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水泥窯尾廢氣超低排放的技術(shù)探討下

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節(jié)能減排
2019年第3期
（上接2019年第2期）
停窯后我們?cè)贆z查發(fā)現(xiàn)，破袋有50條以上，已
經(jīng)不止一個(gè)室，同側(cè)臨近的室也有破袋，破損嚴(yán)重
的已經(jīng)在離袋口100mm左右，出現(xiàn)環(huán)向1/2左右的
橫斷口（圖12）。操作員打開廢氣風(fēng)機(jī)后，我們?cè)?
凈氣室內(nèi)觀察，竟發(fā)現(xiàn)有些袋籠晃動(dòng)很大，甚至懸
摘要：全面介紹了水泥工業(yè)廢氣中粉塵、氮氧化物、二氧化硫三項(xiàng)主要指標(biāo)及其超低排放的
限值、技術(shù)路線可行性探討和指標(biāo)實(shí)踐效果。主要參考燃煤鍋爐相關(guān)超低排放的路線和措施，
利用新材料、新技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，結(jié)合水泥生產(chǎn)工藝及廢氣特性提出了兼顧水泥生產(chǎn)、節(jié)
能降耗和超低排放的綜合實(shí)施新思路。
關(guān)鍵詞：水泥工業(yè)廢氣；除塵；脫硫；脫硝；超低排放
中圖分類號(hào)：TQ172.688.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào)：1001-6171（2019）03-0081-8
DOI：10.19698/j.cnki.1001-6171.20193081
通訊地址：天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津300400； 收稿日期：2018-09-03； 編輯：呂光
水泥窯尾廢氣超低排放的
技術(shù)探討（下）
王作杰
Discussion on Ultra-low Emission Technology of Cement Kiln Flue Gas（Ⅱ）
WANG Zuojie
( Tianjin Cement Industry Design &amp;amp; Research Institute Co., Ltd. ，Tianjin 300400)
Abstract: The three main indexes of dust, nitrogen oxides and sulfur dioxide in flue gas of cement
industry, their ultra-low emission limits, feasibility study of technical route and practical effect of the
indexes are comprehensively introduced. This paper mainly refers to the route and measures of ultralow
emission of coal-fired boilers, makes use of the continuous development and progress of new
materials and technologies, and combines the characteristics of cement production process and flue
gas, puts forward a new comprehensive implementation idea which takes into account cement
production, energy saving and consumption reduction and ultra-low emission.
Key words: cement industry flue gas; dust removal; desulfurization; denitrification; ultra-low
emission
