水泥脫硝技術的環境影響研究

耿勇

摘 要：即汽車尾氣、火力發電之后，我國的水泥行業氮氧化物排放量已經成為第三大污染物排放大戶，對我國的環境造成相當程度的影響。氮氧化物在我國的十二五規劃中早已被列入污染物的控制行列。文章依據具體的水泥生產流程，應用環境影響評價的分析預測方法對脫硝水泥的生產工藝進行了詳細的分析，并對還將可能產生的環境影響提出了相應的防范的措施。

關鍵詞：環境影響；水泥脫硝技術；NOx 排放；防范

1 水泥行業常用脫硝技術

兩磨一燒作為水泥生產過程中的核心技術工藝，將校正原料、粘土質原料以及石灰質原料按照一定的比例進行配合，然后將其研磨成顆粒度適當的生料，進而進行煅燒得到相應的熟料，在冷卻之后向其中加入石膏等混合材料，磨成粉粒既得水泥產品。在整個水泥的制備過程中，幾乎全部氮氧化物的產生都在煅燒階段，因而水泥脫硝技術主要對煅燒過程采取氮氧化物的脫出工作。

1.1 選擇性催化還原法

選擇性催化還原法是指應用相應的催化劑在一定的催化還原反應條件下，利用尿素、氨等的含有氨基的催化劑將煙氣中的氮氧化物轉化反應為無毒害的水和氨氣。主要的化學反應包括以下：

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

選擇性催化還原法的催化劑主要有TiO2、V2O5-MOO3等，其物理形態主要有波紋板式、板式及蜂窩式等結構。應用此方法對于氮氧化物的脫出率相對較高，但是也存在易造成二次污染、投資運行費用大、存在催化劑中毒失敗、設備耐腐蝕要求高等的缺點。

1.2 選擇性非催化還原法

選擇性非催化還原技術借助于Exxon的專利不斷改進的技術方法，該技術是在煙氣的排放過程進行的還原操作方法。在煙氣溫度上升到850～1100℃時，在氧氣存在的條件下，將排除的煙氣混入氨或者是含有氨的先驅物，一氧化氮便會發生如下反應：

2NO+4NH3+O2→3N2+6H2O

6NO+8NH3→7N2+12H2O

6NO+4NH3→5N2+6H2O

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

應用該方法能夠將氮氧化物脫除50%-85%，具有操作方便、建設投資少、系統簡單、脫硝效率高等優點，但是也存在還原劑消耗量大、反應溫度要求高、運行成本高等的缺點，還容易受到化學反應時間、噴槍位置、NH3/NOx 比、反應溫度等的影響。

1.3 低氮分級燃燒技術

低氮分級燃燒技術應用相應的燃燒學的原理，對生產運行的工況進行適當的調整，達到還原或抑制燃燒過程中生成的氮氧化物的目的。在分解爐和煙室之間生成一個還原的燃燒區，把原先的分解爐通過煤來分離一部分出來到達此區域，因其缺少氧氣在燃燒過程中將會產生HCN、CH4、CO等的還原劑，進而將爐窯排放的煙氣中的氮氧化物還原為氮氣等無污染的氣體。

1.4 組合脫硝技術

在現代實際工業生產中往往采用多種技術組合應用，從而達到更好的脫硝效率。組合方案主要有選擇性非催化還原法和低氮分級燃燒技術、選擇性非催化還原法和選擇性催化還原法等。日本和德國對于氮氧化物的控制排放較為嚴格，他們采用的是將煙氣先進行低氮分級燃燒除掉一部分氮氧化物后在進行進一步的脫硝處理，即減少了投資成本又提高了氮氧化物的脫除效率。

2 脫硝技術產生的新環境問題

2.1 新產生氨氣造成的環境影響

2.1.1 新造成環境影響及結果分析

新產生氨氣主要是指和氮氧化物反應不完全的還原劑排放到空氣當中。新產生的氨氣能夠對設備造成一定的影響，形成的硫酸銨或者其他的銨鹽能夠對空氣預熱器造成腐蝕或堵塞，進而還會影響后續設備，飛灰在和氨吸附成團會造成飛灰處理的難度增大。新產生的氨氣容易造成的影響主要是：對廠區周圍的居民造成生活上的影響，空氣中到處都是氨的氣味。

應用選擇性催化還原、選擇性非催化還原以及低氮分級燃燒技術產生的氨氣平均的排放濃度在8mg/Nm3以下，從實地檢測點的檢測結果看，各個關切點的氨氣濃度均為出現超標現象，滿足國家惡臭污染物的二級排放標準，所以對于關切點的影響符合規定范圍以內。

2.1.2 新產生氨氣的控制措施

從預測結果分析中得出，新產生的氨氣對周圍的環境造成的影響在合理范圍內，但是新產生的氨氣仍然屬于污染物，如長期不做處理必回造成更加嚴重的后果，所以對新產生的氨氣進行相應的控制處理顯得尤為重要。

在爐窯內注入相應的還原劑，控制適當的反應條件使多于的氨氣反應掉，需要對氮氧化物的含量、停留時間以及溫度進行相應的控制。假如氮氧化物和還原劑在較低的控制溫度下進行反應，未能完全反應的氨氣就會隨尾氣排放出去，造成污染；整個工藝生產的流程優化以及系統升級對于控制氨氣的排放具有相當大的作用。

2.2 脫硝技術產生的環境問題

2.2.1 新產生環境影響及分析結果

采用氨水作為脫硝工藝的還原劑，氨水本身具有毒性，易溶于醇和水，對人的皮膚、眼睛有強烈的腐蝕性和刺激性，在溫度過高極易造成分解，遇到高溫或者明火還容易引發爆炸，并且氨水在運輸和儲存過程中對環境極易造成危害。通過查閱資料分析可知，應用濃度為20%的氨水作為脫硝工藝的還原劑，新產生的氨氣造成的影響在合理的范圍內，能夠為人所接收。

2.2.2 新產生環境問題的防范措施

（1）對氨水的運輸加強防范措施。對于氨水的運輸工作，交由具有相應的安全保證資格的企業負責；對負責運輸的車輛配備一定數量的消防器材，使其具備應對應急事件的能力；押運人員、裝卸管理人員、運輸駕駛員要具備相關的安全知識，正確的進行相關工作的操作。（2）運營管理進行相應的防范措施，對于廠區的原材料進行統一管理，確保氨水的輸送閥門、設備、管道的質量，對生產系統的所有管道均需符合相應的國家標準安裝、制作。（3）廠區內的氨水要進行相應的防范措施。氨水儲存裝置周圍嚴禁煙火，對氨水的儲藏罐周圍加設圍欄，安裝警示牌對行人進行相應的安全提醒，禁止出現人為的火源，禁止周圍出現可能產生火花的工具。

3 結語

對氨水的使用、儲存、運輸過程加強相應的防范措施，能夠杜絕脫硝工藝脫出氮氧化物的同時避免出現新的環境問題，從而將容易造成的隱患降到最低。脫硝工藝技術的相應輔助工作做到安全可靠，才能保證整個的脫硝流程順利實施，對于我國的水泥行業造成的環境保護具有深遠的意義。

參考文獻

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[2] 汪好芬，查小明.水泥行業降氮脫硝措施及工程應用淺析[J].環境科學與管理，2012（12）.