一、保山昆钢嘉华水泥简介
保山昆钢嘉华水泥建材有限公司地址位于云南省保山市施甸县水长工业园，公司成立于2006年，现有设计能力为3000t/d熟料（配备4.5KW的低温余热发电机组）和4000t/d熟料（配备7.5MKW的低温余热发电机组）两条生产线，具有年产熟料能达210万吨，290万吨水泥的生产规模，是滇西片区最大的水泥生产企业。公司通过建立规范化质量管理体系，打造“过得硬、靠得住”的质量品牌，秉承以质量开拓市场的观念，在生产中严把质量关，在激烈的市场竞争中，一直保持贏利的态势。
二、SCR脱硝超低排放项目介绍
保山昆钢嘉华水泥建材有限公司作为云南省第一家响应国家超低排放要求水泥企业，积极推进3000t/d+4000t/d熟料水泥生产线窑头窑尾进行超低排放改造，该项目由我公司负责中央大气专项资金申报的相关工作。根据《财政部关于下达2023年度大气污染防治资金 预算(第二批)的通知》(财资环〔2023〕34号)、《云南省财政厅关于下达2023年中央大气污染 防治资金(第二批)的通知》（云财资环〔2023〕120号），保山昆钢嘉华同时作为云南省第一家申报中央大气专项资金的水泥企业，于2023年8月获批中央大气专项资金1584万元。
该项目于2023年8月由保山昆钢嘉华水泥建材有限公司进行公开招标，8月24日经云南水泥建材集团董事会商讨决议3000/4000T/D生产线SCR脱硝EPC总包项目由广东南大环保有限公司和云南燊永环保科技有限公司共同承建。
三、SCR脱硝超低排放工艺选择
随着科学技术的不断发展以及水泥窑烟气NOx排放标准的不断收紧，水泥窑烟气脱硝历经SNCR技术、低氮燃烧器技术、分解炉分级燃烧技术等，它们建设费用低，性能良好，因此得到广泛应用，目前大部分水泥生产线已同时安装上述脱硝设备，NOx得到有效控制。但从实际情况来看，这些技术自身虽然具备不同的优势，但也受到技术本身的限制，在排放标准进一步收严后难以保证NOx超低排放（≤50mg/Nm³）的同时满足氨逃逸≤5mg/Nm³的标准。目前国内已有多条水泥窑使用SCR，脱硝效果良好，能稳定运行，NOx可达超低排放（≤50mg/Nm³）的同时满足氨逃逸≤5mg/Nm³的排放标准。
目前水泥行业内各工艺路线SCR应用情况
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项目 |
高温高尘 |
高温中尘 |
高温低尘 |
中温中尘 |
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应用企业 |
海螺水泥、台泥、金隅冀东等 |
宏昌、金峰、曲寨等 |
华润等 |
山水、亚东、中建材 |
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应用数量 |
~150条 |
~18条 |
~13条 |
~50条 |
经保山昆钢嘉华水泥建材有限公司对全国水泥企业脱硝超低排放工程实例考察和调研，目前高温高尘SCR路线应用最多，也最成熟，运行费用低，对生产线影响小。保山昆钢嘉华公司和云南水泥建材集团认真研讨后决定SCR脱硝超低排放工艺选择高温高尘路线。
四、SCR超低排放工艺简述
1、生产现状及SCR工艺流程
根据保山昆钢嘉华生产实际情况，预热器出口烟温为320℃左右，粉尘浓度100g/Nm³左右，优先考虑高温高尘SCR工艺，从布置空间及运行成本考虑本次优先推荐高温高尘SCR脱硝工艺，布置在C1出口和余热锅炉入口之间；从C1出口烟气组分检测分析，SO2浓度≤30mg/Nm³，但后期的原料或煤种变化会导致SO2浓度增高，因此中温中尘SCR脱硝工艺只作为备选方案，布置在高温风机后段，无余热发电损失。
正常运行情况下窑尾烟囱NOx排放浓度在200mg/Nm³(标态、10%氧)左右。现计划按一窑一反应器新建SCR脱硝系统，设计按烟气入口NOx浓度小于300mg/Nm³(标态、10%氧)，出口NOx浓度小于50mg/Nm³，同时氨逃逸需要小于5mg/Nm³设计。
窑尾超低排放改造采用高温高尘工艺，主要工艺路线为：C1出口烟气——喷氨系统——反应器——烟管——余热锅炉
