水泥脫硝技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響與分析

當(dāng)前，我國(guó)水泥生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展迅猛，其氮氧化物的排放量正在逐年遞增。作為一種活性較高且氧化性較強(qiáng)的污染物，氮氧化物也是酸沉降、土壤污染以及水體富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問(wèn)題出現(xiàn)的重要因素。這些問(wèn)題嚴(yán)重威脅人們的身體健康，因此對(duì)于氮氧化物的控制就變得至關(guān)重要。人們可以采用脫硝技術(shù)，從水泥生產(chǎn)源頭來(lái)有效降低氮氧化物的排放量。但是，其間會(huì)出現(xiàn)一系列新的環(huán)境問(wèn)題，人們只有做好相應(yīng)防范工作，才能有效地降低該技術(shù)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響。

01水泥脫硝技術(shù)分析

1.1低氮分級(jí)燃燒技術(shù)

作為水泥煙氣脫硝技術(shù)的一種，低氮分級(jí)燃燒技術(shù)主要遵循燃燒學(xué)原理，通過(guò)改變運(yùn)行工況，將燃燒工藝中生成的氮氧化物進(jìn)行還原或抑制。在具體應(yīng)用的過(guò)程中，人們要在煙室與分解爐之間建立還原燃燒區(qū)。同時(shí)，利用煤將原分解爐的一部分分入該區(qū)域，使其通過(guò)缺氧燃燒形成一系列還原劑，如一氧化碳、甲烷以及氰化氫等，從而將煅燒過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物轉(zhuǎn)化為無(wú)危害、無(wú)污染的氮?dú)狻Ｅc此同時(shí)，煤在缺氧燃燒的狀態(tài)下對(duì)于氮氧化物的產(chǎn)生也起到了一定的抑制作用。現(xiàn)階段，低氮燃燒技術(shù)主要包括空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒以及濃淡燃燒等。采用該技術(shù)，可以更好地改造燃燒室，同時(shí)所需經(jīng)費(fèi)較少， 但是其脫硝效率僅在 30% 左右，脫硝效果不是十分明顯，很難滿(mǎn)足氮氧化物控制技術(shù)的要求。

1.2選擇性非催化還原技術(shù)

選擇性非催化還原技術(shù)是水泥脫硝技術(shù)的重要類(lèi)型，也叫 SNCR 技術(shù)。其主要原理是：當(dāng)燃燒溫度在 850 ～ 1 000℃時(shí)，在有氧的條件下，在排出的氣流體中注入氨或氨的先驅(qū)物，使一氧化氮按照相應(yīng)的反應(yīng)規(guī)律進(jìn)行還原。現(xiàn)如今，水泥行業(yè)的還原劑都具有氨氣基，其主要由氨水和尿素水組成，可以將煅燒過(guò)程的氮氧化物還原為氨氣和水，在水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)的分解爐內(nèi)，存在符合 SNCR 技術(shù)工作的反應(yīng)溫度窗口。該技術(shù)對(duì)氮氧化物的脫除率較高，一般在50% ～ 80%，同時(shí)其操作系統(tǒng)簡(jiǎn)單，為實(shí)際脫硝操作提供便利。但是，該技術(shù)對(duì)反應(yīng)溫度的要求較高， 需要使用大量還原劑，導(dǎo)致運(yùn)行成本顯著增加。此外， 該技術(shù)易受到反應(yīng)溫度、化學(xué)反應(yīng)時(shí)間以及噴槍位置等因素的影響。

1.3選擇性催化還原技術(shù)

選擇性催化還原法又被稱(chēng)為 SCR脫硝技術(shù)，也是一種水泥脫硝技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用要有一定的催化反應(yīng)條件，通過(guò)具有氨氣基的還原劑將煙氣中的氮氧化物還原為水和氨氣，從而降低氮氧化物的排放量。SCR脫硝技術(shù)對(duì)溫度的要求較高，要求反應(yīng)溫度控制在 300 ～ 450℃。在沒(méi)有預(yù)熱器參與的條件下，水泥爐窯中的煙氣道溫度遠(yuǎn)低于該溫度，因此必須做好煙氣的加熱工作。同時(shí)，要采用合適的 SCR催化劑， 如二氧化鈦或 V205-M003，而催化劑的外形通常采用板式、波紋板式以及蜂窩式等結(jié)構(gòu)。SCR脫硝技術(shù)的脫硝效果非常明顯，通常氮氧化物的脫除率能夠達(dá)到 60% ～ 90%。但是，其對(duì)于設(shè)備有著嚴(yán)格的要求， 要求其具有較高的耐腐蝕性，同時(shí)投資運(yùn)行所需費(fèi)用較大，易對(duì)環(huán)境造成二次污染。

