水泥窯廢氣硫硝逸放的影響因素及防治

亢進(jìn)鵬/河北省保定市唐縣冀東水泥有限責(zé)任公司

水泥窯廢氣硫硝逸放的影響因素及防治

亢進(jìn)鵬/河北省保定市唐縣冀東水泥有限責(zé)任公司

隨著我國(guó)工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，由氮氧化物等污染物引起的臭氧和細(xì)粒子污染問題日益突出，嚴(yán)重威脅著人民群眾的身體健康。水泥作為價(jià)廉而可靠的建設(shè)材料，在現(xiàn)代社會(huì)中樹立了極其牢固的地位，但水泥生產(chǎn)對(duì)資源和能源大量的消耗，同時(shí)也造成對(duì)環(huán)境嚴(yán)重的污染。下文簡(jiǎn)述了水泥生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響，并分析了水泥窯廢氣硫硝逸放的影響因素及防治。

水泥窯；廢氣硫硝逸放；影響因素；防治

1.引言

水泥工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，但水泥工業(yè)在為人類文明作出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，也存在不可健康持續(xù)發(fā)展的潛在因素。水泥生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量污染環(huán)境的廢氣，主要有CO2、SO2和NOx，尤其NOX更成為破壞臭氧及帶來酸雨的主要污染物，近年來也更受環(huán)保單位所重視?；诖耍疚木退喔G廢氣硫硝逸放的影響因素及防治展開了探究。

2.水泥生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響

水泥作為價(jià)廉而可靠的建設(shè)材料，在現(xiàn)代社會(huì)中樹立了極其牢固的地位，但水泥生產(chǎn)對(duì)資源和能源大量的消耗，同時(shí)也造成對(duì)環(huán)境嚴(yán)重的污染。水泥生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量污染環(huán)境的廢氣，主要有CO2、SO2和NOx。廢氣CO2的危害主要是產(chǎn)生溫室氣體效應(yīng)，引發(fā)全球變暖，冰川融化，海平面上升，破壞地球總體生態(tài)平衡。而SO2含量的嚴(yán)重超標(biāo)，會(huì)形成大面積的酸雨，SO2造成了目前全國(guó)酸雨區(qū)面積占國(guó)土總面積的30%以上;另一方面，SO2會(huì)對(duì)人體的健康造成一定的危害，當(dāng)人體吸入過量的SO2后，會(huì)導(dǎo)致肺組織中的三磷酸腺昔含量顯著下降，糖分解酶活性增加，使蛋白質(zhì)和酶的代謝發(fā)生紊亂，影響機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育，而且可以招致肺氣腫和支氣管哮喘等疾病。廢氣NOx的危害主要是誘發(fā)癌癥和呼吸道疾病，嚴(yán)重地危害人體的健康，而且還會(huì)導(dǎo)致光化學(xué)效應(yīng)，產(chǎn)生以硝酸型為主的酸雨。

3.水泥窯廢氣硫硝逸放的影響因素

3.1 廢氣NOx逸放的影響因素

原燃料氮的影響：煤，污泥原燃料中氮的存在形式對(duì)燃料型的NOx形成有很大影響，在相同實(shí)驗(yàn)條件及含氮量下，以吡咯型氮為主要存在形式的煤燃燒生成的燃料型NOx濃度最小，含氮五元雜環(huán)高溫下較穩(wěn)定，不易分解氧化生成NOx。污泥中的氮以氨基酸的形式存在，但其含揮發(fā)份氮較少，使其生成的燃料型NOx濃度要低。

鈣的影響：CaO對(duì)煤中氮轉(zhuǎn)化為燃料型NOx有明顯的影響。在相同煤用量及加熱條件下，在煤中加入CaO燃燒，煙氣NOx的生成濃度大幅度提高。燃燒0.1g煤，在沒有加入CaO的情況下，煙氣NOx的生成濃度為24mg/m3，當(dāng)分別加入0.2g，0.5gCaO后，NOx的生成濃度為56mg/m3，64mg/m3，煙氣的生成濃度分別提高1.33.3%，166.6%。

煅燒水泥過程中硫的影響：在煅燒水泥熟料過程中，煤及生料中的含硫組分在分解爐及窯內(nèi)高溫氧化生成SO2，SO2的生成過程會(huì)對(duì)燃料中其它元素如氮元素氧化生成NOx有一定的影響。SO2對(duì)燃料型的NOx生成具有強(qiáng)烈的抑制作用，主要原因可以歸結(jié)為SO2催化整合了O、H、OH等自由基，降低了自由基濃度，從而減弱了氮中間產(chǎn)物與自由基的反應(yīng)，同時(shí)還有部分含硫物直接與含氮物質(zhì)反應(yīng)，減少了NOx的生成。

