水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術現狀分析

付強 彭小彪

摘 要 本次研究以電力行業作為研究主題，選取與其污染治理密切關聯的水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術作為研究對象，分析其發展現狀。具體論述中結合日常工作經驗，分別從水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術的內涵、工作原理、應用中的影響因素、技術現狀四個方面進行闡述。

關鍵詞 水泥窯爐;煙氣SCR脫硝技術;現狀分析

現代工業與國民經濟生產及人民生活息息相關，由于我國屬于發展中國家，在工業生產制造與能源供給方面依然處于轉型升級階段。經驗表明，長期以來構建的能源結構體系與粗放型工業增長模式，存在較大污染，因此，在實際的產業改革中，除了增強供給側的結構性改革之外，還需要注重對工業生產中生成的污染物排放進行有效的預防與清潔處理，降低工業生產對生態環境的影響。下面以此為背景對主題展開具體探討。

1水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術概述

SCR是Selective Catalytic Reduction英文縮寫形式，直譯為選擇性催化還原法，也稱煙氣SCR脫硝技術，作為一項工業污染物處理技術，它的應用涉及多個工業領域與行業范疇，包括大型鍋爐、小型窯爐等[1]。該技術于1959年發明至今，已經成為工業領域的主流煙氣脫硝工藝。目前，國內工業中的應用經驗證實，在NH3、NOX處理方面，若摩爾比值=1，NH3的逃逸量<5mg/Nm3;NOX的脫除率>90%。

2水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術工作原理

SCR技術的工作原理相對簡單，就是在具備催化劑工況條件下，利用霧化噴射裝置及其系統，將氨、尿素等噴入到反應器內;并在適度的溫度區間，達到對氮氧化物的選擇性還原[2]。在水泥窯爐煙氣SCR脫硝系統內實施催化反應的主公式如下：

其中，（1）、（2）式中的催化劑選擇，根據行業、處理對象的不同，則會選擇蜂窩式或板式類型中的五氧化二釩、二氧化鈦、沸石基材等。需要注意的是，其中的反應溫度也需要根據不同的行業及處理對象加以調整。

3水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術應用時的影響因素

從SCR技術原理與應用經驗觀察，其核心集中在催化劑上，所以，實際的技術效能與催化劑和還原劑之間選擇密切關聯。現階面的投入成本表明催化劑投入相對較高，也有設備裝置及其工藝之間存在匹配關系，已經形成了“牽一催化劑而動設備裝置”的脫硝工藝體系;在還原劑的選擇及其應用方面，通?？梢赃x擇尿素、氨等。另一方面，反應溫度對于催化劑應用效果起著決定性作用，一般需要控制在300℃到400℃左右。目前對影響因素分類較多，具體的實踐可以根據行業進行針對性處理[3]。

4水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術現狀分析

通過對水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術內涵、工作原理、應用階段的影響因素分析，可以認識到當前的水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術發展已經相對成熟。根據我國工業的大氣污染排放控制標準分析，氮氧化物（NOx）的濃度需要根據行業要求而進行清潔處理，比如，在水泥生產中，煙氣排放中的NO2濃度就要求控制在400mg/Nm3以下;重點地區則要求控制在320 mg/Nm3以下。經驗表明，這種以高溫廢棄及熱工系統為主的水泥窯爐煅燒條件相對簡單，但其復雜程度較高，所以，在實際應用水泥窯爐煙氣SCR脫硝系統的過程中，需要結合效能需求，從技術的層面分析高溫煙氣調質，進而通過配置合理的還原劑與催化劑達到解決問題的目的。

首先，通過對水泥窯爐煅燒時產生的煙氣有害成分進行分析，找到對催化劑應用有害，且會影響其使用壽命的因素。結合日常工作經驗，可以先對其中的高鈣運行工況進行分析。在高溫煅燒煙氣過程中CaO的濃度相對較高，它能夠直接與SCR脫硝系統中的SO3實現粘連，進而發生化學反應，生成CaSO4，因此，在水泥窯爐煅燒煙氣的過程中，反應溫度>300℃，即會出現燒結現象，從而使催化劑的活性受到直接影響。所以在SCR脫硝系統應用階段，要注重對水泥窯爐煅燒高溫煙氣CaO濃度的有效控制，從當前的應用效能觀察，建議在煙氣脫硫處理階段，選擇具有WO3類型的催化劑。

其次，應該對煅燒時的高飛灰運行工況進行分析，經驗表明在此條件下，應用SCR脫硝系統及其處理工藝，往往會發生脫硫處理階段催化劑堵塞的現象，進而降低脫硝效率。這種催化劑堵塞現象在一般情況下只是對脫硝效能造成負面影響，但是，若堵塞嚴重，則會造成事故。見于事態的嚴重性，在實際的應用中，通常要求以表面積大的催化劑類型為主。當前的諸多研究成果與工作實踐經驗也表明，在水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術應用時，選擇間距特征鮮明的方孔催化劑，既能達到脫硝技術需求的效能，也要以預防堵塞問題的發生?，F有數據也證實在煙氣含塵量達到10g/Nm3到20g/Nm3范圍之內，此類催化劑的適用性與應用效能均佳。

第三，現階段，在高溫工況條件下，催化劑的活性溫度窗口與工況溫度之間成反比例關系，工況溫度越高，催化劑活性越低;因此，在實際的水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術應用中，為了有效規避這種影響，應該在使用劑量方面進行一些增大性調整，進而保障工藝系統使用中的脫硝效能得到有效發揮。

5結束語

總之，當前中國經濟的發展已經進入到了改革的關鍵時期，若要保護前期改革成果，并在后續的革新中鞏固既有成果，創造新的佳績，依然需要在生態文明建設方面加大改革力度，憑借技術與制度優勢，成功轉入發達國家發展水平。結合以上分析可以看出，當前水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術已經相對成熟，但是在實際的應用中需要針對不同的溫度條件，做好催化劑、還原劑方面的匹配，進而通過技術層面的資源優化配置提高脫硝效能。

參考文獻

[1] 王亞麗，秦楠楠，李楠，等.竹炭用于水泥窯爐煙氣脫硝的反應條件研究[J].硅酸鹽通報，2019，38（11）：3552-3558.

[2] 黃鵬程，林雪，陳長卿，等.水泥窯爐煙氣脫硝及袋除塵一體化技術研究與優化[J].環?？萍?，2017，23（6）：40-43.

[3] 王亞麗，秦楠楠，李楠，等.鈣基顆粒對分解爐內選擇性非催化還原法脫硝影響的研究進展[J].科學技術與工程，2020，20（9）：3363-3369.