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節(jié)能減排
CEMENT TECHNOLOGY 2019/3
浮起來有10°左右的來回轉(zhuǎn)動(dòng)，據(jù)此判定是分風(fēng)不
均，此袋室斷面風(fēng)速極高。分風(fēng)不均應(yīng)該與入風(fēng)口
偏于除塵器縱軸線約45°角（圖13）有關(guān)。為證實(shí)
此判斷，我們啟用了正在研發(fā)的數(shù)字流場(chǎng)模擬系
統(tǒng)，對(duì)包括入口風(fēng)管在內(nèi)的除塵系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)測(cè)設(shè)計(jì)
3D建模，將風(fēng)量等參數(shù)導(dǎo)入計(jì)算模型后發(fā)現(xiàn)，由于
該系統(tǒng)是由非正規(guī)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，入口風(fēng)管直徑只有
?22 000mm，風(fēng)以36m/s的高速斜向沖入除塵器，造
成了除塵器后段單側(cè)袋室風(fēng)速過高（見圖14），與
實(shí)際出現(xiàn)破袋的位置吻合。
我們通過數(shù)字流場(chǎng)模擬系統(tǒng)模擬產(chǎn)生了最優(yōu)
的解決辦法，即加粗進(jìn)風(fēng)管直徑到?28 000mm，增
加入口導(dǎo)流板。方案實(shí)施后，系統(tǒng)工作正常，再?zèng)]
有出現(xiàn)破袋現(xiàn)象。
我們利用該數(shù)字技術(shù)平臺(tái)處理了很多類似案
例，均取得了滿意的效果。2017年該綜合數(shù)字技
術(shù)平臺(tái)通過建材聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定，結(jié)論
為：項(xiàng)目成果整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
3.2 氮氧化物超低排放技術(shù)探討
GB 4915-2013《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)
準(zhǔn)》要求現(xiàn)有和新建水泥企業(yè)的NOx排放限值由原
來的800mg/m3（標(biāo)）（NO2@10%O2，以下同）降到
400mg/m3（標(biāo)）（重點(diǎn)地區(qū)NOx排放限值為320mg/m3
（標(biāo)））。因此我國(guó)幾乎100%的水泥生產(chǎn)線都實(shí)施
了低氮氧化物排放技術(shù)，包括低氮氧化物燃燒技術(shù)
和廢氣SNCR脫硝技術(shù)，或單一SNCR脫硝技術(shù)，基
本可以實(shí)現(xiàn)目前國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。但SNCR脫硝
需要滿足反應(yīng)溫度的要求，溫度太高或太低都會(huì)影
響氨和NOx的反應(yīng)，對(duì)噴氨控制的要求很高，實(shí)際
運(yùn)行中都會(huì)有噴氨過量問題存在，致使能耗高、運(yùn)
行成本高，氨逃逸過量造成二次污染，最重要的問
題是，它的脫硝效率一般為30%~60%，且不易穩(wěn)
定。
要想進(jìn)一步提高脫硝效率，降低排放限值，靠
圖12 袋除塵器破袋情況
圖14 贊皇金隅1線2 500t/d窯尾除塵器風(fēng)速流場(chǎng)流線圖
圖13 贊皇金隅1線2 500t/d窯尾除塵器
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節(jié)能減排
2019年第3期
目前實(shí)施的技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)，而SCR脫硝效率可達(dá)到
90%以上，實(shí)現(xiàn)水泥窯廢氣氮氧化物超低排放最可
行的措施是采用SCR技術(shù)，因此國(guó)內(nèi)外都在探討和
