SCR脫硝技術(shù)會是水泥行業(yè)煙氣脫硝的未來嗎？

　　就目前我國大氣污染物的來源來講，主要是非電行業(yè)污染物排放，以鋼鐵和水泥行業(yè)為主，單就氮氧化物排放來說，水泥行業(yè)遠(yuǎn)超鋼鐵，已經(jīng)成為我國工業(yè)氮氧化物第一排放大戶。

　　目前我國水泥窯普遍采用低氮燃燒及SNCR脫硝技術(shù)。盡管SNCR脫硝效率不高，但是其具有成本低、改造周期短等特點(diǎn)，基本可以滿足NOx小于400mg/m³以及重點(diǎn)地區(qū)320mg/m³的國家現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　“低氮燃燒和SNCR脫硝技術(shù)四、五年之前國內(nèi)水泥行業(yè)就開始使用，效果中規(guī)中矩，利用低氮燃燒器+分級燃燒+SNCR的技術(shù)組合也能使氮氧化物排放量達(dá)到150mg/m³以下。”針對我國水泥行業(yè)煙氣脫硝現(xiàn)狀，西安西礦環(huán)保科技有限公司總工程師李海波介紹說：“但是此項(xiàng)技術(shù)在諸如氨逃逸、一氧化碳排放增加、煤耗增加、產(chǎn)量下降、氨氮比高等問題比較突出，如要滿足氮氧化物排放濃度小于150mg/m³甚至100mg/m³以下，該技術(shù)難于實(shí)現(xiàn)，而SCR技術(shù)克服了上述弱點(diǎn)，是相對經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)?！?/p>

　　SCR煙氣脫硝技術(shù)20年前就在國外水泥廠應(yīng)用

　　在歐洲，作為進(jìn)一步降低 NOx 排放的技術(shù)，SCR技術(shù)（Selective Catalytic Reduction ，選擇性催化還原）被指定為降低高塵、 中塵及低塵 NOx 排放的最佳可用技術(shù)（BAT: Best Available Technology） 及可行性技術(shù)。

　　2001年，世界上第一個(gè)高塵布置的SCR裝置在德國Solnhofen水泥工廠投入運(yùn)行……燃料采用油和廢棄物，三層催化劑設(shè)計(jì)，在正常情況下，煙氣中NOx的濃度會從1000～1600mg/Nm³降至400～550mg/Nm³，有時(shí)可以達(dá)到300mg/ Nm³。在一次試驗(yàn)中通過增加噴氨量，NOx的排放濃度降到了200mg/Nm³ 。這表明，采用SCR法脫硝確實(shí)具有很大的脫硝潛力。這還是在只用三層催化劑的情況，如果催化劑的床層增加，肯定脫硝效果還會更好。此項(xiàng)目為SCR技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

　　2006年6月，意大利Monselice水泥廠SCR脫硝裝置投入運(yùn)行，這是水泥窯爐煙氣采用SCR脫硝方法最早成功商業(yè)運(yùn)行的實(shí)例。此脫硝系統(tǒng)可以將水泥窯爐所排煙氣中氮氧化物NOx的濃度控制在200mg/ Nm³以下。

　　2010年投運(yùn)的德國Mergelstetten水泥廠的SCR脫硝系統(tǒng)氮氧化物的排放濃度可以穩(wěn)定地控制在200mg/ Nm³ 以下。除了維護(hù)期間停止運(yùn)行外，一直能穩(wěn)定運(yùn)行。這套脫硝系統(tǒng)采用25% 濃度的氨水為還原劑，運(yùn)行時(shí)每噸熟料的氨水消耗量僅為3.5 kg/t熟料，與SNCR法脫硝系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行時(shí)，還原劑可以節(jié)省40% ，相同排放指標(biāo)下單獨(dú)運(yùn)行時(shí)比單獨(dú)運(yùn)行SNCR脫硝，氨水可節(jié)省50%以上。

　　截至2015年年底，見諸報(bào)道的水泥爐窯煙氣SCR脫硝工程總共有9條，其中，意大利3條（Monselice、Sarche、Rezzato）、德國3條（Solnhofen，Mergelstetten，Ronhrdorf）、奧地利 2 條（Mannersdorf，Kirchdorfer）、美國1條（Joppa）。水泥爐窯SCR脫硝的設(shè)計(jì)排放指標(biāo)也與各個(gè)國家當(dāng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)背景相匹配，歐盟標(biāo)準(zhǔn)NO x 排放濃度不超過200 mg/Nm ³ 是當(dāng)時(shí)最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際運(yùn)行控制在200~500mg/Nm³ 不等。

　　SCR煙氣脫硝技術(shù)在國內(nèi)水泥行業(yè)的應(yīng)用情況

　　2018年10月14日，由西安西礦環(huán)?？萍加邢薰境薪釉O(shè)計(jì)建造的國內(nèi)第一條SCR脫硝示范項(xiàng)目在河南省登封市磴槽集團(tuán)宏昌水泥有限公司通過驗(yàn)收，該項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)氮氧化物排放量穩(wěn)定低于50mg/m³，開創(chuàng)了中國水泥行業(yè)超低排放的先河。截至目前，國內(nèi)水泥行業(yè)水泥窯煙氣SCR脫硝技術(shù)應(yīng)用成功的案例總計(jì)有三條，除登封宏昌SCR脫硝項(xiàng)目外分別為河南嵩基水泥有限公司一條5000t/d生產(chǎn)線及鄭州嘉耐特種鋁酸鹽水泥有限公司一條特種水泥生產(chǎn)線。

