摘要：本文以华润水泥（长治）5000t/d新型干法炉窑高温微尘SCR一体化技术的成功应用为例，介绍该项技术的技术原理、设计方案、实施效果，并对方案的应用技术经济性做出分析。本文对今后同类新型干法炉窑的氮氧化物超低排放改造及该技术在大型水泥炉窑上的推广具有积极的参考和借鉴作用。

关键词：新型干法炉窑；高温微尘；SNCR；SCR；NOx；电袋；催化剂；超低排放。

目前，国内脱硝技术方案可以分为两大类，一是过程控制（即：低氮燃烧，分级燃烧等改造方案）；二是末端治理，主要包括SNCR和SCR。高温SCR脱硝反应温度一般为280~420℃，该工艺在火力发电行业的超低排放改造已得到全面应用并推广，但由于水泥窑粉尘浓度高、粘性强、碱金属含量高、毒性大，催化剂的使用环境比传统的火力发电行业要恶劣很多。

本文以华润水泥（长治）5000t/d新型干法炉窑高温微尘SCR一体化技术的成功应用为例，介绍该项技术的技术原理、设计方案、实施效果，并对方案的应用技术经济性做出分析。本文对今后同类新型干法炉窑的氮氧化物超低排放改造以及该技术在大型水泥炉窑上的推广具有积极的参考和借鉴作用。

根据长治市大气污染防治工作领导组办公室关于印发长治市工业炉窑专项整治实施方案的通知》的要求，华润水泥（长治）有限公司提出对系统实施SCR脱硝项目技改。

华润水泥（长治）5000t/d新型干法炉窑为全国首个5000t/d水泥生产线采用高温微尘SCR一体化技术的项目，该项目由福建远致环保科技有限公司EPC总承包，项目于2022年3月20日投运，项目投运后，各项指标优于合同技术指标要求，粉尘浓度≤10mg/Nm³，NOx≤35mg/Nm³，氨逃逸≤2.5mg/Nm³。且改造后，氨水耗量大大降低，节省了运行经济费用。

本项目为一条额定5000t/d熟料生产线，实际产能为6000t/d，采用新型干法炉窑生产工艺，分解窑配置5级旋风筒，总体工艺流程如图1所示：

图1改造前总体工艺流程

改造前环保设施情况：脱硝采用SNCR技术，在窑尾预热器C5出口及分解炉喷入氨水；C1出口出来的烟气进SP炉，烟气从SP炉出来后经高温风机去生料磨、旋风分离器；出口烟气最后进入布袋除尘器，除尘后经引风机由到烟囱排入大气中。本项目未设置增湿塔，降温采用管道增湿的方式。

本项目改造前突出问题表现在：一是NOx排放无法满足50mg/Nm³的超低排放要求；二是氨水用量大，运行经济性较差；三是氨逃逸超标。

目前水泥行业脱硝超低排放改造技术路线众多，通过多方调研和论证，投资方认为高温微尘SCR一体化技术是最适合本项目实际工况的，既能保证高温SCR高效脱硝效率，又能最大程度上保护催化剂、防止催化剂中毒失效的成熟技术。本项目最终确定的高温微尘SCR一体化技术路线工艺流程如图2所示。

图2改造后总体工艺流程

高温微尘SCR尘硝一体化设备，集高温电除尘器、高温金属滤袋除尘器和高温SCR脱硝反应器结构设计为一体，先除尘、后脱硝，实现烟气高效治理。

远致环保自主开发的高温微尘SCR一体化设备结构如图3所示。其结构特点如下：

三级高效除尘：上进风进口喇叭、槽形板装置进行物理沉降实现第一级除尘；设置一电场除尘实现第二级除尘，可降低后续袋区含尘浓度；且粉尘荷电后，可有效降低续金属滤袋运行和清灰阻力；设置高温金属滤袋实现第三级高效除尘，有效保证粉尘超低排放。

高度一体化：高温除尘和高温SCR集中在一个反应器内，实现真正一体化；占地面积小。

图3远致环保高温微尘SCR一体化结构

高温微尘SCR脱硝一体化投运后，各项指标均达到超低排放改造标准。本项目工程实施后运行指标如下表所示。

工程实施后运行指标

序号

项目

单位

数据

1

NOx浓度

mg/Nm³

≤50

2

氨逃逸

mg/Nm³

≤2.5

3

电耗(含高温风机新增电耗）

kwh/

≤0.6

4

SNCR+SCR氨水耗量

kg/

≤2.0

5

系统阻力

Pa

≤800

6

温降

℃

≤7

与同类技术（高温高尘SCR、高温中尘SCR）相比，远致环保高温微尘SCR具有如下技术优势：

1）系统长期稳定、可靠运行

2）催化剂用量少，寿命长，阻力低

3）荷载及结构安全可靠

4）系统阻力小

5）副反应小

本项目采用高温微尘SCR一体化技术进行提效改造，经统计，改造前氨水耗量为1230L/h（NOx控制在100mg/Nm³以内），改造后耗量仅为530L/h，节省57%氨水耗量，仅氨水一项每年可节省消耗约400余万元；尘硝一体和风机可为业主可节省直接运行费约370万元/年。考虑催化剂和金属滤袋寿命期的折摊费用，每年可节省综合运行费用200余万元，按实际熟料产能5076t/d计算，每吨熟料可节省运行费用1.02元。

高温微尘一体化技术从根本上解决了水泥行业高粉尘浓度对催化剂的堵塞、磨损、中毒等一系列问题，该技术入选了生态环境部办公厅印发2021年《国家先进污染防治技术目录（大气污染防治、噪声与振动控制领域）》示范项目，同时也获得了2021年度全国建材机械行业科技进步二等奖。

与传统的SCR相比，实现了除尘脱硝一体化，显著降低氨水使用量，大幅减少氨逃逸的同时，实现NOx排放浓度低于50mg/Nm³的超低排放。与其他SCR工艺路线相比，该项目技术集项目技术集高温电除尘器、金属滤袋除尘器和SCR脱硝反应器设计为一体，通过机电袋三级复合除尘新技术，创新采用耐高温金属滤袋，保证烟气进入脱硝系统前的粉尘浓度低，实现低尘工况下的高效脱硝，解决了SCR脱硝催化剂易堵塞、磨损、中毒、寿命短、氨逃逸大的问题，延长催化剂的使用寿命，降低运行成本。这一技术路线是目前氮氧化物超低排放有效途径，具有全面推广意义。