實(shí)驗(yàn)應(yīng)用水泥SCR脫硝技術(shù)。國(guó)外有一些水泥生
產(chǎn)線SCR運(yùn)行案例，但未見其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行且各項(xiàng)
指標(biāo)滿意、完全可推廣的技術(shù)案例報(bào)導(dǎo)，其主要原
因是，水泥生產(chǎn)工藝的高效脫硝技術(shù)路線尚達(dá)不到
煤電鍋爐脫硝技術(shù)的成熟度和可靠度。目前水泥
生產(chǎn)工藝與催化劑使用溫度不適應(yīng)問題突出，需要
針對(duì)水泥生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，探索解決問題的新技
術(shù)。下面提出我們的意見：
目前SCR 脫硝工藝方案一般分為高塵（High
Dust）布置方案、半塵（Semi-Dust）布置方案和低塵
（Low Dust）布置方案。在煤電鍋爐系統(tǒng)成功實(shí)施
的SCR脫硝工藝方案多為高塵布置方案，一般是在
空氣預(yù)熱器前適合的溫度段將廢氣引出進(jìn)行催化
脫硝。這里的廢氣含塵量一般＜20g/m3，且燃煤氣
體成分較簡(jiǎn)單穩(wěn)定，只要在催化反應(yīng)器中適當(dāng)布置
吹灰裝置，就可完全實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)期的穩(wěn)定催化脫硝作
用。目前燃煤鍋爐在350℃左右應(yīng)用釩鈦體系催化
劑的SCR脫硝工程技術(shù)是成熟可靠的。
然而，水泥熟料生產(chǎn)系統(tǒng)窯尾廢氣成分復(fù)雜，
在廢氣余熱利用前，適合催化劑活性的溫度段氣體
含塵濃度一般是60~80g/m3，不能直接沿用煤電鍋
爐廢氣的SCR脫硝工藝。為探討適合水泥窯尾廢
氣的SCR脫硝技術(shù),國(guó)內(nèi)外都在兩個(gè)方向上開展了
研究工作：其一是研發(fā)適合水泥熟料生產(chǎn)廢氣成分
及現(xiàn)有水泥熟料生產(chǎn)工藝的低溫催化劑；其二就是
調(diào)整水泥熟料現(xiàn)有生產(chǎn)工藝以適應(yīng)現(xiàn)有成熟的廢
氣SCR脫硝技術(shù)。本文主要針對(duì)常溫催化劑探討
后者。
如果水泥熟料生產(chǎn)尾氣的SCR脫硝也按高塵、
半塵和低塵方案來區(qū)分，一般是采用如下方案：
（1）水泥窯尾高塵SCR布置工藝
圖15為高塵SCR布置工藝，國(guó)外早期有此方
案實(shí)施的報(bào)導(dǎo)。它是將催化反應(yīng)器布置在預(yù)熱器
C1旋風(fēng)筒廢氣出口處，此處的溫度較高（約350℃），
可以滿足常規(guī)SCR催化劑反應(yīng)需要的溫度。但是
該處的粉塵濃度可達(dá)60~80g/m3（標(biāo)），對(duì)催化劑的
沖刷磨損大，催化劑堵塞的風(fēng)險(xiǎn)也比較大，所以對(duì)
清灰（吹灰）系統(tǒng)要求很高。另外，各種有害成分引
起的催化劑中毒也會(huì)嚴(yán)重，甚至短期運(yùn)行即失效，
因此一直不被業(yè)界所接受。
（2）水泥窯尾半塵SCR布置工藝
圖16 為水泥廠SCR 脫硝的半塵布置或中塵
（Middle Dust）布置工藝，它需要在SCR反應(yīng)器之前
安裝高溫電除塵器。因?yàn)楦邷仉姵龎m器的除塵效
率不能達(dá)到很高，所以出口含塵量仍然較高，特別
是除塵器電場(chǎng)事故致使廢氣含塵量高不可避免，半
塵布置方案也與高塵方案存在同樣問題。另外，通
過高溫電除塵器的氣體溫度還會(huì)有所降低，也不利
于常規(guī)催化劑高效運(yùn)行。國(guó)內(nèi)外實(shí)際應(yīng)用的報(bào)導(dǎo)
都同樣是不能穩(wěn)定運(yùn)行。
（3）水泥窯尾低塵SCR布置工藝
圖17為傳統(tǒng)的低塵布置工藝，采用傳統(tǒng)的高
溫袋除塵器可以保證進(jìn)入SCR反應(yīng)器的廢氣含塵
量極低，這樣粉塵對(duì)SCR催化劑的影響小。但由于
傳統(tǒng)濾袋的耐溫限制，通常需要采用六級(jí)預(yù)熱器，
圖16 半塵布置工藝
回轉(zhuǎn)窯
袋除
塵器
預(yù)
熱
器
S
C
