水泥窯煙氣SCR脫銷技術(shù)應(yīng)用

　　1.前言

　　SCR脫硝技術(shù)在我國電力行業(yè)應(yīng)用成熟，氮氧化物排放可達(dá)到50mg/Nm3以下。在煤電行業(yè)實(shí)行“超低排放”的背景下，水泥煙氣污染物排放總量大，特別是氮氧化物占全國工業(yè)排放總量的10~12%?！端喙I(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915-2013）要求氮氧化物排放限值320mg/Nm3，遠(yuǎn)高于煤電行業(yè)超低排放限值50mg/Nm3。2017至2018年，江蘇省和鄭州市先后提出水泥窯煙氣氮氧化物排放濃度不高于100mg/Nm3的“超低排放”要求。國家環(huán)保要求日趨嚴(yán)厲，水泥行業(yè)面臨巨大的氮氧化物減排壓力，排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步收緊是未來發(fā)展的大趨勢。

　　SCR脫硝技術(shù)作為全世界應(yīng)用最廣泛高效的氮氧化物脫除技術(shù)，是水泥行業(yè)氮氧化物治理最理想的技術(shù)路線之一。歐洲水泥行業(yè)氮氧化物深度治理技術(shù)主要是在SCR脫硝技術(shù)方面展開研究應(yīng)用，取得了一定的試驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。國內(nèi)水泥生產(chǎn)規(guī)模和工藝特點(diǎn)相較于歐洲有較大差異，需消化改進(jìn)。

　　西礦環(huán)保作為水泥行業(yè)煙氣治理的領(lǐng)軍企業(yè)，自主研發(fā)的“高溫電除塵器+SCR脫硝一體化技術(shù)”，在水泥行業(yè)開展首臺4500t/d水泥窯全煙氣工程示范應(yīng)用，已通過環(huán)保檢測驗(yàn)收，為我國水泥行業(yè)氮氧化物深度減排提供技術(shù)支撐。

　　2.水泥SCR脫硝技術(shù)路線

　　對于SCR脫硝技術(shù)來說要使反應(yīng)效率高效穩(wěn)定，保證反應(yīng)器溫度窗口尤為重要。根據(jù)水泥工藝特點(diǎn)，水泥窯尾預(yù)熱器C1出口溫度280~330℃，是應(yīng)用SCR脫硝最佳工藝溫度段，可獲得較高的脫硝效率。但工況條件惡劣，須采取改善措施，以保障SCR脫硝系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

　　相較于其他工藝路線，選擇高溫中塵的工藝路線具有高效、穩(wěn)定與運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，是目前水泥行業(yè)SCR脫硝的最佳選擇。

　　3.水泥SCR脫硝關(guān)鍵技術(shù)

　　3.1降塵防堵

　　水泥煙氣中的粉塵具有濃度大、粒徑小、鈣質(zhì)成分高的特點(diǎn)，降低粉塵濃度是水泥高溫SCR脫硝的關(guān)鍵技術(shù)之一。西礦環(huán)保憑借多年在水泥和電力行業(yè)煙氣治理經(jīng)驗(yàn)以及計算和實(shí)踐，研發(fā)的高溫電除塵器技術(shù)，能有效降低系統(tǒng)能耗、改善催化劑沖刷和堵塞風(fēng)險。

　　高溫電除塵器通過對高溫放電性能、絕緣性能、機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行研究改進(jìn)，使其在經(jīng)受高溫工況仍有較高除塵效率。保證SCR脫硝系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行；選用大孔徑蜂窩催化劑，同時選擇合適的催化劑高度，提升清灰效果，有效降低粉塵對催化劑堵塞的幾率。高溫電除塵器相對比其它除塵方式，具有低阻高效的特點(diǎn)。

　　圖1  水泥SCR脫硝工藝流程圖

　　3.2高效清灰

　　經(jīng)過高溫電除塵器預(yù)除塵之后，進(jìn)入反應(yīng)器的煙氣仍含一定的粉塵。相對于燃煤電廠粉塵粘性較大，會在催化劑的表面和孔道內(nèi)堆積，造成脫硝效率降低，阻力不斷上升，甚至造成催化劑堵塞風(fēng)險。

　　為保障催化劑長期運(yùn)行，采用聲波吹灰器和耙式吹灰器組合吹灰方式。聲波吹灰器是將壓縮空氣蓄能轉(zhuǎn)化為高強(qiáng)度聲波，使沉積的粉塵產(chǎn)生震蕩并處于懸浮流化狀態(tài)，部分粉塵隨煙氣帶走。耙式吹灰器是將壓縮空氣利用專用換熱器加熱后，通過可伸縮耙管的噴嘴噴出，對沉積的粉塵進(jìn)行移動吹掃，保持催化劑孔道暢通，熱態(tài)壓縮空氣可避免低溫對催化劑的冷脆損壞。

