水泥脫硝技術(shù)的環(huán)境影響研究

耿勇

摘 要：即汽車尾氣、火力發(fā)電之后，我國(guó)的水泥行業(yè)氮氧化物排放量已經(jīng)成為第三大污染物排放大戶，對(duì)我國(guó)的環(huán)境造成相當(dāng)程度的影響。氮氧化物在我國(guó)的十二五規(guī)劃中早已被列入污染物的控制行列。文章依據(jù)具體的水泥生產(chǎn)流程，應(yīng)用環(huán)境影響評(píng)價(jià)的分析預(yù)測(cè)方法對(duì)脫硝水泥的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并對(duì)還將可能產(chǎn)生的環(huán)境影響提出了相應(yīng)的防范的措施。

關(guān)鍵詞：環(huán)境影響；水泥脫硝技術(shù)；NOx 排放；防范

1 水泥行業(yè)常用脫硝技術(shù)

兩磨一燒作為水泥生產(chǎn)過程中的核心技術(shù)工藝，將校正原料、粘土質(zhì)原料以及石灰質(zhì)原料按照一定的比例進(jìn)行配合，然后將其研磨成顆粒度適當(dāng)?shù)纳?，進(jìn)而進(jìn)行煅燒得到相應(yīng)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(chǎn)品。在整個(gè)水泥的制備過程中，幾乎全部氮氧化物的產(chǎn)生都在煅燒階段，因而水泥脫硝技術(shù)主要對(duì)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(yīng)用相應(yīng)的催化劑在一定的催化還原反應(yīng)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(zhuǎn)化反應(yīng)為無毒害的水和氨氣。主要的化學(xué)反應(yīng)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(tài)主要有波紋板式、板式及蜂窩式等結(jié)構(gòu)。應(yīng)用此方法對(duì)于氮氧化物的脫出率相對(duì)較高，但是也存在易造成二次污染、投資運(yùn)行費(fèi)用大、存在催化劑中毒失敗、設(shè)備耐腐蝕要求高等的缺點(diǎn)。

1.2 選擇性非催化還原法

選擇性非催化還原技術(shù)借助于Exxon的專利不斷改進(jìn)的技術(shù)方法，該技術(shù)是在煙氣的排放過程進(jìn)行的還原操作方法。在煙氣溫度上升到850～1100℃時(shí)，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(qū)物，一氧化氮便會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：

2NO+4NH3+O2→3N2+6H2O

6NO+8NH3→7N2+12H2O

6NO+4NH3→5N2+6H2O

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

應(yīng)用該方法能夠?qū)⒌趸锩摮?0%-85%，具有操作方便、建設(shè)投資少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、脫硝效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在還原劑消耗量大、反應(yīng)溫度要求高、運(yùn)行成本高等的缺點(diǎn)，還容易受到化學(xué)反應(yīng)時(shí)間、噴槍位置、NH3/NOx 比、反應(yīng)溫度等的影響。

1.3 低氮分級(jí)燃燒技術(shù)

低氮分級(jí)燃燒技術(shù)應(yīng)用相應(yīng)的燃燒學(xué)的原理，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的工況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，達(dá)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(gè)還原的燃燒區(qū)，把原先的分解爐通過煤來分離一部分出來到達(dá)此區(qū)域，因其缺少氧氣在燃燒過程中將會(huì)產(chǎn)生HCN、CH4、CO等的還原劑，進(jìn)而將爐窯排放的煙氣中的氮氧化物還原為氮?dú)獾葻o污染的氣體。

1.4 組合脫硝技術(shù)

在現(xiàn)代實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中往往采用多種技術(shù)組合應(yīng)用，從而達(dá)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(jí)燃燒技術(shù)、選擇性非催化還原法和選擇性催化還原法等。日本和德國(guó)對(duì)于氮氧化物的控制排放較為嚴(yán)格，他們采用的是將煙氣先進(jìn)行低氮分級(jí)燃燒除掉一部分氮氧化物后在進(jìn)行進(jìn)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(shù)產(chǎn)生的新環(huán)境問題

