水泥窯尾煙氣SCR脫硝技術(shù)分析
發(fā)布時間：04/03/2020 10:14:53水泥窯尾煙氣特點：
（1）NOx含量高，為300~1300mg/Nm3。
（2）濕度大，水含量8~16%；水蒸氣露點一般為45~55℃。
（3）粉塵含量高，煙塵濃度達60~120 g/Nm3，并含有堿土金屬氧化物等腐蝕性成分。
（4）粉塵粒徑小（小于10μm的顆粒約占75~90%）、比電阻高，除塵難度大。
（5）粉塵中堿金屬氧化物含量高。
以上這些煙氣特點均增加了脫硝的難度和投資成本。
水泥窯尾煙氣SCR脫硝難點：
目前，國外有一些水泥生產(chǎn)線 SCR運行案例，但未見其長期穩(wěn)定運行且各項指標滿意、完全可推廣的技術(shù)案例報導，其主要原因是，水泥生產(chǎn)工藝的高效脫硝技術(shù)路線尚達不到電廠燃煤鍋爐脫硝技術(shù)的成熟度和可靠度。自2018年起，國內(nèi)有幾個水泥窯SCR脫硝工程陸續(xù)開始建設，但到目前為止還沒有長期穩(wěn)定運行的報導，幾個項目中投運時間較長的已經(jīng)暴露出催化劑堵塞問題。水泥窯尾預熱器出來的煙氣中粉塵含量高達60~120 g/Nm3，且存在大量的堿土金屬CaO，通過催化劑時，有堵塞催化劑的風險，易加快催化劑的磨損，同時催化劑在含高鈣飛灰的煙氣中長期運行會逐漸失活，這是水泥窯尾煙氣SCR脫硝必須要解決的難點。造成催化劑失活的幾種可能原因是：
（1）氧化鈣造成微孔的堵塞
水泥窯尾飛灰中CaO含量高，粘性大；且飛灰粒徑小，大部分在10μm以下。飛灰與催化劑接觸時極易吸附在催化劑表面堵塞催化劑微孔，造成催化劑活性下降。但是CaO在飛灰中相對其他成分與催化劑組分的親和性不是特別突出，并不是特別容易擴散進入催化劑中的組分。此外，相對化學作用，物理作用一般是可逆的。通過周期性的吹灰可以將沉積在催化劑表面的飛灰及時去除，故CaO對催化劑微孔的堵塞一般不是活性下降的主要原因。
（2）氧化鈣的堿性造成催化劑酸性下降
由于CaO自身是含有堿性的物質(zhì)，而目前使用的V2O5基催化劑中的活性位是酸性的，沉積在催化劑表面的 CaO會中和催化劑表面的酸位，阻斷催化反應的發(fā)生。水泥窯尾飛灰濃度高、飛灰中含鈣量高， CaO的堿性對催化劑的影響應引起重視。
（3）生成的CaSO4引起活性下降
由于沉積在催化劑表面的CaO與煙氣中的SO3反應生成的 CaSO4，而造成催化劑微孔的堵塞是催化劑性能下降的主要原因。CaO中毒機理包括四個步驟。
步驟 1 – CaO附著到催化劑表面上的宏觀孔中。
步驟 2 – SO3滲漏CaO顆粒周圍的氣膜。
步驟 3 – SO3擴散到CaO顆粒中。
步驟 4 – 隨著SO3向CaO顆粒中擴散到，它與CaO反應，生成CaSO4。
在CaO中毒過程中，CaO首先在催化劑表面沉積，沉積速度相對較慢。沉積在催化劑表面的CaO與煙氣中SO3的反應屬于氣固反應，由于在催化劑表面有活性物質(zhì)催化氧化SO2生成SO3，SO3濃度相對較高，反應速度為快速反應。快速反應生成的CaSO4的體積會膨脹14%左右，會遮蔽反應活性位，堵塞催化劑表面，影響反應物在催化劑微孔結(jié)構(gòu)內(nèi)的擴散。在 CaO 中毒機理中，其中CaO的沉積速度相對較慢，是控制關(guān)鍵，降低CaO在催化劑表面的沉積量是減緩催化劑中毒的有效手段。
