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摘要

分析介绍了SCR烟气脱硝技术在某水泥熟料生产线上的具体应用，SCR系统由还原剂系统、吹灰系统、催化系统三大部分组成。对实际运行数据采集分析得出：第一层催化剂最容易积灰从而导致系统压力损失，可根据实际运行中积灰情况适当加快第一层催化剂清灰频率。

在非金属行业排放污染源中，水泥制造行业是我国氮氧化物的排放大户，水泥企业实现节能高效的NOx减排不仅是适应越来越严的环保政策客观要求，同时对水泥企业的未来自身发展具有重要的战略意义。

在新型干法水泥窑生产系统中，回转窑和分解炉是氮氧化物的主要产生区域，目前可用于水泥行业窑炉烟气脱硝的主要技术有：选择性非催化还原法（SNCR）技术和选择性催化还原法（SCR）技术。SNCR技术由于其改造工程小、投入资金少等优点，目前广泛应用于我国水泥企业中，SNCR技术可以降低约30%~60%的NOx排放量。随着我国环保排放标准越来越严，可以降低70%~90%NOx排放量的SCR技术正在越来越多的水泥企业中应用，以满足日益严格的排放标准。

本文以t/d水泥熟料生产线SCR烟气脱硝系统为研究对象，分析研究了SCR烟气脱硝技术在水泥熟料生产线上的具体应用。

1　工艺原理

SCR烟气脱硝技术是利用还原剂（NH3）与NOx进行化学反应的选择性，富氧烟气中的NOx在有催化剂和一定温度的条件下还原成N和HO，其主要发生的化学反应可以表示为：

SCR脱硝的最佳温度范围在~℃区间，烟气与NH3在脱硝反应器入口前充分均匀混合后，进入装有催化剂的脱硝反应塔内，在催化剂的作用下，与NH3发生还原反应，其反应原理见图1。

图1　SCR烟气脱硝系统反应原理

SCR烟气脱硝反应塔布置在预热器C1出口之后，余热发电锅炉之前，属于高温高尘布置方式。在回转窑和预热器内产生的含NOx烟气由预热器C1出口排出后与由氨水系统提供的氨气充分均匀混合，进入SCR烟气脱硝反应塔内，在催化剂的作用下将高温烟气中NOx还原成N和HO。经还原后的净烟气由SCR烟气脱硝反应塔出口进入余热发电锅炉，再通过窑尾高温风机送至窑尾袋收尘器后，最终由窑尾烟囱排至大气中。

　系统组成

.1　还原剂系统

SCR烟气脱硝系统可采用的还原剂有液氨、氨水、尿素等，所有还原剂中的有效成分都是NH3。该生产线SCR烟气脱硝系统采用浓度0%的氨水溶液作为还原剂，氨水首先在被稀释到5%~10%浓度后，由氨水泵加压通过喷嘴雾化进入风管内部。喷嘴所处的位置环境温度在℃左右，氨水由喷嘴雾化喷出后迅速蒸发变为气态并与高温烟气混合，在充分混合均匀后进入SCR烟气脱硝反应塔内在催化剂的作用下完成脱硝还原反应。

.　吹灰系统

由于该SCR烟气脱硝反应塔采用高尘布置的方式，布置在预热器C1出口之后余热锅炉之前，烟气含尘量较大，因此在每层催化剂表面都设有吹灰系统，以防止粉尘积聚在催化剂表面造成脱硝效率降低及系统压力损失过大的现象。吹灰系统由压缩空气吹灰方式和声波吹灰方式联合组成，现场安装实物见图。压缩空气方式采用耙式吹灰器，在每层催化剂的表面安装压缩空气喷嘴并能在催化剂表面来回反复移动；声波吹灰器主要是通过发出高能声波引起粉尘共振从而使粉尘处于游离状态，再依靠气流和自身重力被带出SCR反应塔。声波吹灰器被设计成能迅速、主动地进行清灰处理，从而阻止粉尘粘合、累积在催化剂和SCR反应器内表面上，保证脱硝运行过程中系统气流的持续有效。耙式吹灰器及声波吹灰器设备均用保温材料进行了包裹，避免不必要的热量散失。

图　吹灰系统设备安装后的效果

.3　催化系统

催化系统主要由反应塔壳体和催化剂模块组成，内部结构见图3。反应塔进风口上部设有导流板和整流格栅，保证烟气气流均匀向下进入催化剂层。催化剂模块共有4层催化剂层，采用3+1布置方式，预留底部催化剂层空间做备用层。当催化剂失效到一定程度时，可添加新催化剂至备用层，以减少催化剂的更换量并能继续充分利用尚未完全失效的旧催化剂。反应塔底部设置有灰斗，以收集反应塔内部沉降下来的生料灰尘，减少出风口烟气含尘量。

图3　催化系统内部结构示意

催化剂模块采用蜂窝式催化剂，SCR催化剂是SCR烟气脱硝系统的核心材料，目前常见的催化剂类型有平板式、蜂窝式和波纹板式三种，蜂窝式催化剂由于比表面积大、体积较小、活性高而受到广泛应用，蜂窝式催化剂实物见图4。该催化剂活性组分为VO5，比表面积可达50m/g，理论脱硝效率可达90%。

图4　蜂窝式催化剂

3　运行分析

在SCR烟气脱硝系统运行中，催化剂层上下表面压差是反应系统是否正常高效运行的重要参数，当系统正常运行时，催化剂层上下表面的压差应始终保持在合理的数值范围内，当催化剂层上下表面压差数值较大，表明催化剂层表面出现积灰较多的情况，系统运行阻力较大，需要及时调整吹灰系统吹灰频率。图5为系统运行过程中同一清灰频率下某48h内各催化剂层上下表面的压差数值，其中第一层催化剂指最顶部一层催化剂。

图5　催化剂上下表面压差

从图中曲线可以看出，第一层催化剂上下表面压差数值峰值较大，最大压差达Pa，而第二层和第三层催化剂上下表面压差最大峰值分别为17Pa和Pa，这表明相比第二层和第三层催化剂，第一层催化剂表面灰尘积累的情况要更严重。对此，实际运行中可针对不同催化剂层的实际积灰情况，调整相应吹灰系统的清灰频率，控制积灰时间以减少不必要的压力损失，保证系统高效合理的运行。

4　结束语

本文以4?t/d水泥熟料生产线SCR烟气脱硝系统为研究对象，对其基本工艺原理和系统组成进行了详细的介绍。从实际运行数据进行分析得出：第一层催化剂层相比第二层和第三层催化剂表面更容易积灰，实际运行中可对第一层催化剂层吹灰频率进行适当加快调整，减少积灰时间从而减小系统压力损失。

作者单位：安徽海螺水泥股份有限公司推荐阅读

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