其它工藝參數(shù)影響：水泥窯煤料比較高，燒成溫度較高，則水泥窯尾廢氣NOx排放濃度較高；水泥窯系統(tǒng)的氧氣濃度較高，窯尾廢氣NOx排放濃度也較高；此兩個(gè)參數(shù)對(duì)水泥預(yù)分解窯廢氣NOx排放的影響較為明顯。而爐窯加煤比提高，僅對(duì)水泥窯廢氣NOx排放略有影響。

3.2 廢氣硫的影響因素

首先，水泥物料中硫的存在形式對(duì)煅燒過程SO2的逸放率有一定的差別，其中硫化亞鐵的硫逸放率較低，硫酸鈣的硫逸放率較高；其次，物料的硫含量對(duì)煅燒水泥過程中硫的逸放率有較大影響，硫含量越高，硫的逸放率也越高。水泥窯生料的硫含量越高，廢氣SO2的排放濃度越高；第三，當(dāng)其他率值相同，硅酸率在2.0～2.5的范圍內(nèi)，煅燒水泥的過程中，硫的逸放率相差也不大，硅酸率為2.5的物料，硫的逸放率略高；最后，在物料的硫含量相近情況下，預(yù)分解窯廢氣SO2的排放濃度要低于機(jī)立窯。預(yù)分解窯廢氣SO2排放濃度較低重要的原因是其廢氣通過生料磨過程中，磨中的生料對(duì)SO2有冷凝吸附作用。

4.水泥窯廢氣硫硝的防治

4.1 SO2的防治

水泥生產(chǎn)中減少SO2排放有下列幾種措施：更換原料；在生料磨內(nèi)吸收；加消石灰——Ca（OH）2；設(shè)D-SOx旋風(fēng)筒；設(shè)水洗塔等。目前我國(guó)水泥工業(yè)只是采用在生產(chǎn)過程中盡量減少SO2產(chǎn)生的方法。其中最簡(jiǎn)單有效的方法就是新型干法生產(chǎn)線選擇合適的硫、堿比，同時(shí)采用窯磨一體機(jī)運(yùn)行和袋式除塵器。

采用窯磨一體的廢氣處理方式，把窯尾廢氣引入生料粉磨系統(tǒng)。在生料磨內(nèi)，由于物料受外力的作用，產(chǎn)生大量的新生界面，具有新生界面的CaCO3有很高的活性，在較低的溫度下，能夠吸收窯尾廢氣中的SO2；同時(shí)生料磨中，由于原料中水分的蒸發(fā)，有大量水蒸汽存在，加速了CaCO3吸收SO2的過程，把SO2轉(zhuǎn)變成CaSO4，使窯尾廢氣中的20%～70%SO2固定下來。

由于袋除塵器的濾袋表面捕集的堿性物質(zhì)與試圖通過濾袋的SO2、NO2酸性物質(zhì)結(jié)合成鹽類，酸性氣體的濃度可削減30%～60%?？梢姶龎m器可成為治理水泥工業(yè)粉塵和有害氣體的多功能設(shè)備。

4.2 NOx的防治

防治Nox的首要措施就是優(yōu)化窯和分解爐的燃燒制度，保持適宜的火焰溫度和形狀，控制過?？諝饬浚_保喂料量和喂煤量均勻穩(wěn)定，保障篦式冷卻機(jī)運(yùn)行良好，采用低NOx的噴煤管等。采取這些措施后，使NOx降到1000mg/m3以下是可能的。但是要執(zhí)行修訂后的新排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)考慮窯操作不正常情況，還需設(shè)置專門的脫氮措施。下面簡(jiǎn)單介紹一下氨還原脫氮法。

該方法的主要原理是NH3和OH-反應(yīng)成NH2和H2O，NH3再與NO反應(yīng)生成各種中間產(chǎn)物和分子氮、水等化合物，從而消除NO。此外，在還原性氣氛條件下，由于存在CO、H2等還原性氣體，在生料中存在的Fe2O3和Al2O3的催化作用下，可以將已被氧化生成的NOx還原成為無害的N2，從而大大降低了NOx排放。NOx的這一反應(yīng)機(jī)理，為水泥窯降低NOx排放的措施指出了努力方向。

5.結(jié)論

水泥制造業(yè)是耗能、污染量大的行業(yè)，水在泥生產(chǎn)過程中不僅產(chǎn)生大量煙塵、粉塵，還生成二氧化硫、氮氧化物、氟化物、二氧化碳、一氧化碳等有害氣體而污染大氣?，F(xiàn)階段，水泥工業(yè)廢氣NOx，SO2的排放污染，已成為生態(tài)環(huán)保突出的問題。只有搞好環(huán)保，我國(guó)的水泥工業(yè)才能健康可持續(xù)發(fā)展，本文就水泥窯廢氣污染與防治的幾個(gè)問題進(jìn)行討論。

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