1.4組合脫硝技術(shù)

組合脫硝技術(shù)就是指綜合運(yùn)用各種脫硝技術(shù)， 通常將兩種或三種脫硝工藝技術(shù)進(jìn)行組合。通常，人們采用低氮分級(jí)燃燒技術(shù)與選擇性非催化還原技術(shù)或選擇性催化還原技術(shù)相結(jié)合的脫硝技術(shù)，同時(shí)也可以采用選擇性非催化還原技術(shù)與選擇性催化還原技術(shù)相組合的脫硝技術(shù)，其應(yīng)用十分廣泛。目前，日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家通常先采用低氮分級(jí)燃燒技術(shù)來(lái)降低氮氧化物含量，再運(yùn)用煙氣脫硝工藝脫硝。這些組合脫硝技術(shù)能夠提高傳統(tǒng)脫硝效率，同時(shí)降低投資運(yùn)行成本。

02水泥脫硝技術(shù)產(chǎn)生的環(huán)境影響

2.1新增逃逸氨氣對(duì)環(huán)境的影響

如今，一些新型脫硝技術(shù)不斷應(yīng)用在水泥生產(chǎn)中。雖然它們能夠有效降低氮氧化物的排放量，但是一些新型污染物的出現(xiàn)對(duì)環(huán)境造成一定負(fù)面影響。研究表明，安裝脫硝裝置后，新型脫硝技術(shù)使污染物中新增了一種氨氣污染物，這種污染物也被稱(chēng)為逃逸氨氣。逃逸氨氣是指在還原反應(yīng)中，部分氣體沒(méi)有充分和氮氧化物反應(yīng)而流入空氣中。這些逃逸氨氣導(dǎo)致其間出現(xiàn)硫酸銨或其他銨鹽，而這些銨鹽會(huì)堵塞、腐蝕空氣預(yù)熱器等設(shè)備。若這些逃逸氨氣與飛灰相互吸附，也會(huì)影響飛灰處理工作，其散發(fā)的氨氣臭味也嚴(yán)重影響水泥廠附近居民的正常生活。

2.2 脫硝裝置所產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題

脫硝技術(shù)在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用，也會(huì)帶來(lái)一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。若采用氨水作為還原劑，那么其運(yùn)輸和存儲(chǔ)很容易對(duì)生態(tài)環(huán)境造成威脅。其主要原因是氨水的性質(zhì)與其他還原劑不同，具有較強(qiáng)的刺激性臭味， 易溶于水，具有一定毒性，也會(huì)腐蝕人體皮膚，甚至使人窒息。氨水極易分解為氨氣，分解速度與空氣溫度成正比，一旦遇到明火，極易發(fā)生爆炸。一旦氨氣在存儲(chǔ)或運(yùn)輸中出現(xiàn)泄漏，容易引發(fā)爆炸事故，對(duì)周?chē)h(huán)境造成嚴(yán)重威脅。

03水泥脫硝技術(shù)環(huán)境影響的防范措施

3.1逃逸氨氣的控制措施

當(dāng)前，脫硝技術(shù)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在水泥生產(chǎn)中，該技術(shù)雖然能夠有效地還原與分解氮氧化物，但是會(huì)產(chǎn)生新的污染源，進(jìn)而污染環(huán)境。因此，采取相應(yīng)的防范措施就變得至關(guān)重要。首先，要合理控制逃逸氨氣，避免其影響周?chē)h(huán)境。人們可以在爐膛中噴射合適的還原劑，嚴(yán)格控制溫度、停留時(shí)間等反應(yīng)條件，一旦溫度過(guò)低，氮氧化物與還原劑沒(méi)有充分反應(yīng)，便會(huì)形成逃逸氨氣。因此，要嚴(yán)格控制 SCNR 系統(tǒng)中的噴射系統(tǒng)，保證還原劑的噴射量和還原劑的分布符合相關(guān)要求。其次，要不斷完善控制系統(tǒng)，優(yōu)化相應(yīng)流程，降低逃逸氨氣出現(xiàn)的概率。

編輯：王媛媛