摘要：煙氣SCR脫硫技術(shù)作為我國(guó)電力行業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行污染控制應(yīng)用的一項(xiàng)重要技術(shù)，其在電力行業(yè)生產(chǎn)中技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展相對(duì)成熟，能夠?qū)Φ趸锏呐欧趴刂圃?0mg/Nm3水平以下，以有效避免電力生產(chǎn)的氮氧化物排放污染影響。該文在對(duì)水泥窯爐煙氣脫硝技術(shù)原理分析基礎(chǔ)上，結(jié)合其技術(shù)應(yīng)用的影響因素，對(duì)水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行研究，以促進(jìn)其技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)與在實(shí)踐中推廣應(yīng)用。

　　值得注意的是，水泥工業(yè)作為氮氧化物的主要排放源之一，有研究顯示，水泥工業(yè)生產(chǎn)中煙氣污染物排放總量中，對(duì)氮氧化物的排放量在全國(guó)工業(yè)總排放量中占到10%～12%的比例，由此可見，水泥工業(yè)生產(chǎn)煙氣污染排放控制形勢(shì)十分嚴(yán)重，尤其是隨著對(duì)污染排放控制要求的不斷提高，水泥行業(yè)所面臨的氮氧化物污染排放控制壓力也更大。

　　1、煙氣SCR脫硝技術(shù)及其工作原理分析

　　煙氣SCR脫硝技術(shù)，即選擇性催化還原法（SCR），它是一種具有高脫硝效率與低氨逃逸效果的脫硝技術(shù)。其中，脫硝催化劑是煙氣SCR脫硝技術(shù)的核心，根據(jù)煙氣SCR脫硝技術(shù)在電力行業(yè)發(fā)電鍋爐SCR裝置中的應(yīng)用情況，其進(jìn)行脫硝處理的工藝效率能夠達(dá)到80%～90%之間，并且脫硝處理中氨逃逸情況控制在3mg/Nm3水平以下，完全能夠滿足水泥工業(yè)煙氣排放的高脫硝效率要求，是水泥工業(yè)煙氣排放氮氧化物深度治理的有效技術(shù)。

　　煙氣SCR脫硝技術(shù)的工作原理是通過霧化噴射系統(tǒng)將氨或尿素在具有催化劑的情況下噴入到反應(yīng)器內(nèi)，以在合適的溫度區(qū)間內(nèi)對(duì)煙氣中的NOx進(jìn)行選擇性的還原，使之生成N2和H2O，從而達(dá)到煙氣SCR脫硝的目的，該技術(shù)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)中煙氣排放控制運(yùn)用的脫硝率能夠達(dá)到85%～95%之間，其脫硝工藝系統(tǒng)中以二氧化鈦、沸石基材料以作為催化劑，包含蜂窩式與板式等多種不同樣式。如式（1）和（2）所示，為煙氣SCR脫硝技術(shù)的催化反應(yīng)公式。其中，式（1）為煙氣SCR脫硝技術(shù)的主反應(yīng)公式。

　　在上述催化還原反應(yīng)過程中，通過催化劑反應(yīng)與NO通過反應(yīng)生成不穩(wěn)定的中間化合物，同時(shí)對(duì)NO和還原劑之間的反應(yīng)提供支持，實(shí)現(xiàn)脫硝反應(yīng)活化能降低，以促進(jìn)脫硝反應(yīng)的效率提升，達(dá)到相應(yīng)的煙氣脫硝處理目的。值得注意的是，煙氣SCR脫硝技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用較為廣泛，火電廠發(fā)電生產(chǎn)中其鍋爐燃燒能源以煤炭為主，其煙氣排放受煤燃燒排放氣體成分的影響較大，而工業(yè)生產(chǎn)中鍋爐燃燒的高溫氣體成分則相對(duì)復(fù)雜，且含塵量較大，是以燃煤及相關(guān)物料的各種成分為主，因此，其煙氣SCR脫硝技術(shù)運(yùn)用的具體工藝也更加復(fù)雜，成本投入相對(duì)較大。

　　2、煙氣SCR脫硝技術(shù)應(yīng)用的影響因素分析

　　煙氣SCR脫硝技術(shù)的核心是脫硝催化劑，因此，該技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)，對(duì)其技術(shù)效能具有重要影響作用因素還是催化劑與還原劑的選擇。其中，催化劑對(duì)SCR脫硝技術(shù)的效能影響上，對(duì)其所對(duì)應(yīng)的工藝系統(tǒng)脫硝效果及投入成本有著直接的關(guān)系，同時(shí)對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)設(shè)備的采購(gòu)以及更換、維護(hù)等也存在著影響。一般情況下，煙氣SCR脫硝技術(shù)運(yùn)用中對(duì)催化劑的選擇，多以活性高且壽命較長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性較好、無二次污染的催化劑類型為主，并且要求其具有合適的活性溫度窗口，不容易出現(xiàn)中毒失效等情況，具有再生效果。以煙氣SCR脫硝技術(shù)工藝中常用的二氧化鈦催化劑為例，它屬于一種堿金屬催化劑，該催化劑的好的反應(yīng)溫度一般在300℃～400℃之間。針對(duì)煙氣SCR脫硝技術(shù)原理，國(guó)內(nèi)在針對(duì)該技術(shù)工藝的研究中所開發(fā)實(shí)現(xiàn)的新型催化劑以中溫?zé)煔饷撓跆幚砗偷蜏責(zé)煔饷撓跆幚韮煞N類型為主，其反應(yīng)溫度分別為220℃～410℃和130℃～170℃之間，其中，適用于中溫?zé)煔饷撓跆幚淼拇呋瘎┰谒喔G爐的窯尾高溫風(fēng)機(jī)入口廢氣脫硝處理中應(yīng)用較多，而低溫?zé)煔獯呋瘎┰谒喔G煅燒煙氣經(jīng)廢氣處理后的煙氣脫硝中具有較好的適用性。

