歐洲作為環(huán)境治理以及環(huán)境保護(hù)的先進(jìn)地區(qū)，在很多方面走在世界的前頭。十多年前，在奧地利及德國(guó)，SNCR被用于水泥廢氣處理，目標(biāo)是將NOx排放濃度控制在500mg/Nm3(干基，10%O2)以下，德國(guó)率先制訂了排放標(biāo)準(zhǔn)NEC(NationalEmissionCeiling)Directive。在歐洲，作為進(jìn)一步降低NOx排放的技術(shù)，SCR(SelectiveCatalyticReduction，選擇性催化還原)被指定為降低高塵、中塵及低塵NOx排放的最佳可用技術(shù)(BAT:BestAvailableTechnology)及可行性技術(shù)。歐洲水泥廠安裝的第一套SCR于2000年在德國(guó)的Solnhofen水泥廠使用，至2005年停用。除此以外，歐洲相繼安裝了數(shù)套水泥SCR脫硝系統(tǒng)，取得了應(yīng)有的效果。

　　自從SCR在日本工業(yè)化后，CERAM（奧地利)作為日本之外的第一家SCR催化劑生產(chǎn)廠家，對(duì)SCR在歐洲及美洲的普及做出了貢獻(xiàn)，也積累了不少經(jīng)驗(yàn)，在水泥行業(yè)的SCR脫硝應(yīng)用方面也與有關(guān)工程公司進(jìn)行合作，成為歐洲主要的催化劑供應(yīng)商。在此，介紹一下歐洲水泥SCR脫硝的一些經(jīng)驗(yàn)。

　　1中國(guó)及歐洲水泥行業(yè)的NOx控制

　　中國(guó)現(xiàn)行的水泥行業(yè)煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

　　由表1可見，NOx的排放限值為400mg/Nm3，此外還有一些重點(diǎn)地區(qū)對(duì)水泥煙氣排放有更為嚴(yán)格的要求，另外與發(fā)電行業(yè)的超凈排放一樣，水泥行業(yè)也提出了超凈排放目標(biāo)值，對(duì)于NOx排放的限制更為嚴(yán)格。歐洲水泥NOx排放的下一輪標(biāo)準(zhǔn)是：不使用二次燃料(塑料、廢包裝材料、輪胎和動(dòng)物油等)時(shí)為450mg/Nm3，使用二次燃料時(shí)為200mg/Nm3。對(duì)于這些更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，只靠SNCR技術(shù)是無法達(dá)到的。從以往的經(jīng)驗(yàn)來看，就目前的技術(shù)，要達(dá)到NOx排放值在200mg/Nm3以下的水平，SCR技術(shù)是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)。

　　2CERAM產(chǎn)品及其應(yīng)用

　　商用SCR脫硝催化劑的主要成分為釩鎢鈦氧化物。其中二氧化鈦(TiO2)為載體、三氧化鎢(WO3)為助催化劑、五氧化二釩(V2O5)為催化劑活性成分，通常使用尿素或氨水作為還原劑，以氨水為還原劑的主要脫硝化學(xué)反應(yīng)為:

　　4NO＋4NH3＋O2→4N2＋6H2O(1)

　　2NO2＋4NH3＋O2→3N2＋6H2O(2)

　　NO2＋NO＋2NH3→2N2＋3H2O(3)

　　SCR脫硝技術(shù)是20世紀(jì)50年代由美國(guó)人最先提出來的，而該技術(shù)的實(shí)用化則是在日本完成的，日本在1978年實(shí)現(xiàn)了SCR的工業(yè)化應(yīng)用。1985年第一次在日本以外的國(guó)家由CERAM在奧地利生產(chǎn)SCR催化劑，并于1986年正式販賣。現(xiàn)在CERAM除了擁有蜂窩式系列產(chǎn)品外，還擁有平板式系列產(chǎn)品。另外還有蓄熱體材料產(chǎn)品系列等(見圖1)。脫硝催化劑的主要應(yīng)用領(lǐng)域有火力發(fā)電廠、垃圾焚燒、燃?xì)廨啓C(jī)、水泥廠、生物質(zhì)鍋爐及各類發(fā)動(dòng)機(jī)等。水泥SCR脫硝的布置方式通常有高塵、半塵及低塵等3種。由于現(xiàn)行常用催化劑的反應(yīng)溫度在300～400℃之間，低溫配置則需要額外的加熱，增加了這一方面的成本。

　　圖1CERAM的產(chǎn)品系列

　　圖2水泥廠SCR脫硝的布置方式

　　圖2為水泥廠SCR脫硝的3種布置方式的示意圖，其中高塵(HighDust)布置是將SCR布置在預(yù)熱器C1廢氣出口處，此處的溫度較高，足以滿足SCR催化劑反應(yīng)需要的溫度。但是該處的粉塵濃度也較高，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，同時(shí)各種有害成分引起的催化劑中毒也會(huì)嚴(yán)重些，所以高塵布置時(shí)合理的清灰(吹灰)系統(tǒng)也是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要因素；半塵(Semi-Dust)布置或中塵(MiddleDust)布置則需要在SCR反應(yīng)器之前安裝高溫電除塵器，會(huì)增加設(shè)備成本，煙氣溫度也會(huì)有所降低，同時(shí)高溫電除塵器的負(fù)擔(dān)也會(huì)大些；低塵(LowDust)布置通常需要在SCR反應(yīng)器之前安裝電除塵器以及布袋除塵器，這樣粉塵對(duì)SCR催化劑的影響小，但是，為了接近最佳反應(yīng)溫度需要對(duì)煙氣進(jìn)行加熱，即使如此還是難以將煙氣加熱到最佳反應(yīng)溫度。為了保證脫硝效率必須加大催化劑用量和體積。當(dāng)然，如果有有效的低溫催化劑，則是一個(gè)理想的選擇。但到目前為止，還沒有有效的實(shí)用低溫脫硝催化劑，世界上眾多的研究者正在致力于低溫SCR催化劑的開發(fā)。

　　各種配置條件下催化劑活性的劣化趨勢(shì)示意如圖3所示。

　　圖3各種使用條件下催化劑活性的劣化示意

　　圖3顯示，煙氣中飛塵越多，催化劑的劣化就會(huì)越快。但是，催化劑更換得越頻繁，催化劑的成本也會(huì)越高。實(shí)際上各種工藝的取舍不是根據(jù)單項(xiàng)成本來考慮，而是根據(jù)整個(gè)生產(chǎn)線的綜合效率來進(jìn)行比較及選擇的。煙氣中飛灰的含量不同，對(duì)實(shí)用催化劑的開口密度要求也不同。根據(jù)CERAM的經(jīng)驗(yàn)，我們總結(jié)了常用催化劑開口密度與煙塵含量的基本關(guān)系(見表2)。這些可以用來作為參考，但在實(shí)用中還需要根據(jù)具體情形來考慮，包括有關(guān)配套部分的設(shè)計(jì)、功效等都會(huì)對(duì)系統(tǒng)有影響。一般來說，含塵量越大，催化劑的劣化就越快。同時(shí)，SCR脫硝應(yīng)用也在很大程度上受到煙氣中SO2含量的制約(見圖4)。SO2含量越高，操作時(shí)的煙氣溫度要求也就越高，要不然就會(huì)因?yàn)榱蛩釟滗@的沉積過多而堵塞蜂窩催化劑的開口部。

　　表2各種使用條件下催化劑開口實(shí)用范圍

　　圖4煙氣中SO2含量與可操作溫度的關(guān)系示意