水泥窑烟气SCR脱硝工艺简述
近年来，我国水泥行业的氮氧化物（NOx）排放量快速增长，成为继火电和机动车之后成为三大NOx 排放源。对于火电、钢铁行业，大气污染排放要求越来越严，行业内已提出“超低”排放的要求并已在各大项目中实施。2018年7月，陕西省地方标准公布的《关中地区重点行业大气污染物排放限值》征求意见稿中明确指出，2015年之后建成的工业企业生产设施执行NOx排放限值标准状态下260mg/m3，自2019年10月1日起，所有水泥工业执行NOx排放限值标准状态下150mg/m3，由此看来，水泥行业的超低排放势在必行。
水泥行业回转窑炉的主要燃烧对象是煤炭，在煤炭燃烧过程中会产生的烟气中含有大量的NOx。本文以5000t/d熟料水泥生产线为例简要介绍水泥窑炉尾气SCR烟气脱硝系统。
1 、水泥窑主要技术参数

2、水泥窑炉SCR脱硝工艺流程
水泥窑炉脱硝工艺流程如下图所示。SCR脱硝系统所用的还原剂采用20%质量浓度氨水溶液。


3、系统组成
（1）还原剂的制备与喷射系统
对于新建水泥生产线脱硝系统的项目，需要新建氨水脱硝系统，内置氨水储存系统、稀释水系统、计量系统、分配系统及喷射系统等。氨水在稀释到5%~10%浓度后，通过喷射泵加压，经管线到达喷枪前喷嘴处，由布置在反应器前的预热器风管上的喷枪雾化并喷射进风管内。氨水在340℃左右的高温烟气内迅速蒸发成为气态，并与烟气一同混合均匀，在气流均布后进入催化剂模块内并在催化剂的参与下完成NOx的还原反应。
（2）催化剂
鉴于水泥SCR脱硝行业的特殊性，催化剂在300℃～350℃下可选择常用的中温催化剂。水泥窑烟尘浓度大，硬度高，易对催化剂造成冲击磨损。为了保证催化剂的抗磨损能力，可对催化剂进行前端硬化处理和表面特殊涂层处理来提高耐磨和防堵灰措施，同时，为了SCR运行的经济性，在催化剂选型时宜考虑壁厚不小于0.8mm的催化剂，以便将来采用再生技术，延长催化剂的使用寿命。
（3）反应器
该案例中的反应器设计成烟气竖直向下流动，入口设气流均布装置及导流板，对于反应器内部易于磨损的部位设计必要的防磨措施。反应器内部各类加强板、支架设计成不易积灰的形式，同时考虑热膨胀的补偿措施。在反应器入口、各层催化剂出口、反应器出口等位置设置足够数量的烟气取样孔，每层催化剂层出口布置足够数量的烟气取样格栅钢管。
（4）吹灰系统
水泥行业窑尾生料灰浓度高、硬度高、灰分细腻，催化剂的表面应常设吹灰系统。目前主要的清灰方法包括蒸汽吹灰、声波吹灰和压缩空气吹灰三种。 根据国内外水泥窑烟气脱硝成熟的工程应用案例，水泥窑SCR催化剂宜采用压缩空气/蒸汽吹灰方式，同时可联合声波吹灰方式进行吹灰，以保持催化剂清洁，避免因灰尘堆积减弱催化剂的活性。
（5）风机系统
SCR脱硝反应器的阻力在1000～1500Pa，对于高尘布置的方式，还需要增加电除尘器800～1000Pa的阻力。对于后端的高温风机需要进行改造，增加其压头，对于仅靠改造风机仍无法满足压头的情况，需要对高温风机重新选型，整体换新。
4、总结
该水泥窑炉SCR烟气脱硝系统由还原剂制备与喷射系统、催化剂系统、吹灰系统、反应器系统、流场优化系统和风机系统组成。本案例所设计的水泥窑炉SCR脱硝工艺，将除尘工序置于脱硝工艺之前，由此高温除尘效率可达80%以上，经过高温除尘后进入反应器的烟气含尘量大幅度下降，可有效防止催化剂堵塞和磨损，延长催化剂寿命，提高脱硝工艺的整体效率，并降低了氨耗量，减少了运行费用。合理设置除尘和脱硝工艺，可降低水泥脱硝工艺的整套投资成本。