R 高溫電除塵器
圖15 高塵布置工藝
回轉(zhuǎn)窯
袋除塵器
余熱利用
預(yù)
熱
器S
C
R
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節(jié)能減排
CEMENT TECHNOLOGY 2019/3
或優(yōu)先通過SP余熱鍋爐降溫，或采用增濕塔將預(yù)
熱器出口廢氣溫度降低到≤280℃，并且不允許出現(xiàn)
超溫事故。降溫除塵后，為了滿足氮氧化物最佳催
化還原反應(yīng)溫度，需要對(duì)煙氣進(jìn)行再加熱，這無疑
會(huì)使工藝復(fù)雜且有能源消耗。如果研發(fā)出有效可
靠的低溫催化劑，無需對(duì)氣體再加熱，則是一個(gè)理
想的選擇。
國(guó)外有關(guān)研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出了催化劑活性使
用壽命與氣體含塵量的關(guān)系（見圖18）。由此可
見，氣體含塵量高會(huì)大大縮短水泥SCR脫硝催化劑
的使用壽命，水泥窯尾的高塵布置方案會(huì)更糟。
（4）水泥窯尾新型低塵SCR布置工藝
近年我國(guó)超高溫過濾材料的研發(fā)取得了長(zhǎng)足
的進(jìn)步，金屬膜過濾材料、金屬纖維氈
過濾材料以及陶瓷纖維過濾材料都已
開始走向應(yīng)用市場(chǎng)，依據(jù)材料配方的
不同，它們承受的溫度可以達(dá)到300~
1 000℃。天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院
有限公司和中材裝備集團(tuán)有限公司環(huán)
保分公司與相關(guān)廠家合作分別對(duì)以上
超高溫過濾材料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，
過濾精度完全可以媲美現(xiàn)有常規(guī)纖
維氈類以及PTFE覆膜類各種濾料，
過濾阻力不高于常規(guī)濾料，在較高
的過濾風(fēng)速下易于清灰。我們提出
的水泥窯尾SCR新型低塵布置工藝
見圖19。
由我們實(shí)驗(yàn)室采用超高溫濾袋
測(cè)試所得到的粉塵排放數(shù)據(jù)可見，無論測(cè)試的除塵
器樣機(jī)入口粉塵量怎樣變化，其出口粉塵排放量完
全可以達(dá)到＜5mg/m3（標(biāo)）。我們可以相信，以上工
藝布置是解決水泥生產(chǎn)氮氧化物超低排放的最佳
方案之一，它既可以保持常規(guī)催化劑最適宜的脫硝
催化溫度，又可以保持持久的催化活性。
值得注意的是，水泥廢氣中有害元素含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)
高于燃煤鍋爐廢氣，例如窯灰中鉈（Ti）含量一般可
達(dá)到5~8mg/kg。國(guó)外有研究表明，廢氣中的鉈會(huì)致
使催化劑中毒，而且鉈主要富集在微細(xì)粉塵中。而
我們提出的新型低塵布置方案，在催化反應(yīng)器前完
全實(shí)現(xiàn)了超低粉塵含量，相信能很好地解決鉈中毒
問題。
目前已經(jīng)有研究成果將超高溫過濾與催化劑
結(jié)合，這將簡(jiǎn)化SCR脫硝工藝，提高催化效率，其中
以陶瓷纖維過濾材料與催化劑復(fù)合產(chǎn)品技術(shù)較為
超前，我們應(yīng)給予重視和研究。
部分地區(qū)水泥原、燃料含硫量較高，在預(yù)熱器
前級(jí)SO2已經(jīng)釋放到廢氣中，我們也不得不考慮高
SO2廢氣含量對(duì)SCR脫硝及整個(gè)工藝系統(tǒng)的影響。
SCR脫硝應(yīng)用在很大程度上受到煙氣中SO2含量的
制約，SO2含量越高，操作時(shí)的煙氣溫度要求也就越
圖19 新低塵（微塵）布置工藝
回轉(zhuǎn)窯
預(yù)
熱
器袋除塵器
超高溫袋除塵器
生料磨
SP爐
S
C
R
圖18 不同條件下對(duì)催化劑活性的影響
高塵
半塵
低塵
使用時(shí)間
催化活性，k/k0
圖17 低塵布置工藝
回轉(zhuǎn)窯
預(yù)
熱
器袋除塵器袋除塵器
加熱
S
C
R
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節(jié)能減排