2.1 新產(chǎn)生氨氣造成的環(huán)境影響

2.1.1 新造成環(huán)境影響及結(jié)果分析

新產(chǎn)生氨氣主要是指和氮氧化物反應(yīng)不完全的還原劑排放到空氣當(dāng)中。新產(chǎn)生的氨氣能夠?qū)υO(shè)備造成一定的影響，形成的硫酸銨或者其他的銨鹽能夠?qū)諝忸A(yù)熱器造成腐蝕或堵塞，進(jìn)而還會(huì)影響后續(xù)設(shè)備，飛灰在和氨吸附成團(tuán)會(huì)造成飛灰處理的難度增大。新產(chǎn)生的氨氣容易造成的影響主要是：對(duì)廠區(qū)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(yīng)用選擇性催化還原、選擇性非催化還原以及低氮分級(jí)燃燒技術(shù)產(chǎn)生的氨氣平均的排放濃度在8mg/Nm3以下，從實(shí)地檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果看，各個(gè)關(guān)切點(diǎn)的氨氣濃度均為出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，滿足國(guó)家惡臭污染物的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，所以對(duì)于關(guān)切點(diǎn)的影響符合規(guī)定范圍以內(nèi)。

2.1.2 新產(chǎn)生氨氣的控制措施

從預(yù)測(cè)結(jié)果分析中得出，新產(chǎn)生的氨氣對(duì)周圍的環(huán)境造成的影響在合理范圍內(nèi)，但是新產(chǎn)生的氨氣仍然屬于污染物，如長(zhǎng)期不做處理必回造成更加嚴(yán)重的后果，所以對(duì)新產(chǎn)生的氨氣進(jìn)行相應(yīng)的控制處理顯得尤為重要。

在爐窯內(nèi)注入相應(yīng)的還原劑，控制適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件使多于的氨氣反應(yīng)掉，需要對(duì)氮氧化物的含量、停留時(shí)間以及溫度進(jìn)行相應(yīng)的控制。假如氮氧化物和還原劑在較低的控制溫度下進(jìn)行反應(yīng)，未能完全反應(yīng)的氨氣就會(huì)隨尾氣排放出去，造成污染；整個(gè)工藝生產(chǎn)的流程優(yōu)化以及系統(tǒng)升級(jí)對(duì)于控制氨氣的排放具有相當(dāng)大的作用。

2.2 脫硝技術(shù)產(chǎn)生的環(huán)境問題

2.2.1 新產(chǎn)生環(huán)境影響及分析結(jié)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(duì)人的皮膚、眼睛有強(qiáng)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(fā)爆炸，并且氨水在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中對(duì)環(huán)境極易造成危害。通過查閱資料分析可知，應(yīng)用濃度為20%的氨水作為脫硝工藝的還原劑，新產(chǎn)生的氨氣造成的影響在合理的范圍內(nèi)，能夠?yàn)槿怂邮铡?/p>

2.2.2 新產(chǎn)生環(huán)境問題的防范措施

（1）對(duì)氨水的運(yùn)輸加強(qiáng)防范措施。對(duì)于氨水的運(yùn)輸工作，交由具有相應(yīng)的安全保證資格的企業(yè)負(fù)責(zé)；對(duì)負(fù)責(zé)運(yùn)輸?shù)能囕v配備一定數(shù)量的消防器材，使其具備應(yīng)對(duì)應(yīng)急事件的能力；押運(yùn)人員、裝卸管理人員、運(yùn)輸駕駛員要具備相關(guān)的安全知識(shí)，正確的進(jìn)行相關(guān)工作的操作。（2）運(yùn)營(yíng)管理進(jìn)行相應(yīng)的防范措施，對(duì)于廠區(qū)的原材料進(jìn)行統(tǒng)一管理，確保氨水的輸送閥門、設(shè)備、管道的質(zhì)量，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的所有管道均需符合相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)安裝、制作。（3）廠區(qū)內(nèi)的氨水要進(jìn)行相應(yīng)的防范措施。氨水儲(chǔ)存裝置周圍嚴(yán)禁煙火，對(duì)氨水的儲(chǔ)藏罐周圍加設(shè)圍欄，安裝警示牌對(duì)行人進(jìn)行相應(yīng)的安全提醒，禁止出現(xiàn)人為的火源，禁止周圍出現(xiàn)可能產(chǎn)生火花的工具。

3 結(jié)語

對(duì)氨水的使用、儲(chǔ)存、運(yùn)輸過程加強(qiáng)相應(yīng)的防范措施，能夠杜絕脫硝工藝脫出氮氧化物的同時(shí)避免出現(xiàn)新的環(huán)境問題，從而將容易造成的隱患降到最低。脫硝工藝技術(shù)的相應(yīng)輔助工作做到安全可靠，才能保證整個(gè)的脫硝流程順利實(shí)施，對(duì)于我國(guó)的水泥行業(yè)造成的環(huán)境保護(hù)具有深遠(yuǎn)的意義。

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