　　煙氣SCR脫硝技術(shù)中另一重要因素為還原劑的選擇和應(yīng)用。結(jié)合當(dāng)前SCR脫硝技術(shù)應(yīng)用的還原劑類型情況，主要為尿素、氨水以及純氨。值得注意的是，上述三種SCR技術(shù)常用還原劑中，一般情況下，對(duì)高溫煅燒系統(tǒng)的脫硝處理，采用氮系還原劑會(huì)對(duì)其工藝系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，從而對(duì)其系統(tǒng)脫硝效率產(chǎn)生不利影響。根據(jù)這一情況可以看出，對(duì)還原劑的選擇應(yīng)用需要結(jié)合煙氣SCR技術(shù)工藝的實(shí)際情況進(jìn)行合理對(duì)比選擇，以確保其工藝系統(tǒng)的運(yùn)行效率，從而提高其技術(shù)效能。

　　3、水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術(shù)現(xiàn)狀研究

　　結(jié)合上述對(duì)SCR技術(shù)原理及其技術(shù)效能的影響因素分析，水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術(shù)應(yīng)用中，根據(jù)水泥工業(yè)的大氣污染排放控制標(biāo)準(zhǔn)，要求對(duì)水泥生產(chǎn)煙氣排放的氮氧化物（NO2）濃度控制在400mg/Nm3以下，其中，水泥生產(chǎn)煙氣排放中氮氧化物（NO2）濃度需要控制在320mg/Nm3以下。根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)水泥生產(chǎn)中所采用的水泥窯爐煙氣SCR脫硝系統(tǒng)情況，由于水泥窯爐煅燒的高溫廢氣與其他熱工系統(tǒng)相比較為復(fù)雜，導(dǎo)致其技術(shù)運(yùn)用的具體效能分析仍然需要從催化劑和還原劑選擇、高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)方面進(jìn)行分析。

　　結(jié)合水泥窯爐煙氣SCR脫硝系統(tǒng)常用催化劑、還原劑類型及其高溫?zé)煔庹{(diào)質(zhì)情況，為避免水泥窯爐煅燒煙氣有害成本對(duì)催化劑使用安全及使用壽命的影響，在具體工藝系統(tǒng)改進(jìn)及技術(shù)優(yōu)化應(yīng)用中，首先針對(duì)水泥窯爐煅燒的高鈣運(yùn)行工況，由于煙氣中CaO濃度較高，導(dǎo)致SCR脫硝工藝系統(tǒng)運(yùn)行中容易和煙氣中的SO3形成粘連，產(chǎn)生CaSO4覆蓋，在其煅燒反應(yīng)溫度達(dá)到300℃以上時(shí)發(fā)生燒結(jié)情況，對(duì)催化劑的活性形成影響，因此，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意加強(qiáng)水泥窯爐煅燒的高溫?zé)煔釩aO濃度控制，并注意選擇含有WO3的催化劑進(jìn)行煙氣脫硫處理應(yīng)用，以確保其技術(shù)效能。

　　其次，水泥窯爐煙氣SCR脫硫技術(shù)運(yùn)用中，針對(duì)水泥窯爐煅燒的高飛灰運(yùn)行工況，由于這一工況條件下，煙氣SCR脫硫處理中會(huì)產(chǎn)生催化劑堵塞情況，從而對(duì)其技術(shù)運(yùn)用的效能產(chǎn)生影響，造成相應(yīng)的工藝系統(tǒng)脫硝效率降低，嚴(yán)重情況下甚至?xí)?dǎo)致重大事故問題發(fā)生，需要在催化劑選擇中以表面積較大且不容易發(fā)生堵塞的催化劑類型為為主，以對(duì)其工藝運(yùn)行效率進(jìn)行保障。根據(jù)這一情況，結(jié)合當(dāng)前水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術(shù)應(yīng)用實(shí)際，有研究顯示采用方孔催化劑能夠起到較好的防堵塞效果，并且這一類型的催化劑在煙氣含塵為10～20g/Nm3的工況條件下均具有較好的適用性。

　　針對(duì)水泥窯爐煅燒的高溫工況條件，根據(jù)其SCR脫硝催化劑的活性溫度窗口條件，并且即使處于催化劑的活性溫度窗口也會(huì)存在溫度升高造成其活性降低特征，因此，為避免高溫工況條件下的催化劑活性降低，應(yīng)適當(dāng)增加催化劑的使用量，以滿足工藝系統(tǒng)的脫硝效能。

　　4、結(jié)語

　　總之，對(duì)水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，有利于促進(jìn)其水泥窯爐煙氣排放污染控制中推廣應(yīng)用，進(jìn)而促進(jìn)水泥窯爐煙氣SCR脫硝技術(shù)水平，具有十分積極的作用和意義。