水泥窑炉烟气SCR脱硝技术行业应用情况简述

李凌霄，李亚静，任惠敏，范潇，樊琼，邓伟

摘要：自2018年水泥行业首条SCR脱硝示范工程成功投运以来，水泥行业氮氧化物排放正式进入超低排放时代，水泥SCR脱硝工程在全国范围内得到了应用，主要应用的技术路线有：高温中尘、高温高尘、高温低尘、中温中尘，本文对以上路线的工程应用情况进行简述。

为了降低水泥窑烟气中NOx排放浓度，目前我国水泥企业大多已经采用一次措施即通过生产工艺或原（燃）料的改变，减少NOx的产生，大约可降低20%~30%的NOx排放量，相应NOx排放浓度降至600mg/Nm3~700mg/Nm3，在此基础上再通过SNCR技术控制氮氧化物排放在100mg/Nm3左右。

SCR技术的脱硝效率一般可以达到90%以上，可将NOx排放浓度控制在50mg/Nm3以下，氨逃逸浓5mg/Nm3以下。相比于过程减排和SNCR脱硝技术，SCR脱硝效率更高，可满足水泥企业NOx超低排放要求，同时降低氨水消耗量。

1、水泥行业SCR脱硝工程应用情况统计

根据《中国水泥》杂志（2020年08期）相关数据显示，截止2019年底，全国运营中的熟料生产线共有1555条，各类型生产线中，2500t/d以下生产线尚有165条，产能占比为3.74%；2500t/d(含)~4000t/d生产线有708条，产能占比为31.42%；4000t/d(含)~10000t/d的生产线有670条，产能占比为61.66%，10000t/d(含)以上的生产线有12条，产能占比为3.18%。到2021年底的新型干法水泥数量增加到1594条。

西安龙净环保科技有限公司2018年承建了国内水泥行业首台套SCR脱硝示范工程，引领了行业发展，自此SCR脱硝技术在各省市部分水泥企业得到了成功应用。近5年以来，约有180条生产线进行了SCR脱硝超低排放改造，SCR改造占比约11.3%。水泥行业已实施和在实施的SCR脱硝工程项目所在区域如表1所示。

表1水泥行业已实施和在实施的SCR脱硝工程项目所在区域

省份	城市	生产线数量 （不完全统计）
河南	郑州市、平顶山市、安阳市、新乡市 鹤壁市、洛阳市、焦作市、驻马店市	20
四川	成都市、乐山市	4
重庆	北碚区	1
江苏	镇江市、徐州市、盐城市、常州市	17
河北	邯郸市、石家庄市、保定市	12
山东	济南市、济宁市、淄博市	8
浙江	衢州市、湖州市	2
江西	上饶市、赣州市	7
广西	南宁市、贵港市	2
山西	晋城市、临汾市、长治市、大同市、晋中市、阳泉市	21
安徽	海螺水泥、芜湖市、铜陵市、池州市 马鞍山市、蚌埠市、宿州市等	75
天津	天津市	1
湖北	武汉市	2
湖南	张家界市、株洲市	2
广东	韶关市	8
福建	龙岩市	1
宁夏	中卫市	1
陕西	咸阳市	2

2、水泥SCR脱硝技术业绩应用情况及代表单位

根据水泥SCR脱硝的设计温度与除尘器形式的不同，技术路线分为高温中尘、高温高尘、高温低尘、中温中尘，水泥SCR脱硝的技术路线及代表单位简介详见下表：

项目	高温中尘	高温高尘	高温低尘	中温中尘
布置位置	C1与余热锅炉间	C1与余热锅炉间	C1与余热锅炉间	余热锅炉后
配置形式	高温电除尘器+SCR	SCR	金属滤袋除尘+SCR	SCR
温度（℃）	280-350	280-350	280-350	180-220
粉尘浓度(g/Nm3)	约20	约100	约0.01	30-50
代表单位	西安龙净	蒂森克虏伯 安徽海螺院 郑州康宁特	福建远致环保 河南中材	浙江大维 天津水泥设计院

2.1高温中尘技术路线

西安龙净环保科技有限公司是最早开展水泥行业SCR脱硝研究和应用的环保企业，西安龙净自主研发的高温中尘即“高温电除尘器+SCR脱硝一体化技术”已在国内多个水泥生产线成功应用，该技术具有成熟可靠、投资适中等优点，近年来西安龙净通过对水泥脱硝技术的多次升级与创新，在不设旁路烟道的前提下，实现了众多水泥SCR脱硝系统的长期稳定、高效经济运行，业绩在行业内遥遥领先。至今西安龙净共承建了33条生产线SCR脱硝工程，取得了较好的NOx减排效果，可以长期稳定实现50mg/Nm3以下NOx超低排放要求。