工艺流程简图
本脱硝项目拟采用高温高尘SCR脱硝技术路线，该技术是目前最成熟的脱硝技术之一。本项目设计SCR催化脱硝系统烟气取自预热器C1出口的位置。这也是最适合该工艺的位置，见上图。
烟气管道改造简图
本项目主要工艺路线如下：
（1）每条水泥窑配置1台SCR反应器。SCR反应器的设计充分考虑与周围设备布置的协调性及美观性，并保留设备的必要检修空间。
（2）该技术不需要高温静电除尘器。烟气从C1引出，引出至脱硝反应器入口烟道，进入SCR反应器，在280~360℃左右完成脱硝反应，生成氮气和水。脱硝后的烟气经过高温引风机进入余热锅炉，反应器底部的灰经输灰系统进入窑尾回灰系统。
（3）增加的SCR脱硝反应器给水泥窑增加了系统阻力，增加阻力不超过800Pa，因此视高温风机使用情况进行改造。
（4）增加SCR系统后原有SNCR系统可以根据实际工况配合使用。
本工程熟料水泥生产线烟气脱硝工程在工厂现有空地上建设，不需另外新增建设用地。
3000T/D熟料生产线：SCR脱硝系统布置在预热器旁的空地上（会占用道路，设计底部架空，不影响道路通行），见上图
4000T/D熟料生产线：SCR脱硝系统布置在预热器旁的空地上（会占用部分检修空间，但不影响设备检修）见上图
2、SCR脱硝原理
选择性催化还原技术（SCR）是一种将氮氧化物（NOx)在催化剂的帮助下转化成氮气（N2）和水（H2O）的过程。液态氨、氨水或者尿素作为催化剂被喷到烟气中并吸附在催化剂表面上发生反应。如果使用尿素的话，CO2也是反应的产物之一。选择性是指烟气在脱硝过程中烟气脱硝催化剂有选择性的将NOx还原为氮气，而烟气中的二氧化硫极少量氧化成三氧化硫，反应温度280℃~360℃；催化剂选用TiO2为基体的V2O5和WO3。
SCR反应是通过喷枪或者喷氨格栅喷入蒸发后的氨气/空气混合物，利用催化剂作为触媒将氨气转化为氮气和水。
SCR化学反应方程式：
a、有氧情况下，优先反应，其化学反应方程式如下为： 4NH3+4NO+O2 → 4N2+6H2O
b、无氧情况下，其化学反应方程式如下为： 4NH3+6NO → 5N2+6H2O
c、炉窑烟气NOx中，NO2约占NOx中的5%，NO2参与的反应方程式如下： 4NH3+2NO2+O2 → 3N2+6H2O 8NH3+6NO2 → 7N2+12H2O
SCR系统NOX脱除效率通常很高，可以达到90%，喷入到烟气中的氨几乎完全和NOX反应，只有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。催化剂刚开始使用时，活性高，催化效果好，氨逃逸量很低，随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞，氨逃逸量就会增加，因此到一定时候就必须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活性及反应器的使用性能。
催化反应的历程
上图表示了NH3和NOx在催化剂上主要反应过程为：
(1) NH3通过气相扩散到催化剂表面；
(2) NH3由外表面向催化剂孔内扩散；
(3) NH3吸附在活性中心上；
(4) NH3与NOX反应生成N2和H2O；
(5) 反应生成物在催化剂表面脱附；
(6) N2和H2O通过微孔扩散到催化剂表面；
(7) N2和H2O扩散到气相主体。
在上述步骤中，第（1）和第（7）两步称为外扩散过程；第（2）和第（6）两个步骤称为内扩散过程；第（3）、（4）和第（5）是在催化剂表面上进行的化学反应过。
催化剂模块吊装
SCR反应器内部催化剂模块安装
五、项目施工现场情况
截止2024年3底项目主体基本建设完成，待4月份停窑进行接管后试运行。届时欢迎有脱硝超低排放需求的水泥企业莅临现场交流指导！
SCR反应器基础开挖
土建桩基施工（1）
土建桩基施工（2）
SCR反应器钢结构框架材料准备
现场桩基钢筋笼制作
SCR反应器混凝土框架
SCR反应器主体施工（1）
SCR反应器主体施工（2）
SCR反应器主体施工（3）
SCR反应器主体施工（4）