2019年第3期
高，否則就會(huì)因?yàn)榱蛩釟滗@+粉塵的沉積過多而堵
塞蜂窩催化劑的開口部或后續(xù)設(shè)備（余熱鍋爐或除
塵器）。
由于煙氣中存在SO2等氣體，催化劑中的活性
成分釩盡管是選擇催化降解NOx的，但也會(huì)對(duì)SO2
的氧化起到一定的催化作用，SO2的氧化率隨活性
組分V2O5含量的增加而上升，其反應(yīng)式如下：
V2O5+SO2?V2O4+SO3
在脫硝過程中由于氨的不完全反應(yīng)，SCR煙氣
脫硝過程發(fā)生氨逃逸是必然的，反應(yīng)生成的SO3進(jìn)
一步同煙氣中逃逸的氨反應(yīng)，生成硫酸氫銨或硫酸
銨，其反應(yīng)如下：
NH3+SO3+H2O=NH4HSO4
2NH3+SO3+H2O=（NH4）2SO4
硫酸氫銨的露點(diǎn)為147℃，在通常運(yùn)行溫度下，
以液體形式在物體表面聚集或以液滴形式分散于
煙氣中。液態(tài)的硫酸氫銨是一種粘性很強(qiáng)的物質(zhì)，
在煙氣中會(huì)粘附飛灰。當(dāng)溫度繼續(xù)升高至250℃以
上，硫酸氫銨會(huì)由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。
而氨逃逸會(huì)隨運(yùn)行時(shí)間發(fā)生變化，氨逃逸率主
要取決于注入氨流量分布均勻情況和設(shè)定的NH3/
NOx摩爾比。
含硫廢氣實(shí)施SCR 脫硝，為避免硫酸氫銨結(jié)
露，我們必須要：
（1）提高SCR反應(yīng)溫度，盡量保證后續(xù)余熱鍋
爐出口溫度在250℃左右，廢氣余熱隨后再用于烘
干原料。如果需要降低余熱鍋爐出口溫度，要對(duì)鍋
爐后段爐膛表面進(jìn)行處理，以便于清理結(jié)皮，同時(shí)
要設(shè)置高壓水沖洗裝置，定期清理硫酸氫銨結(jié)皮。
硫酸氫銨結(jié)露對(duì)于后續(xù)除塵器的影響很復(fù)雜。
如果出余熱鍋爐廢氣用于原料烘干，硫酸氫銨會(huì)被
原料稀釋，一般不會(huì)糊袋。但窯系統(tǒng)與原料烘干磨
的運(yùn)轉(zhuǎn)是不同步的，當(dāng)停磨時(shí)，結(jié)露的硫酸氫銨就
會(huì)使除塵器糊袋，阻力持續(xù)升高，致使系統(tǒng)不能通
風(fēng)。這就要求出袋除塵器氣體溫度＞250℃，否則，
一旦糊袋很難處理。
（2）盡量減少氨的逃逸。脫硝設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前
應(yīng)進(jìn)行流場(chǎng)數(shù)字模擬分析，以使氣體流場(chǎng)分布均
勻，操作要控制好NH3/NOx摩爾比；不建議在SCR
催化前采用SNCR或氨法脫硫（包括復(fù)合脫硫的水
劑注入），以免氨逃逸過量。
（3）盡量在無塵工況下實(shí)施SCR脫硝。這就是
我們提出的在高溫段實(shí)現(xiàn)超低粉塵工況非常必要。
針對(duì)以上技術(shù)及產(chǎn)品，天津院環(huán)保公司已經(jīng)開
始小規(guī)模工業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，待實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到預(yù)期后，
將在水泥生產(chǎn)線中推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)水泥窯廢氣氮氧
化物的超低排放。
3.3 二氧化硫超低排放技術(shù)與實(shí)踐
石灰石是生產(chǎn)水泥的主要原材料，大多數(shù)水泥
廠使用的石灰石含硫量很低，一般不會(huì)造成SO2超
標(biāo)排放，但確有部分地區(qū)石灰石含硫量很高。隨著
品位的降低以及石灰石地域的限制，低鈣高硫石灰
石大量應(yīng)用，原料預(yù)熱初期SO2就已產(chǎn)生，加上采
用高硫煤或高硫石油焦等燃料，超出了燒成過程中
的固硫量，造成水泥窯煙氣中SO2排放濃度嚴(yán)重超
標(biāo)。解決水泥生產(chǎn)中硫的超低排放問題是許多SO2
