水泥窑SCR反应器脱硝效率低
现有的水泥窑采用高温高尘和高温中尘SCR脱硝,由于没有解决预热器C1出口的高浓度粉尘问题,催化剂容易堵塞中毒,SCR反应器的脱硝效率低,脱硝主要依靠原有的SNCR脱硝系统,多喷氨水,勉强将NOx降到30~50g/Nm³。遇到特殊情况排放减量,执行NOx<20g/Nm³标准时,比执行NOx<50g/Nm³时,日产5000吨线每小时多喷几百公斤氨水。(理论计算日产5000吨线NOx排放降低30mg/Nm³,每小时只需要增加氨水20~30Kg),这是现有的水泥窑SCR反应器效率低最直观的表现。
SCR反应器升级效果不理想
国内水泥企业从2018年开始使用高温高尘SCR脱硝,出现了很多问题,主要是催化剂堵塞,清灰困难,催化剂使用寿命短,为此,国内针对高温高尘SCR脱硝进行了一些改进,方法为:①将催化剂的上端150mm进行硬化;②把13孔催化剂(孔径10mm)改用11孔催化剂(孔径12mm)或换成比表面积低的板式催化剂;③从4层催化剂降为2~3层;④将耙式清灰器从高压喷吹(空压机供气)改为低压、大风量吹灰(罗兹风机鼓风);⑤把五级预热器升级成六级预热器(让预热器C1出口粉尘浓度从100~180g/Nm³降到80~90g/Nm³)。
从5条改进的情况分析,①~③项都是减少催化剂的比表面积,降低SCR反应器的脱硝效率,降低配置。不能称之为改进。第④改进会出现新的问题,清灰压力低,不容易吹透,吹风孔变小、变多后,吹灰孔自身也容易堵塞,造成对应的催化剂清不了灰,催化剂还是会堵塞。对于⑤项改造,投资大(5000吨线超过1000万),降尘效率不理想(不到50%),C1出口烟气温度降到250~270℃,会降低催化剂脱硝效率(同时低于270℃硫酸氢铵容易在催化剂内结晶中毒),温降大,余热发电基本上用不了。六级预热器会带来不好的副作用。
由于六级预热器提高了炉内还原的容积,增加多级低氮燃烧,降低了初始NOx浓度,采用SNCR脱硝就可以直接将NOx降到50mg/Nm³以下,后端的SCR反应器实际没有发挥作用,由于氨逃逸在线测量不准,造成一些错觉,以为解决了SCR反应器的问题。实际上高温高尘SCR脱硝没有取得实质性进展,治标不治本。
水泥窑SCR反应器设计难满足氨逃逸达标
日产5500吨线水泥窑通过SNCR+SCR脱硝时,按照氨水用量2.5Kg/吨熟料,算出烟气含氨量为:230吨/h*2.5kg*1000*1000*0.2/450000Nm³/h=255mg/Nm³。由于前端SNCR脱硝只有大约50%效率,C1烟气逃逸的氨气为255*50%=127mg/Nm³,再通过后端的SCR反应器将127mg/Nm³氨气降到小于8mg/Nm³。SCR反应器消耗氨气的效率要>(127-8)/127*100%=94%。因此只有SCR反应器的效率超过94%,才能实现氨逃逸<8mg/Nm³。(部分水泥窑氨水用量更大,需要SCR反应器的脱硝效率更高)
国内水泥企业在2018年开始做SCR脱硝时,5000吨线SCR反应器采用4+1层催化剂,装够4层预留1层,安装13孔催化剂240m³,催化剂的比表面积为240*300=72000㎡,设计的SCR反应器脱硝效率为90%以上。但现在有些5000吨线水泥企业的SCR反应器只布置2层催化剂,11孔催化剂只有120m³,催化剂的比表面积为120*250=30000㎡。配置比原来降了一半多,SCR反应器设计的效率<90%,加上催化剂堵塞磨损,降低SCR脱硝效率,更加满足不了氨逃逸达标。
高温低尘SCR脱硝可以实现氨逃逸达标
水泥窑SCR脱硝最大的问题预热器C1出口粉尘浓度太高,只有大幅降低C1出口烟气中的粉尘,让低于6g/m³粉尘的烟气进入SCR反应器,才是解决水泥窑SCR脱硝困难的根源。
江西欣久为环保科技有限公司在2021年研发成功的径滤式电除尘器取得六个国家专利证书,是解决水泥窑SCR脱硝氨逃逸达标的突破技术。该除尘器是不锈钢滤网除尘器和电除尘器的完美结合体,可以离线清灰。除尘效率高(>90%),阻力小(<200Pa),耐高温(达到400℃)。将预热器C1出口含尘100~180g/Nm³烟气通过径滤式电除尘器降到<6g/m³的低浓度烟气,进入三层13孔催化剂的SCR反应器,设计脱硝效率>95%,降低氨水用量,实现氨逃逸达标。

高温低尘SCR脱硝是水泥行业未来的主流技术
在2024年6月江西欣久为环保公司总包的贵州资兆建材有限公司高温低尘SCR脱硝达标运行;在2025年12月江西欣久为环保公司总包的贵州江葛水泥有限责任公司高温低尘SCR脱硝达标运行;江西欣久为环保公司总包的云南会泽金塬水泥有限公司和四川省广安桂兴水泥有限公司高温低尘SCR脱硝项目正在安装建设中。
江西欣久为公司在2025年9月完成了河南登封市嵩基水泥有限公司日产5000吨线高温中尘SCR脱硝项目的升级改造,将原传统电除尘器改为径滤式电除尘器,实现高温低尘SCR脱硝技术。同时将径滤电除尘器收集的粉尘通过新安装的高温提升机入窑,实现升级版的“六级预热器”,节电节煤,不会降低余热发电发电量。

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