中图分类号:TQ172.6文献标志码:B文章编号:1007-0389(2020)06-71-03[D0l]10.13697/jki.32-1449/tu.2020.06.029 SCR脱硝技术在水泥行业应用的探索性研究
发光墙
张媛媛(钟山职业技术学院，江苏南京210049)
摘要：本文概述了SCR(选择性催化还原)脱硝技术在水泥行业的应用研究现状。从应用效果来看,SCR技术具有效率高、可超低排放的优势。研发高效经济、适用水泥行业烟气状况的催化剂仍是重中之重。 关键词：SCR；水泥；应用；选择性催化还原；脱硝
Exploratory study on the application of SCR denitration technology in the cement industry
Zhang Yuanyuan(Zhongshan Vocational and Technical College,Nanjing210049,China)
Abstract:This paper summarizes the application and research status of SCR(selective catalytic reduction)denitration technology in cement industry.From the application effect,SCR technology has the advantages of high efficiency and ultra-low emission.Research and development of efficient and economic catalysts suitable for flue gas conditions in cement industry is still the top priority.
Key words：SCR;cement;application;selective catalytic reduction;de-nitrification
0前言
以氨作为还原剂的SCR（选择性催化还原）脱硝技术最早由美国Englehard公司于1957年取得专利，该技术采用白金为催化剂，因成本昂贵，限制了其工业应用。至1980年日本成功开发了飢/钛基催化剂后，SCR烟气脱硝技术在日本得到工业应用，1985年引入欧洲，1999年我国福建漳州后石电厂引入该技术叫随着该技术的不断成熟，除了在火电行业独领风骚外，SCR在非电行业（钢铁、焦化、玻璃）也得到了广泛的应用叫SCR技术在水泥窑的应用研究最早可以追溯到上世纪七十年代，日本Zosen 公司在两个预热器窑和一个湿法窑上进行了中试，N0”脱除效率最高可达98%叫1996年，瑞士ELEX 公司在奥地利Kirchdorf水泥厂进行了为期两年的SCR中试试验铁SCR反应器入口烟气温度300~ 400°C，含尘约80g/m3,NO*脱除效率为84.4%,（标况下）氨逃逸小于5mg/m30中试应用的成功拉开了SCR脱硝技术在水泥行业应用研究的帷幕。
1SCR技术在水泥行业的应用研究
研究主要集中在催化剂的开发（V205（W03）/ TiOz催化剂、贵金属催化剂、过渡金属复合氧化物新型催化剂、铁基硫酸盐SCR催化剂、沸石类催化剂、稀土类催化剂、TiOz载体金属氧化物低温催化剂等）WSCR反应器工艺布置方式（高温高尘（反应器布置在C1与余热锅炉之间）、高温中尘（反应器
布置C1、高温电收尘与余热锅炉之间）、中温高尘（反应器布置在余热锅炉与高温风机之间或是增湿塔出口后）、低温低尘（反应器布置在窑尾除尘器与窑尾排风机之间）、吹灰系统的选择优化［耙式蒸汽（压缩空气）吹灰、声波吹灰］，概而言之，研究的方向主要是解决SCR催化剂及反应器对水泥行业高含尘烟气（50-100g/m3）的适用性问题，如催化剂活性、寿命、催化剂孔隙堵塞、催化剂磨蚀、催化剂碱金属中毒失活等。欧洲作为环境保护的先进地区,SCR脱硝应用研究走在了世界的前头。表1为SCR脱硝系统在部分欧美洲国家水泥厂应用情况W到目前为止,SCR脱硝系统在欧洲水泥行业已有十几年成功运行经验。
我国水泥窑SCR脱硝应用研究起步较晚，主要是由于SCR系统投资、运行成本相对较高、彼时国产催化剂不能满足高尘工艺要求，需进口，且SN-CR+分级燃烧技术能满足NO”排放环保要求。但随着水泥行业环保标准的提高,N0”的排放限值越来越低，SCR技术开始凸显其高效率、超低排放的优势。国内科研院校、企业联合加大了这一技术的研发力度，以期引领市场。表2为国内部分科研院所、企业联合水泥企业在SCR应用所做的尝试工作，均取得了一定的成绩，推动了SCR在水泥行业的应用吟坷。其中的佼佼者有中材环保、西矿环保和海螺水泥。