排放超標(biāo)工廠的重要課題。
煙氣脫硫的基本原理是酸堿中和反應(yīng)。煙氣
中的二氧化硫是酸性物質(zhì)，通過與堿性物質(zhì)發(fā)生反
應(yīng)，生成亞硫酸鹽或硫酸鹽，從而將煙氣中的二氧
化硫脫除。最常用的堿性物質(zhì)是石灰石、生石灰和
熟石灰，也可用氨等其他堿性物質(zhì)。一般分為濕法
煙氣脫硫技術(shù)和干法煙氣脫硫技術(shù)（含半干法煙氣
脫硫技術(shù)）兩類。
濕法煙氣脫硫技術(shù)是指吸收劑為液體或漿液，
反應(yīng)生成物呈漿液態(tài)。由于是氣液反應(yīng)，所以反應(yīng)
快，效率高，脫硫劑利用率高。石灰石—石膏法煙
氣脫硫技術(shù)最為常用，該技術(shù)以石灰石漿液為脫硫
劑，在吸收塔內(nèi)對(duì)煙氣進(jìn)行噴淋洗滌，與煙氣中的
二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣，同時(shí)向吸收塔的漿液
中鼓入空氣，強(qiáng)制使亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化為硫酸鈣，脫硫
劑的副產(chǎn)品為石膏。該系統(tǒng)包括脫硫劑漿液制備
系統(tǒng)、吸收塔脫硫系統(tǒng)、煙氣換熱系統(tǒng)、石膏脫水和
廢水處理系統(tǒng)。石灰石價(jià)格便宜，易于運(yùn)輸和保
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節(jié)能減排
CEMENT TECHNOLOGY 2019/3
存，已成為濕法煙氣脫硫工藝中的主要脫硫劑。石
灰石—石膏法煙氣脫硫效率高（≥95%，不計(jì)成本可
達(dá)100%），工作可靠性高，是濕法煙氣脫硫工藝的
優(yōu)先選擇。但該法易造成設(shè)備堵塞和后續(xù)煙道腐
蝕，脫硫廢水還需處理。
干法（半干法）脫硫是將脫硫粉劑投入爐中或
摻入燒成原料中進(jìn)行固硫或脫硫反應(yīng)的工藝，干法
脫硫后的產(chǎn)品呈干燥狀態(tài)。由于這種化學(xué)反應(yīng)在
干態(tài)（無水）很難發(fā)生，需要反應(yīng)系統(tǒng)有水或人為干
預(yù)這一反應(yīng)過程才能實(shí)現(xiàn)。前者如需加水工藝自
然屬于半干法，后者是國(guó)際上還在研究試驗(yàn)中的電
子束照射法（EBA）及等離子體化學(xué)法（PPCP）脫硝
脫硫技術(shù)等，但實(shí)驗(yàn)中吸收劑都用氨，屬于大幅度
提高脫硝脫硫反應(yīng)效率技術(shù)，目前還不夠成熟，存
在運(yùn)行費(fèi)用高和運(yùn)行不穩(wěn)定等諸多問題，尚不能大
規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。
關(guān)于（半）干法脫硫有許多技術(shù)種類：例如爐內(nèi)
噴鈣尾部增濕法（LIFAC）；脫硫劑料漿噴霧干燥法
和基于循環(huán)技術(shù)的CFB工藝、ALSTOM公司的NID
技術(shù)等。他們的基本原理都是利用CaO粉或熟石
灰粉Ca（OH）2吸收煙氣中的SO2，反應(yīng)式為：
CaO+H2O→Ca（OH）2
Ca（OH）2+SO2 →CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+1/2O2+3/2H2O→CaSO4·2H2O
對(duì)于水泥窯尾廢氣干法脫硫目前還有一種方
案—復(fù)合脫硫技術(shù)：該復(fù)合脫硫技術(shù)中脫硫粉劑采
用鈣基加催化劑配方，在預(yù)熱器的尾端風(fēng)管還要配
合噴水劑，增加了鈣基反應(yīng)活性，產(chǎn)生的硫酸鹽隨
生料入窯鍛燒成水泥熟料，所謂以“固硫”為主，控
制好則可以達(dá)到較高的脫硫效率。
與濕法脫硫工藝相比較，干法（半干法）脫硫工
藝產(chǎn)生的脫硫灰成分比較復(fù)雜，高硫高鈣且
CaSO3·1/2H2O比例較高，因而表現(xiàn)出不同的物化
特性，在燒成的過程會(huì)造成水泥熟料物化性能的波
動(dòng)。同時(shí)因水泥干法脫硫劑成本較高，人們對(duì)干法