　　3.3水泥行業(yè)SCR催化劑研發(fā)

　　水泥窯煙氣粉塵中GaO等堿金屬氧化物含量高，會造成催化劑產(chǎn)生堿金屬中毒，活性大幅降低，導(dǎo)致脫硝效率低下。此外，水泥窯煙氣脫硝溫度區(qū)間較窄，且相對電廠脫硝溫度，水泥窯煙氣溫度偏低。西礦環(huán)保積極與國內(nèi)知名院所開展課題研究，致力適用于水泥行業(yè)煙氣脫硝的國產(chǎn)催化劑研發(fā)。目前應(yīng)用水泥行業(yè)首臺套SCR煙氣脫硝示范工程的催化劑運(yùn)行已近兩個月的時間，催化劑運(yùn)行效果良好。

　　3.4還原劑制備與混合

　　目前水泥企業(yè)均已建成SNCR脫硝系統(tǒng),可以利用現(xiàn)有氨站系統(tǒng)。SCR脫硝技術(shù)常采用蒸汽或熱風(fēng)將氨水蒸發(fā)為氨氣，再經(jīng)稀釋風(fēng)機(jī)稀釋后利用噴氨格柵在煙道內(nèi)均勻噴射，通過混合器使氨氣與煙氣中氮氧化物充分混合。水泥窯工藝熱源短缺，沒有潔凈熱風(fēng)或富裕蒸汽等熱源，電加熱器能耗過大。結(jié)合在水泥工藝特點(diǎn)，將氨水噴射與混合技術(shù)與高溫除塵有機(jī)結(jié)合，即在高溫電除塵器進(jìn)氣口內(nèi)實(shí)現(xiàn)氨水蒸發(fā)和氨氮的充分混合。西礦環(huán)保開發(fā)出的適用水泥窯工藝特點(diǎn)的氨水蒸發(fā)與混合技術(shù)在降低能耗上有明顯的優(yōu)勢，節(jié)省了氨水蒸發(fā)系統(tǒng)、稀釋風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和噴氨格柵系統(tǒng)等，簡化工藝流程，降低投資成本，運(yùn)行維護(hù)簡便。

　　西礦環(huán)保始終堅持技術(shù)創(chuàng)新，針對水泥污染物減排需求，全面開展水泥SCR脫硝各類關(guān)鍵技術(shù)的研究和應(yīng)用優(yōu)化，保障系統(tǒng)可靠運(yùn)行，脫硝效率穩(wěn)定，系統(tǒng)能耗降低。

　　4.示范項(xiàng)目

　　西礦環(huán)保自主研發(fā)的水泥窯煙氣SCR脫硝技術(shù)，已在登封宏昌水泥有限公司4500t/d水泥熟料生產(chǎn)線成功應(yīng)用，是全國首臺套水泥SCR脫硝示范工程。

　　2018年10月，經(jīng)環(huán)保專家現(xiàn)場核查驗(yàn)收，氮氧化物排放濃度可穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)50mg/Nm3以下，脫硝率可達(dá)90％以上，氨逃逸小于3ppm。項(xiàng)目投運(yùn)后，全系統(tǒng)阻力1000Pa左右，溫度降10℃左右，大幅降低原SNCR還原劑消耗量，降低余熱鍋爐進(jìn)口粉塵濃度，改善余熱鍋爐換熱效率。

圖2 全國水泥行業(yè)首臺套SCR脫硝示范工程

　　5.結(jié)語

　　（1）水泥窯出口煙氣粉塵濃度高，可達(dá)80g/Nm3～100g/Nm3，高溫電除塵可有效降低水泥窯煙氣粉塵含量，保證SCR脫硝反應(yīng)器高效、穩(wěn)定運(yùn)行；

　　（2）水泥窯煙氣粉塵中CaO含量高，粉塵粒徑小且黏度大，對SCR脫硝催化劑有特殊要求，選用稀土大孔中低溫耐沖刷、抗中毒SCR催化劑及高效組合吹灰，可保證反應(yīng)器穩(wěn)定可靠運(yùn)行；

　?。?）“高溫電除塵+SCR脫硝一體化”技術(shù)及氨水蒸發(fā)混合技術(shù)，脫硝效率可達(dá)90%以上，同時降低了余熱鍋爐入口粉塵濃度及系統(tǒng)噴氨量，提高余熱鍋爐利用效率并減少對系統(tǒng)末端設(shè)備的腐蝕，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本。