塑料水嘴2018年，登封宏昌投资约4000万元，在SNCR 脱硝系统基础上，增设电收尘+SCR脱硝装置。该装置由西安西矿环保科技有限公司设计,2018年10月通过专家组验收,N0”排放浓度可稳定在50mg/m3以
木拔鼻璇型20年第6期
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张媛媛:SCR脱硝技术在水泥行业应用的探索性研究
yig滤波器表1欧洲水泥厂SCR应用情况
水泥企业Monselice Mergelstetten Rezzato Joppa
国家意大利德国意大利美国
产量规模/（t・『）1800340030001250
年份2006年2010年2013年2013年
防臭鞋垫布置方式高尘高尘高尘中尘
NO*浓度/(mg・mV)进口：1530，出口：75进口：1300，出口：200*进口：1700，出口：200*
NH3逃逸浓度/(mg•m-3)15106
反应器进口含尘浓度/（呂・曲）~901000.25
氨水用量/（kg-f1） 2.72 3.5
效果图
欧洲排放限制标准
表2部分国内企业SCR中试应用研究情况
水泥企业桐庐南方宜兴天山苏州东吴富阳南方北京水泥
烟气量/(m'-h-1)100002200263152871520000设计单位浙江省环科院南京工业大学科行环保科技有限公司合肥水泥研究设计院天津水泥工业设计研究院年份2015年2015年2015年2015年2017年布置方式高尘高尘高尘中尘低温低尘
效果图
下，氨逃逸小于3X10"，系统阻力约1OOOPa,C1出口温度降低10弋左右。目前项目已稳定运行两年。2019年，海螺引进蒂森克虏伯SCR技术，投资4000万元左右在其济宁5000t/d生产线增设高尘SCR系统，于当年8月投产，系统阻力400Pa o项目情况如表3所示。至此,SCR脱硝技术在中国水泥工业的应用研究与国际并轨。
2应用中存在的问题
从应用情况来看,SCR脱硝技术完全可以达到水泥行业超低排放的要求。限制其大规模应用的原因主要基于以下几点：
（1）投资高。相较于分级燃烧+SNCR组合式脱硝技术，其投资约为其20〜30倍；
（2）运行成本高。现有水泥工业SCR脱硝系统主要采用奥地利CERAM、德国KWH和瑞士ELEX 催化剂，催化剂成本占到总成本的50%左右，运行维护费用相对较高，而国产催化剂尚未完全解决堵塞、磨蚀、中毒等问题，一旦运行过程中发生堵塞造成烧成系统紊乱，影响相对较大；
（3）大多国内SCR脱硝设计单位缺乏SCR脱硝技术在水泥行业高尘环境下的设计应用经验，催化剂清灰防堵技术有待提高；
（4）SCR脱硝系统占地较大，而现有水泥厂鲜
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期
张媛媛:SCR 脱硝技术在水泥行业应用的探索性研究
表3中国水泥企业SCRI 业应用情况
水泥企业北京琉璃河登封宏昌海螺济宁
规模/(t ・『)设计：2 500设计：5000；实际：5 800
设计：5000；实际：6000
标况烟气量/(m 3e h _1)
-160000〜370 000
380000
脱硝方式SNCR+SCR SNCR+SCR SCR 年份
2015 年
2018 年
2019 年
SCR 布置方式
高尘
中尘
高尘
设计单位
中材环保
西矿环保
蒂森克虏伯
N0%/(mg-m~3)进口 ：774；出口 ：228
进口 ：350；出口 ：40
进口 ：700；出口 ：50
NH 3 逃逸/ ( mg • m -3)33反应器进口含尘/(g^m -3)
880.0595氨水用量/(kg*t _1)
3.56 2.40阻力降/Pa 9131000500温降/弋
23
10/运行时间
-至今
-至今
现场效果图
有空间，布置难度大；(5)失效SCR 催化剂为危险废物，须妥善处置。3 结语
SCR 脱硝技术为水泥行业N(\绿减排提供了 一条可靠的路线。但仍存在一次性投资大、催化剂
有待国产化、系统占地大，老生产线进行改造空间布 局困难、毒性V 2O 5/TiO 2催化剂老化后的回收
等问
题。因此，研发高效经济、适用水泥行业烟气状况的 催化剂(种类、孔数、节距、厚度)仍是研发的重点。
同时，结合水泥窑烟气特性，研究催化剂的合理布置 及其吹灰方法，有效解决其堵塞磨蚀等问题也是重
中之重。可以预见，随着SCR 应用研究的不断深 入，水泥行业环保要求的日趋严格,SCR 脱硝技术必 将在水泥工业占有一席之地。
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(编辑：于 欢)(收稿日W =2020-10-19)
水淀鼻耗型年第6期
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