水泥窯尾煙氣SCR脫硝技術(shù)路線
4.1中溫脫硝技術(shù)路線
310~450℃溫度區(qū)間脫硝，脫硝活性高，催化劑用量少，無需加熱再生設備，運行成本低，可實現(xiàn)長期穩(wěn)定可靠運行。水泥窯爐的窯尾出口煙氣溫度約310~450℃，是最佳SCR脫硝溫度反應區(qū)，但是該處粉塵含量高、堿金屬含量高，會導致催化劑堿中毒和堵塞，影響中高溫SCR脫硝劑的使用壽命，因此需要將煙氣除塵后再送入SCR反應器。“高溫除塵+中溫SCR 脫硝”的工藝路線無需額外補能就可以實現(xiàn)長期穩(wěn)定運行，使水泥生產(chǎn)中的除塵脫硝工藝具備高效減排、節(jié)能節(jié)材的明顯優(yōu)勢。
4.2中低溫脫硝技術(shù)路線
200~210℃溫度段脫硝，催化劑活性較低，用量較大，且這個溫度段是硫銨生成的最佳溫度段。煙氣中SO3與NH3反應生成硫銨副產(chǎn)物，易糊堵催化劑，引起催化劑失活，且硫銨粘性大，難以使用吹灰器吹掉。因此，需要采用增設加熱再生裝置的方式，不定期將煙氣加熱到350℃來緩解硫銨對催化劑的影響。但是這樣增加了系統(tǒng)的復雜性，且對后續(xù)風機及設備提出了新的要求。
4.3低溫脫硝技術(shù)路線
70~120℃的脫硝催化劑國內(nèi)外報道的應用很少，成功應用案例也很少，目前國內(nèi)的低溫催化劑起活溫度一般≥150℃。在70~120℃溫度區(qū)間，催化劑活性很低，催化劑使用量大，價格昂貴，工程造價高。在此溫度下煙氣成分對活性有很大影響，需要煙氣幾乎無塵，SO2含量小于10mg/Nm3，水含量也很少。目前水泥行業(yè)煙氣中的水含量較高，達到8~16%，低溫下水對催化劑活性影響非常大，H2O會和反應物NH3搶奪催化劑表面的活性位，導致催化劑迅速失活，尤其當水含量>10%，尤為明顯。同時煙氣中也有少量硫和堿金屬，運行中長期累積在催化劑表面，極易導致催化劑失活。
在70~120℃溫度段和200~210℃溫度段進行脫硝，如果采用“熱風爐+GGH”的工藝，將煙氣加熱到250~280℃，再進行SCR脫硝，雖然脫硝效率可以得到保證，但是水泥窯煙氣量大，不僅設備的投資費用很高，而且加熱煙氣所消耗的燃料量也相當巨大，運行成本也非常高。
——文章來源（完全管理網(wǎng)）
綜上所述，高溫除塵+中溫SCR 脫硝的路線是最理想的一種方式。
廣州市新力金屬有限公司專業(yè)生產(chǎn)金屬纖維氈多年，研發(fā)出各種金屬濾芯，柴油車尾氣凈化器，繼而針對工業(yè)爐窯方面的高溫煙氣研發(fā)生產(chǎn)了耐高溫的金屬纖維氈濾袋，耐高溫可達600℃，過濾精度達到12μm，出口濃度低于5mg/立方米，目前在廣泛用于氧化鋁焙燒爐，水泥，玻璃，垃圾焚燒，生物質(zhì)發(fā)電等工業(yè)除塵領(lǐng)域，或者有需要在增加的SCR脫銷系統(tǒng)前除塵的窯爐，或有色貴金屬冶煉貴金屬粉塵過濾回收等等。
