我國(guó)非電力行業(yè)（鋼鐵、建材、有色等）產(chǎn)能占世界的50%以上，大氣污染物排放總量位居各排放源之首，而水泥工業(yè)是繼電力、鋼鐵之后的NOx第三大排放源。同時(shí)，中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)發(fā)布《2019年水泥行業(yè)大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案》，實(shí)施方案要求污染物在達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上，2+26個(gè)城市2019年底主要污染物排放達(dá)到：顆粒物≤10mg/Nm3；氮氧化物≤100 mg/Nm3；二氧化硫：≤50 mg/Nm3；各地方政府紛紛響應(yīng)出臺(tái)更加嚴(yán)苛的政策和地方標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要求氨逃逸≤8mg/Nm3，因此水泥窯NOx深度減排工作勢(shì)在必行。
1、水泥行業(yè)脫硝現(xiàn)狀
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及水泥窯煙氣NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷收嚴(yán)，水泥窯煙氣脫硝歷經(jīng)SNCR技術(shù)、低氮燃燒器技術(shù)、分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)等，它們建設(shè)費(fèi)用低，性能良好，因此受到廣泛應(yīng)用，目前大部分水泥生產(chǎn)線已同時(shí)安裝上述脫硝設(shè)備，NOx得到有效控制。但從實(shí)際情況來看，這些技術(shù)自身雖然具備不同的優(yōu)勢(shì)，但也受到技術(shù)本身的限制，在排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步收嚴(yán)后難以保證NOx超低排放的同時(shí)滿足氨逃逸≤8mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)。
2、水泥窯SCR技術(shù)
SCR脫硝技術(shù)是指在催化劑的作用下，利用還原劑（氨水、尿素等）來有選擇性的與煙氣中的NOx反應(yīng)生成N2和H2O，理論上，SCR與SNCR技術(shù)原理相同，SCR技術(shù)由于催化劑的作用，反應(yīng)溫度降低至280℃-350℃，同時(shí)反應(yīng)器內(nèi)煙氣流場(chǎng)及溫度場(chǎng)均勻，脫硝效率高達(dá)90%以上，氨逃逸也得到有效控制。
因此，在水泥窯現(xiàn)有SNCR+分級(jí)燃燒的基礎(chǔ)上加裝SCR是NOx實(shí)現(xiàn)超低排放的穩(wěn)定保障。
目前水泥窯SCR技術(shù)分為三種不同的溫度區(qū)間，高溫SCR（280℃-350℃）、中溫SCR（180℃-260℃）、低溫SCR（80℃-150℃），高溫SCR布置在預(yù)熱器C1出口和余熱鍋爐之間，中溫SCR布置在余熱鍋爐和高溫風(fēng)機(jī)之間或者高溫風(fēng)機(jī)和生料磨之間，低溫SCR布置在窯尾布袋除塵后。
3、水泥窯SCR應(yīng)用的難點(diǎn)
水泥窯煙氣中粉塵含量高、粉塵粒徑細(xì)、成分中大部分為CaO、CaCO3、SiO2，催化劑易磨損、易堵塞；
粉塵中含CaO、Na2O、K2O等、部分摻燒垃圾或固廢的水泥窯煙氣成分更為復(fù)雜，催化劑易堿金屬中毒；
采用中溫SCR和低溫SCR時(shí)，煙氣中的SO2、SO3會(huì)使催化劑中毒，造成催化劑低溫失活；
現(xiàn)有水泥窯設(shè)備布置緊湊，SCR脫硝改造占地面積較大，布置困難；
4水泥窯SCR各技術(shù)對(duì)比
目前水泥窯SCR技術(shù)主要分為高溫高塵、高溫中塵、高溫低塵、中溫中塵、中溫低塵、低溫低塵這六種工藝路徑。
水泥窯SCR各工藝技術(shù)指標(biāo)對(duì)比表

5、國(guó)內(nèi)外水泥窯SCR業(yè)績(jī)
根據(jù)相關(guān)資料調(diào)研，國(guó)外早在2006年意大利Moncelice水泥廠采用SCR工藝進(jìn)行脫硝，粉塵在100g/Nm3左右，煙氣溫度330℃，屬于高溫高塵SCR工藝，NOx從初始1200mg/Nm3降至400mg/Nm3，氨逃逸小于5mg/Nm3；2010年德國(guó)Mergelstetten水泥廠、2013年美國(guó)Joppa水泥廠、2017年德國(guó)WOTAN-Zement先后采用高溫高塵SCR工藝進(jìn)行脫硝治理；2012年奧地利Mannersdorf水泥廠采用高溫中塵SCR工藝，入口粉塵約20g/Nm³左右；國(guó)外水泥窯相關(guān)SCR業(yè)績(jī)均采用了高溫催化劑，已經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行的考驗(yàn)。
國(guó)內(nèi)NOx排放標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)高于國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，目前國(guó)內(nèi)高溫高塵SCR、高溫中塵SCR已有工程應(yīng)用，脫硝效果良好，能穩(wěn)定運(yùn)行，部分工藝細(xì)節(jié)仍在改進(jìn)優(yōu)化；高溫低塵SCR目前沒有運(yùn)行案例，仍在推廣中；中溫中塵SCR中試運(yùn)行穩(wěn)定性不足，催化劑磨損、堵塞情況嚴(yán)重；中溫低塵SCR中試效果良好，但需對(duì)入口SO2、SO3進(jìn)行控制，防止催化劑中毒失活，暫無工程應(yīng)用；
6、總結(jié)
SCR技術(shù)在電力、鋼鐵、化工等行業(yè)已成功運(yùn)行多年，是實(shí)現(xiàn)脫硝超低排放的主要技術(shù)，在國(guó)內(nèi)外均有成功應(yīng)用案例，6種SCR工藝各有其優(yōu)缺點(diǎn)，從技術(shù)成熟性及運(yùn)行穩(wěn)定性上優(yōu)先考慮高溫中塵或高溫低塵工藝，該2種工藝均可穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)NOx超低排放；從經(jīng)濟(jì)性分析最佳工藝為高溫中塵SCR，建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用低于高溫低塵工藝，且經(jīng)過工程實(shí)踐，適應(yīng)國(guó)內(nèi)水泥窯工況環(huán)境；當(dāng)然，面對(duì)不同的水泥窯工況需因地制宜，選擇不同的SCR工藝，如部分摻燒固廢的水泥窯粉塵中堿金屬含量很高則應(yīng)采用高溫低塵工藝，降低催化劑失活風(fēng)險(xiǎn)。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)和政策進(jìn)一步嚴(yán)格，SCR技術(shù)必將成為水泥窯脫硝主流技術(shù)。