由之路。

  科行環保集團作為我國水泥工業煙氣綜合治理商，已經聯合日本、奧地利等知名環保公司共同研發中溫高塵SCR技術或低溫低塵SCR技術，并且實施國內首條水泥窯中低溫高塵SCR脫硝中試項目。該項目的實施，將有力推進我國水泥工業NO_x減排的技術升級，實現低成本、高效率SCR技術在水泥行業的推廣。

  2. 工程概況

  國內新型干法水泥窯生產線大都配備了余熱發電，煙氣經出預熱器后先進入余熱鍋爐再去生料磨、窯尾除塵等后續設備，根據水泥窯工藝布置特點以及煙氣溫度區間特性，中試項目采用中低溫高塵SCR脫硝技術，脫硝系統將預熱器C1出口高溫煙氣引出經風管進入SCR反應器，在催化劑的作用下煙氣得到凈化，凈化后的煙氣再進入余熱鍋爐，保留原有煙道作為脫硝停運時的旁路，SCR脫硝反應器底部脫落的粉塵集中收集與余熱鍋爐回灰經輸送設備送至生料均化庫或預熱器，技術路線流程如圖1。

  SCR系統采用原SNCR系統中的氨水作為還原劑，氨水從氨區儲罐輸送模塊輸送到計量模塊，通過壓縮空氣將氨水噴射到氣化器中，同時氣化風機的風經過在反應器出口煙道上換熱后進入氣化器中將氨水氣化及稀釋，經氣化稀釋后的氨/氣混合氣通過噴氨格柵噴入反應器入口煙道中。此外，SCR反應器每層布置一個聲波吹灰器和耙式吹灰器，其中耙式吹灰器采用換熱后的熱壓縮空氣。SCR系統工藝流如圖2。

  3  主要設計參數

  SCR初始設計工況表1所示，脫硝工程充分考慮煙氣的特點進行優化設計。

表1  SCR設計參數

  4  工程設計與優化

  脫硝工程聯合日本、奧地利等知名環保公司，集中攻克水泥窯SCR脫硝以下共性技術難點：

  1）尋求適用水泥窯煙氣溫度區間的高效SCR催化劑，使催化劑脫硝活性得以保障；

  2）催化劑采用特大孔徑、特殊材質及表面特殊處理，應對煙氣中約100g/Nm3的高濃度粉塵給催化劑帶來磨損、堵塞和中毒等危害；

  3）先進的CFD流場模擬技術，確保反應器內流場均勻以及噴入的氨均勻混合；

  4）自動化精準噴氨系統如何控制噴氨，以及噴入的氨如何在催化劑層均勻分布；

  5）成熟、高效、穩定的吹灰系統對催化劑進行吹灰，以保證催化劑層的通暢；

  6）專業的土建、結構設計、特性化反應器設計，應對項目高空作業。

  5  工程預期

  在充分考慮水泥窯煙塵特性的基礎之上，對脫硝工程的做好較合理的預期，具體參數見表2

  表2 脫硝工程預期效果

  6. 結束語

  SCR脫硝技術具有脫硝效率高（脫硝效率>80%）、選擇性和穩定性好、氨耗量低、氨逃逸低（氨逃逸<3ppm）等優點，水泥窯中低溫高塵SCR脫硝中試項目成功穩定運行，對國內水泥窯SCR的推廣應用具有巨大的推動作用。