脫硫工藝多持審慎態(tài)度。
如上所述，濕法脫硫雖然是第一代（70年代）
脫硫技術(shù)，但更適用于水泥工業(yè)脫硫。理由如下：
（1）石灰—石膏濕法脫硫技術(shù)最成熟可靠，脫
硫效率高，是實(shí)現(xiàn)水泥窯廢氣SO2超低排放的最好
選擇，特別適合硫含量高的水泥窯廢氣。
（2）由于石灰粉是水泥生產(chǎn)的原料，取生料或
窯尾回灰作為脫硫劑，經(jīng)濟(jì)又方便。
（3）脫硫副產(chǎn)品二水石膏完全可以用作水泥添
加劑，沒有廢料產(chǎn)生。
我們近期完成投運(yùn)了多項(xiàng)水泥窯石灰—石膏
濕法脫硫技改工程，如大冶尖峰水泥（見圖20）、馬
來西亞馬口水泥、中材云浮、亨達(dá)水泥廠等，完全實(shí)
現(xiàn)了SO2超低排放，其中尖峰水泥在初始SO2含量
2 500mg/m3（標(biāo)）情況下，出口SO2 含量＜35mg/m3
（標(biāo)）（塵含量＜10mg/m3（標(biāo)）），充分說明了水泥窯
石灰—石膏濕法脫硫是實(shí)現(xiàn)超低排放的理想措施。
4 綜合實(shí)施水泥窯廢氣超低排放的新探討
前面論述了工業(yè)廢氣超低排放技術(shù)及其在水
泥工業(yè)廢氣中粉塵、氮氧化物、二氧化硫等單項(xiàng)減
排技術(shù)的研究與部分實(shí)踐，使我們相信，在水泥生
產(chǎn)工藝中植入高溫除塵+SCR催化器，原窯尾及生
料磨除塵器不變，能解決生料磨后廢氣除塵排放。
如果水泥窯廢氣二氧化硫超標(biāo)，生料磨袋除塵器后
增設(shè)石灰—石膏濕法脫硫，理論上是完全可以實(shí)現(xiàn)
超低排放的。
近年來我國(guó)新材料技術(shù)發(fā)展很快，比如超高溫
圖20 大冶尖峰6 000t/d水泥石灰—石膏濕法脫硫
86
節(jié)能減排
2019年第3期
過濾材料，陶瓷纖維過濾材料，金屬纖維氈、金屬間
化合物多孔材料及膜材料（可適應(yīng)氣體溫度300~
800℃），甚至實(shí)現(xiàn)完美附著脫硝催化劑的超高溫過
濾材料（可適應(yīng)氣體溫度300~500℃）等紛紛涌現(xiàn)，
這就為我們實(shí)施新的工藝新的技術(shù)去實(shí)現(xiàn)廢氣超
低排放提供了可能。
新型干法水泥窯尾五級(jí)預(yù)熱器出一級(jí)旋風(fēng)筒
C1的廢氣溫度一般是320~350℃，而SCR技術(shù)的常
規(guī)催化劑催化窗口90% 以上為中高溫（280~
400℃），這個(gè)溫度區(qū)間適合采用SCR脫硝技術(shù)。如
果解決了催化劑的磨損和中毒問題，按照前面脫硝
部分的技術(shù)分析，在C1旋風(fēng)筒后增設(shè)高溫除塵器+
中高溫催化劑的低塵（＜10mg/m3（標(biāo)））布置方案，
是實(shí)現(xiàn)氮氧化物超低排放的一個(gè)不錯(cuò)選擇。
問題是怎樣才能實(shí)施呢？特別是現(xiàn)有窯尾系
統(tǒng)的改造布置困難更大。通過研究探討我們認(rèn)為，
實(shí)際生產(chǎn)線中有兩個(gè)地方是可以布置的：一是增濕
塔改造為高溫除塵+催化反應(yīng)器（圖21）。這種改
造更適合兩風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，因?yàn)橐话銉娠L(fēng)機(jī)系統(tǒng)增濕塔
距離預(yù)熱器很近，改造管路較少較短，熱損失小，只
需將SP爐串聯(lián)到塔（高溫除塵+催化反應(yīng)器）后即
可。
二是將C1 旋風(fēng)筒改為高溫除塵器+催化反應(yīng)
器（圖22）。這種改造直接改變了生產(chǎn)工藝，但C1
旋風(fēng)筒的主要功能是高效除塵，而用高溫過濾材料
開發(fā)出的高溫高效低阻的除塵器可以完美替代C1
旋風(fēng)筒功能，C2-C1 風(fēng)管的換熱功能也不受影響。
設(shè)計(jì)高溫除塵器及SCR催化反應(yīng)器的阻力不高于
C1旋風(fēng)筒的阻力，廢氣接觸催化劑的溫度還能有所
提高，理論上這絕對(duì)是一個(gè)完美的水泥超低排放解
決方案。方案適合三風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，也適合兩風(fēng)機(jī)系
