近年來，我國水泥行業的氮氧化物（NOx）排放量快速增長，成為繼火電和機動車之后成為第三大NOx 排放源。對于火電、鋼鐵行業，大氣污染排放要求越來越嚴，行業內已提出“超低”排放的要求并已在各大項目中實施。2018年7月，陜西省地方標準公布的《關中地區重點行業大氣污染物排放限值》征求意見稿中明確指出，2015年之后建成的工業企業生產設施執行NOx排放限值標準狀態下260mg/m³，自2019年10月1日起，所有水泥工業執行NOx排放限值標準狀態下150mg/m³，由此看來，水泥行業的超低排放勢在必行。
水泥行業回轉窯爐的主要燃燒對象是煤炭，在煤炭燃燒過程中會產生的煙氣中含有大量的NOx。本文以5000t/d熟料水泥生產線為例簡要介紹水泥窯爐尾氣SCR煙氣脫硝系統。
1 、水泥窯主要技術參數
2、水泥窯爐SCR脫硝工藝流程
水泥窯爐脫硝工藝流程如下圖所示。SCR脫硝系統所用的還原劑采用20%質量濃度氨水溶液。
 
3、系統組成
（1）還原劑的制備與噴射系統
對于新建水泥生產線脫硝系統的項目，需要新建氨水脫硝系統，內置氨水儲存系統、稀釋水系統、計量系統、分配系統及噴射系統等。氨水在稀釋到5%~10%濃度后，通過噴射泵加壓，經管線到達噴槍前噴嘴處，由布置在反應器前的預熱器風管上的噴槍霧化并噴射進風管內。氨水在340℃左右的高溫煙氣內迅速蒸發成為氣態，并與煙氣一同混合均勻，在氣流均布后進入催化劑模塊內并在催化劑的參與下完成NOx的還原反應。
（2）催化劑
鑒于水泥SCR脫硝行業的特殊性，催化劑在300℃～350℃下可選擇常用的中溫催化劑。水泥窯煙塵濃度大，硬度高，易對催化劑造成沖擊磨損。為了保證催化劑的抗磨損能力，可對催化劑進行前端硬化處理和表面特殊涂層處理來提高耐磨和防堵灰措施，同時，為了SCR運行的經濟性，在催化劑選型時宜考慮壁厚不小于0.8mm的催化劑，以便將來采用再生技術，延長催化劑的使用壽命。
（3）反應器
該案例中的反應器設計成煙氣豎直向下流動，入口設氣流均布裝置及導流板，對于反應器內部易于磨損的部位設計必要的防磨措施。反應器內部各類加強板、支架設計成不易積灰的形式，同時考慮熱膨脹的補償措施。在反應器入口、各層催化劑出口、反應器出口等位置設置足夠數量的煙氣取樣孔，每層催化劑層出口布置足夠數量的煙氣取樣格柵鋼管。
（4）吹灰系統
水泥行業窯尾生料灰濃度高、硬度高、灰分細膩，催化劑的表面應常設吹灰系統。目前主要的清灰方法包括蒸汽吹灰、聲波吹灰和壓縮空氣吹灰三種。 根據國內外水泥窯煙氣脫硝成熟的工程應用案例，水泥窯SCR催化劑宜采用壓縮空氣/蒸汽吹灰方式，同時可聯合聲波吹灰方式進行吹灰，以保持催化劑清潔，避免因灰塵堆積減弱催化劑的活性。
（5）風機系統
SCR脫硝反應器的阻力在1000～1500Pa，對于高塵布置的方式，還需要增加電除塵器800～1000Pa的阻力。對于后端的高溫風機需要進行改造，增加其壓頭，對于僅靠改造風機仍無法滿足壓頭的情況，需要對高溫風機重新選型，整體換新。
4、總結
該水泥窯爐SCR煙氣脫硝系統由還原劑制備與噴射系統、催化劑系統、吹灰系統、反應器系統、流場優化系統和風機系統組成。本案例所設計的水泥窯爐SCR脫硝工藝，將除塵工序置于脫硝工藝之前，由此高溫除塵效率可達80%以上，經過高溫除塵后進入反應器的煙氣含塵量大幅度下降，可有效防止催化劑堵塞和磨損，延長催化劑壽命，提高脫硝工藝的整體效率，并降低了氨耗量，減少了運行費用。合理設置除塵和脫硝工藝，可降低水泥脫硝工藝的整套投資成本。