　　“西礦環(huán)保在消化吸收歐美水泥SCR脫硝技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身在燃煤鍋爐煙氣SCR脫硝的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合水泥工藝特點(diǎn)，開發(fā)出水泥“高溫電除塵+SCR 脫硝一體化技術(shù)”，李海波表示，大家關(guān)注的穩(wěn)定性問題，目前示范線8~9個(gè)月的運(yùn)行情況還是很讓人滿意的。另外就大家關(guān)心的運(yùn)行費(fèi)用問題，李海波表示，通過宏昌水泥半年多的運(yùn)行，就SCR系統(tǒng)本身而言運(yùn)行成本為2.9元/噸熟料，考慮到前端SNCR氨水消耗量從改造前約1.4t/h大幅減少到0.6t/h，實(shí)際SNCR+SCR整個(gè)脫硝系統(tǒng)改造后運(yùn)行成本只有1.1元-1.3元/噸熟料。

　　筆者注意到，承接設(shè)計(jì)安裝國內(nèi)首臺（套）SCR脫硝示范線的西安西礦環(huán)?？萍加邢薰荆ㄒ韵潞喎Q“西礦環(huán)保”），前身系西安礦山機(jī)械廠，始建于1965年，是國內(nèi)專業(yè)從事工業(yè)煙氣治理研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、安裝及運(yùn)營服務(wù)的大型環(huán)保領(lǐng)軍企業(yè)，早在四五年前西礦環(huán)保就開始致力于借鑒火電行業(yè)SCR脫硝技術(shù)解決水泥行業(yè)氮氧化物超低排放問題的研發(fā)。

　　“水泥窯的煙氣特征決定了其脫硝的難度要大于火電廠煙氣脫硝。已有的火電行業(yè)SCR脫硝經(jīng)驗(yàn)并不完全適用于水泥行業(yè)?！贬槍CR脫硝技術(shù)問題李海波如是說。

　　據(jù)了解，SCR脫硝技術(shù)應(yīng)用在水泥行業(yè)存在以下幾個(gè)方面問題：高塵煙氣使得催化劑端面積灰導(dǎo)致孔道被堵塞；催化劑微孔被粘性物質(zhì)（主要是CaSO4）覆蓋，導(dǎo)致煙氣不能與催化劑充分接觸，影響脫硝效率；高含量的堿土金屬使催化劑失活，導(dǎo)致催化劑中毒。

　　“SCR技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用不同于其在火電行業(yè)”李海波強(qiáng)調(diào)，隨著水泥行業(yè)氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，SCR脫硝技術(shù)成為一種必然選擇，解決上述問題的關(guān)鍵，除了選擇抗中毒、耐磨損及合適開孔率的SCR催化劑，還需要根據(jù)水泥窯煙氣工況設(shè)計(jì)一臺合理高效的高溫粉塵預(yù)除塵器和耦合催化劑清灰系統(tǒng)，同時(shí)，李海波表示，隨著我國燃煤鍋爐煙氣脫硝改造完成，水泥行業(yè)煙氣超低排放將很快納入排放標(biāo)準(zhǔn)，他預(yù)測，隨著技術(shù)進(jìn)步和環(huán)保要求趨于嚴(yán)格，未來3-5年，我國規(guī)?；乃嗍炝仙a(chǎn)線都將必須實(shí)現(xiàn)超低排放技術(shù)改造。

　　中國水泥行業(yè)超潔凈排放技術(shù)交流大會

　　改革開放40年來，國內(nèi)水泥工業(yè)高速發(fā)展，2018年更是創(chuàng)下1546億的行業(yè)利潤新高，在行業(yè)形勢大好的背景下，水泥行業(yè)已經(jīng)擺脫以往依靠規(guī)模擴(kuò)張的發(fā)展之路，迎來高質(zhì)量發(fā)展階段，而在此階段中環(huán)保、排放問題尤為需要業(yè)內(nèi)重視。

　　作為體現(xiàn)行業(yè)社會責(zé)任的核心，同時(shí)也是踐行“綠水青山就是金山銀山”科學(xué)論斷的切實(shí)需要，水泥行業(yè)有必要利用當(dāng)前利潤高漲創(chuàng)造的良好環(huán)境，加快環(huán)保升級步伐，全面推進(jìn)綠色生產(chǎn)。

　　為此，中國水泥網(wǎng)定于2019年5月29-30日召開“2019中國水泥行業(yè)超潔凈排放技術(shù)交流大會”，承辦方為建設(shè)國內(nèi)首臺（套）水泥窯煙氣SCR脫硝示范線的西安西礦環(huán)保科技有限公司，誠邀政府主管領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)專家、科研單位、水泥企業(yè)、裝備服務(wù)商等共聚一堂，探討更高效，更經(jīng)濟(jì)的水泥行業(yè)超低排放實(shí)施方案，推動(dòng)行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

　　相關(guān)鏈接：中國水泥行業(yè)超潔凈排放技術(shù)交流大會