水泥窑SCR脱硝CFD流场优化 | 第1篇•主流工艺介绍
咱最近打算介绍一下水泥窑SCR脱硝CFD流场优化关键点，为了更全面的进行分析，搜罗了一些资料，用以填补知识盲区。刚好看了一篇不错的文章，总结了水泥窑烟气脱硝主流工艺技术路线，很全面，在此先行拿来部分内容进行分享（文中蓝色字体是我查阅其他资料对文章做的一些补充说明），全文查看科行环保技术文章【王一东. 水泥窑烟气中温低尘 SCR 脱硝技术浅析[J].中国环保产业,2024,8:34-37】。
根据水泥窑生产线的情况，水泥窑脱硝深度治理技术有高温高尘、高温中尘、高温低尘、中温中尘、中温低尘、低温低尘 6 种工艺路线。
优点：对 SO2 浓度无要求（浓度可大于 500mg/Nm3），适合于多数催化剂的反应温度，使用案例较多，占地面积小、投资成本低。
缺点 ：该段粉尘浓度非常高（注：一般在80-100 g/m3，50%的粉尘粒径＜5 μm，90%-97%的粉尘粒径＜10 μm，数据来源：张国伟. SCR 脱硝技术在水泥窑烟气治理中的应用[J].中国环保产业,2024,3:52-54），催化剂容易堵塞和中毒，系统稳定性难以保证（其他资料显示高温高尘技术路线更佳，达标稳定，且业绩较多，信息来源：胡琳，胡荣祥，周荣．水泥窑烟气不同 SCR 脱硝技术研究[J/OL]．水泥.）。
该技术路径采用“高温电除尘+SCR”的布置方式，将其布置在预热器 C1 出口与 SP 锅炉之间，温度为 280℃—350℃，烟气先经过电除尘器再进入催化剂反应器，通过电除尘器使粉尘浓度降到 30—40g/Nm3，可以减轻烟气中的飞灰对催化剂的污染、磨损或堵塞。
优点：对 SO2 浓度无要求（浓度可大于 500mg/Nm3），适合于多数催化剂的反应温度，运行业绩多。
缺点 ：该段粉尘浓度高，工艺流程复杂，占地面积大，温降 15℃会影响余热发电量（除了温降对余热发电影响之外，烟气含尘量减少较多，致使烟气焓值下降，也会影响SP余热锅炉发电量，资料显示（胡琳，胡荣祥，周荣．水泥窑烟气不同 SCR 脱硝技术研究[J/OL]．水泥.），因高温粉尘收集、系统温降等原因估计影响窑尾余热发电约 1.0 kWh/t.cl 左右），高温电收尘故障较多，投资成本高、运行成本高。
三、高温低尘 SCR 脱硝技术
该技术路径采用“金属滤袋除尘 +SCR”的布置方式，从预热器 C1 出口出来的高温高尘烟气首先经过高温金属滤袋过滤（除尘区），使烟气含尘量降至10mg/Nm3 以下，然后洁净的高温烟气自下而上通过SCR 反应器（脱硝区），在催化剂的作用下与喷入的NO3 与 NOx 发生还原反应，将 NOx 脱除到 50mg/Nm3 以下。
优点：对 SO2 浓度无要求（浓度可大于 500mg/Nm3 ）， 金属滤袋先除尘对催化剂有很好的保护作用，系统运 行稳定，运行成本较低。
缺点 ：占地面积大，温度降低 15℃时会影响余热发电量，投资成本很高。
该设计方案大致如下（图片来自2023第十二届水泥工业节能环保技术高峰论坛高温微尘SCR一体化技术在5000t水泥窑的成功应用）
四、中温中尘 SCR 脱硝技术
该技术 SCR 脱硝装置布置在高温风机之后，温度为 180℃—260℃、粉尘浓度为 30—60g/Nm3。在此温度区间内，SO3 与烟气中的 NH3 反应形成 NH4HSO4，NH4HSO4 得不到分解，会与烟气中的飞灰粒子结合，附着在催化剂表面，造成催化剂微孔堵塞、中毒失活。因此，SO2 浓度需控制在 50mg/Nm3以下，避免生成过多的 NH4HSO4。
优点 ：投资中等，运行成本较低，工艺简洁，施工难度低，对余热发电量无影响。
缺点 ：该段粉尘浓度较高，催化剂容易堵塞和中毒，预热器出口 SO2 浓度需控制在 50mg/Nm3 以下。
五、中温低尘 SCR 脱硝技术
该技术将颗粒物过滤和 NOx 分解集于一身。脱硝催化滤袋外层膨体聚四氟乙烯（ePTFE） 透气膜可高效脱除颗粒物，内层催化复合毡可催化分解 NOx 和 NO3。反应的基本原理与 SCR 脱硝相同。
优点 ：投资中等，运行成本很低，工艺简洁，施工难度低，对余热发电量无影响，催化脱硝滤袋先除尘可很好地保护内部催化剂，系统运行稳定。
缺点 ：该段粉尘浓度较高，催化剂容易堵塞和中毒，预热器出口 SO2 浓度需控制在 50mg/Nm3 以下。
六、低温低尘 SCR 脱硝技术
反应器布置在窑尾烟气除尘器之后，催化剂可完全工作在“干净”的烟气中。由于不存在飞灰堵塞及腐蚀反应器、催化剂中毒等问题，因此可以采用高活性的催化剂，减小反应器的体积并使反应器布置紧凑。但这一布置方式的主要问题是，反应器布置在窑尾除尘器后，其排烟温度仅为 80℃—130℃，当前的催化剂对烟气工况要求较为苛刻（不含硫、不含尘、不含水），催化剂技术尚未成熟，暂不考虑。
七、不同技术路线对比
不同技术路径对比分析
本文内容只是根据已有文献和投运项目的资料汇总，如有不当之处，还请大佬私信指正。有问题可扫下方二维码联系。
——END——
