近年來，我國水泥行業(yè)的氮氧化物（NOx）排放量快速增長，成為繼火電和機動車之后成為第三大NOx 排放源。對于火電、鋼鐵行業(yè)，大氣污染排放要求越來越嚴(yán)，行業(yè)內(nèi)已提出“超低”排放的要求并已在各大項目中實施。2018年7月，陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)公布的《關(guān)中地區(qū)重點行業(yè)大氣污染物排放限值》征求意見稿中明確指出，2015年之后建成的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施執(zhí)行NOx排放限值標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下260mg/m³，自2019年10月1日起，所有水泥工業(yè)執(zhí)行NOx排放限值標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下150mg/m³，由此看來，水泥行業(yè)的超低排放勢在必行。
水泥行業(yè)回轉(zhuǎn)窯爐的主要燃燒對象是煤炭，在煤炭燃燒過程中會產(chǎn)生的煙氣中含有大量的NOx。本文以5000t/d熟料水泥生產(chǎn)線為例簡要介紹水泥窯爐尾氣SCR煙氣脫硝系統(tǒng)。
1 、水泥窯主要技術(shù)參數(shù)
2、水泥窯爐SCR脫硝工藝流程
水泥窯爐脫硝工藝流程如下圖所示。SCR脫硝系統(tǒng)所用的還原劑采用20%質(zhì)量濃度氨水溶液。
 
3、系統(tǒng)組成
（1）還原劑的制備與噴射系統(tǒng)
對于新建水泥生產(chǎn)線脫硝系統(tǒng)的項目，需要新建氨水脫硝系統(tǒng)，內(nèi)置氨水儲存系統(tǒng)、稀釋水系統(tǒng)、計量系統(tǒng)、分配系統(tǒng)及噴射系統(tǒng)等。氨水在稀釋到5%~10%濃度后，通過噴射泵加壓，經(jīng)管線到達(dá)噴槍前噴嘴處，由布置在反應(yīng)器前的預(yù)熱器風(fēng)管上的噴槍霧化并噴射進(jìn)風(fēng)管內(nèi)。氨水在340℃左右的高溫?zé)煔鈨?nèi)迅速蒸發(fā)成為氣態(tài)，并與煙氣一同混合均勻，在氣流均布后進(jìn)入催化劑模塊內(nèi)并在催化劑的參與下完成NOx的還原反應(yīng)。
（2）催化劑
鑒于水泥SCR脫硝行業(yè)的特殊性，催化劑在300℃～350℃下可選擇常用的中溫催化劑。水泥窯煙塵濃度大，硬度高，易對催化劑造成沖擊磨損。為了保證催化劑的抗磨損能力，可對催化劑進(jìn)行前端硬化處理和表面特殊涂層處理來提高耐磨和防堵灰措施，同時，為了SCR運行的經(jīng)濟性，在催化劑選型時宜考慮壁厚不小于0.8mm的催化劑，以便將來采用再生技術(shù)，延長催化劑的使用壽命。
（3）反應(yīng)器
該案例中的反應(yīng)器設(shè)計成煙氣豎直向下流動，入口設(shè)氣流均布裝置及導(dǎo)流板，對于反應(yīng)器內(nèi)部易于磨損的部位設(shè)計必要的防磨措施。反應(yīng)器內(nèi)部各類加強板、支架設(shè)計成不易積灰的形式，同時考慮熱膨脹的補償措施。在反應(yīng)器入口、各層催化劑出口、反應(yīng)器出口等位置設(shè)置足夠數(shù)量的煙氣取樣孔，每層催化劑層出口布置足夠數(shù)量的煙氣取樣格柵鋼管。
（4）吹灰系統(tǒng)
水泥行業(yè)窯尾生料灰濃度高、硬度高、灰分細(xì)膩，催化劑的表面應(yīng)常設(shè)吹灰系統(tǒng)。目前主要的清灰方法包括蒸汽吹灰、聲波吹灰和壓縮空氣吹灰三種。 根據(jù)國內(nèi)外水泥窯煙氣脫硝成熟的工程應(yīng)用案例，水泥窯SCR催化劑宜采用壓縮空氣/蒸汽吹灰方式，同時可聯(lián)合聲波吹灰方式進(jìn)行吹灰，以保持催化劑清潔，避免因灰塵堆積減弱催化劑的活性。
（5）風(fēng)機系統(tǒng)
SCR脫硝反應(yīng)器的阻力在1000～1500Pa，對于高塵布置的方式，還需要增加電除塵器800～1000Pa的阻力。對于后端的高溫風(fēng)機需要進(jìn)行改造，增加其壓頭，對于僅靠改造風(fēng)機仍無法滿足壓頭的情況，需要對高溫風(fēng)機重新選型，整體換新。
4、總結(jié)
該水泥窯爐SCR煙氣脫硝系統(tǒng)由還原劑制備與噴射系統(tǒng)、催化劑系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、流場優(yōu)化系統(tǒng)和風(fēng)機系統(tǒng)組成。本案例所設(shè)計的水泥窯爐SCR脫硝工藝，將除塵工序置于脫硝工藝之前，由此高溫除塵效率可達(dá)80%以上，經(jīng)過高溫除塵后進(jìn)入反應(yīng)器的煙氣含塵量大幅度下降，可有效防止催化劑堵塞和磨損，延長催化劑壽命，提高脫硝工藝的整體效率，并降低了氨耗量，減少了運行費用。合理設(shè)置除塵和脫硝工藝，可降低水泥脫硝工藝的整套投資成本。