統(tǒng)，更適合高硫煙氣的脫硝。
圖21 水泥廢氣綜合超凈排放廢氣處理工藝(I)
氣流
物料
匯風(fēng)箱
輥磨
H2O
窯尾袋收塵
原料收集及除塵
窯尾排風(fēng)機(jī)
脫硫塔
窯尾煙囪
高溫風(fēng)機(jī)
SP爐
高溫除塵+SCR
五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器
DD分解爐
C1 C1
C2
C3
C4
C5
二次風(fēng)
回轉(zhuǎn)窯
87
節(jié)能減排
CEMENT TECHNOLOGY 2019/3
這種方案還會(huì)帶給我們額外的收益：
（1）后續(xù)SP爐無粉塵磨損；
（2）換熱效率高；
（3）由于是雙除塵系統(tǒng)，最終粉塵的超低排放
更可靠。
此方案我們正在進(jìn)行工業(yè)中試，待有滿意的結(jié)
果后，正式推向工業(yè)應(yīng)用，以真正實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)廢
氣超低排放。
5 結(jié)語
水泥工業(yè)廢氣超低排放解決方案還有多種，例
如低溫催化劑脫硝方案、干法脫硫劑固硫方案等。
但相信本文探討的方案，在水泥生產(chǎn)工藝中植入高
溫除塵+SCR催化器，保留原窯尾及生料磨除塵器，
如果水泥廢氣二氧化硫超標(biāo)，生料磨袋除塵器后增
設(shè)石灰—石膏濕法脫硫，是現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)水泥窯廢氣超
低排放的最好的技術(shù)路線。??
4 月29 日，天津市總工會(huì)在全市開展了五一勞
動(dòng)獎(jiǎng)狀評(píng)選表彰活動(dòng)，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有
限公司熱工分公司喜獲“天津市五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀”先
進(jìn)集體榮譽(yù)稱號(hào)。
功崇惟志，業(yè)廣惟勤。多年來，熱工分公司以
技術(shù)創(chuàng)新帶動(dòng)專業(yè)設(shè)備的轉(zhuǎn)型升級(jí)為目標(biāo)，專注于
燒成設(shè)備的節(jié)能降耗和質(zhì)量提升，用“技術(shù)研發(fā)+成
果產(chǎn)業(yè)化”的模式，為業(yè)主提供個(gè)性化的技術(shù)優(yōu)化
系統(tǒng)解決方案，用專業(yè)的知識(shí)和信息化手段引領(lǐng)行
業(yè)技術(shù)進(jìn)步。2018 年，實(shí)現(xiàn)新簽合同額同比增長(zhǎng)
52%，營(yíng)業(yè)收入同比增長(zhǎng)73%，利潤(rùn)總額同比增長(zhǎng)
172%，各項(xiàng)經(jīng)營(yíng)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。
此次榮譽(yù)的獲得既是對(duì)熱工分公司各項(xiàng)工作
的肯定,更增添了公司廣大職工的信心，公司上下
將繼續(xù)弘揚(yáng)勞模精神、創(chuàng)新精神、工匠精神和奉獻(xiàn)
精神，以更加優(yōu)異的成績(jī)獻(xiàn)禮新中國(guó)成立70 周年。
天津院有限公司熱工分公司
榮獲“天津市五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀”
圖22 水泥廢氣綜合超凈排放廢氣處理工藝(II)
物料
氣流
高溫除塵+SCR
原料
五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器
SP爐
C2
C3
C4
高溫風(fēng)機(jī)
增濕塔
DD分解爐
C5
濕料
脫硫塔
窯尾排風(fēng)機(jī)
窯尾煙囪
旋風(fēng)收塵器
窯尾袋除塵
循環(huán)風(fēng)機(jī)
輥磨
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