表2西安龙净SCR脱硝代表性工程项目

序号	客户单位	投运时间
1	登封宏昌水泥有限公司	2018
2	武安新峰水泥有限责任公司1/2/3#线	2019/2020
3	江西万年青股份有限公司万年水泥厂A/B线	2021/2020
4	台泥（贵港）水泥有限公司3K	2022
5	华润（南宁）水泥有限公司2#线	2022
6	江苏金峰水泥集团有限公司1~9#线	建设中
7	江苏磊达水泥有限公司1#线	2022

西安龙净开发的具有自主知识产权的水泥窑烟气高温中尘SCR脱硝工艺技术及成套装备于2021年6月25日顺利通过由中国建筑材料联合会和中国水泥协会在北京召开的成果鉴定会，会议鉴定结论为：成果整体处于国际领先水平。

2.2高温高尘技术路线

高温高尘技术路线由国外单位蒂森克虏伯最早在济宁海螺进行研发与使用，后经过安徽海螺设计院吸收改进并应用于海螺水泥多个生产基地。

该技术路线催化剂堵塞风险较高，国内所有使用该技术的项目均配套设计旁路系统。高温高尘代表性项目如下：

工程项目	供货厂家	投运时间
济宁海螺	蒂森克虏伯	2019
台泥（韶关）	蒂森克虏伯	2021
芜湖海螺	海螺设计院	2021
宣城海螺	海螺设计院	2021
河南孟电	郑州康宁特	2020
鹤壁同力	郑州康宁特	2020

2.3高温低尘技术路线

目前国内采用高温低尘技术路线的SCR脱硝项目数量不多，在整体水泥SCR脱硝项目中占比非常小，经分析该技术投资与运行费用较高，更多适用于小烟气量水泥生产线使用，高温低尘代表性项目如下：

工程项目	供货厂家	投运时间
河南登电	福建远致环保	2019
华润长治	福建远致环保	2021
中材株洲	河南中材环保	2021

2.4中温中尘技术路线

中温中尘SCR脱硝技术布置在窑尾余热锅炉之后，烟气温度一般在200℃左右，受到环境温度的影响，脱硝效率一般偏低，氨逃逸控制效果不佳，中温中尘项目运行稳定不够，通常也配套设计烟气旁路系统。中温中尘代表性项目如下：

工程项目	供货厂家	投运时间
长兴南方	中国建材科学研究总院	2020
安阳中联	天津水泥设计研究院	2021
晋城山水合聚	浙江大维	2022

3、不同技术路线对催化剂选用的要求。

水泥SCR脱硝的几种技术路线因为粉尘浓度、环境温度等因素在催化剂孔数选型、化学寿命性能方面有所不同，不同技术路线对催化剂的部分参数选用情况如下：

序号	工艺路线	常用孔数	孔径	化学寿命
1	高温高尘	11	11.75	2年
2	高温中尘	11/13	11.75/10.03	3年
3	高温低尘	35/40	3.5/3.1	5年
4	中温中尘	11（10）/13	11.75/10.03	2年

目前水泥SCR脱硝行业内使用的催化剂几乎全部为蜂窝式催化剂，SCR催化剂是脱硝系统的核心，催化剂是以TiO2为载体，主要活性成分为V2O5、WO3(MoO3)等金属氧化物。催化剂选型研究主要包括，催化剂类型、几何尺寸、孔径大小，截面风速、催化剂成分、催化剂单体高度、催化剂加装层数等，优先选用11+13孔蜂窝式催化剂，催化剂布置为初装四层。催化剂化学寿命一般为2～3年，寿命已经验证。

蜂窝式催化剂国标要求轴向抗压强度≥2.0MPa，径向抗压强度≥0.4MPa，因水泥窑尾烟气中粉尘浓度高、吹灰器吹灰频次快，一般要求催化剂厂家提供的产品该指标要优于国标，并采取端面硬化措施，以保证催化剂在使用寿命期间的抗磨损性能。

4、结语

水泥行业SCR脱硝主流4种技术路线各有优缺点，要根据每个项目的实际场地情况及业主的实际需求进行最佳工艺路线选择。水泥行业SCR脱硝技术的主要难点在于如何经济有效的应对水泥窑尾高浓度粉尘带来的堵塞及催化剂中毒的影响；通过流场均布提高SCR脱硝效率，降低氨水消耗，控制氨逃逸，消除氨逃逸带来的下游设备腐蚀问题。