水泥脫硝技術(shù)的環(huán)境影響分析

劉曉武

（遼陽市環(huán)境監(jiān)測站，遼寧 遼陽 111000）

當前，我國水泥生產(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的污染物，氮氧化物也是酸沉降、土壤污染以及水體富營養(yǎng)化等環(huán)境問題出現(xiàn)的重要因素。這些問題嚴重威脅人們的身體健康，因此對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)源頭來有效降低氮氧化物的排放量。但是，其間會出現(xiàn)一系列新的環(huán)境問題，人們只有做好相應(yīng)防范工作，才能有效地降低該技術(shù)對生態(tài)環(huán)境造成的負面影響。

1 水泥脫硝技術(shù)分析

1.1 低氮分級燃燒技術(shù)

作為水泥生產(chǎn)中脫硝技術(shù)的一種，低氮分級燃燒技術(shù)主要遵循燃燒學原理，通過改變運行工況，將燃燒工藝中生成的氮氧化物進行還原或抑制。在具體應(yīng)用的過程中，人們要在煙室與分解爐之間建立還原燃燒區(qū)。同時，利用煤將原分解爐的一部分分入該區(qū)域，使其通過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，從而將煅燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物轉(zhuǎn)化為無危害、無污染的氮氣。與此同時，煤在缺氧燃燒的狀態(tài)下對于氮氧化物的產(chǎn)生也起到了一定的抑制作用[1]?，F(xiàn)階段，低氮燃燒技術(shù)主要包括空氣分級燃燒、燃料分級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，同時所需經(jīng)費較少，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)的重要類型，也叫SNCR技術(shù)。其主要原理是：當燃燒溫度在850～1 000℃時，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)律進行還原?，F(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，可以將煅燒過程的氮氧化物還原為氨氣和水，在水泥熟料生產(chǎn)線的分解爐內(nèi)，存在符合SNCR技術(shù)工作的反應(yīng)溫度窗口。該技術(shù)對氮氧化物的脫除率較高，一般在50%～80%，同時其操作系統(tǒng)簡單，為實際脫硝操作提供便利[2]。但是，該技術(shù)對反應(yīng)溫度的要求較高，需要使用大量還原劑，導致運行成本顯著增加。此外，該技術(shù)易受到反應(yīng)溫度、化學反應(yīng)時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)對溫度的要求較高，要求反應(yīng)溫度控制在300～450℃。在沒有預熱器參與的條件下，水泥爐窖中的煙氣道溫度遠低于該溫度，因此必須做好煙氣的加熱工作。同時，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到60%～90%。但是，其對于設(shè)備有著嚴格的要求，要求其具有較高的耐腐蝕性，同時投資運行所需費用較大，易對環(huán)境造成二次污染。

1.4 組合脫硝技術(shù)

組合脫硝技術(shù)就是指綜合運用各種脫硝技術(shù)，通常將兩種或三種脫硝工藝技術(shù)進行組合。通常，人們采用低氮分級燃燒技術(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、德國等發(fā)達國家通常先采用低氮分級燃燒技術(shù)來降低氮氧化物含量，再運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，同時降低投資運行成本。

2 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)對環(huán)境造成一定負面影響。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，這種污染物也被稱為逃逸氨氣[3]。逃逸氨氣是指在還原反應(yīng)中，部分氣體沒有充分和氮氧化物反應(yīng)而流入空氣中。這些逃逸氨氣導致其間出現(xiàn)硫酸銨或其他銨鹽，而這些銨鹽會堵塞、腐蝕空氣預熱器等設(shè)備。若這些逃逸氨氣與飛灰相互吸附，也會影響飛灰處理工作，其散發(fā)的氨氣臭味也嚴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)境風險問題

脫硝技術(shù)在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用，也會帶來一定的環(huán)境風險。若采用氨水作為還原劑，那么其運輸和存儲很容易對生態(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，具有較強的刺激性臭味，易溶于水，具有一定毒性，也會腐蝕人體皮膚，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。一旦氨氣在存儲或運輸中出現(xiàn)泄漏，容易引發(fā)爆炸事故，對周圍環(huán)境造成嚴重威脅。

3 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

當前，脫硝技術(shù)越來越廣泛地應(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，但是會產(chǎn)生新的污染源，進而污染環(huán)境。因此，采取相應(yīng)的防范措施就變得至關(guān)重要[4]。首先，要合理控制逃逸氨氣，避免其影響周圍環(huán)境。人們可以在爐膛中噴射合適的還原劑，嚴格控制溫度、停留時間等反應(yīng)條件，一旦溫度過低，氮氧化物與還原劑沒有充分反應(yīng)，便會形成逃逸氨氣。因此，要嚴格控制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。

3.2 脫硝裝置的環(huán)境風險防范措施

首先，水泥生產(chǎn)企業(yè)要制定完善的脫硝裝置的環(huán)境風險防范措施。其次，在設(shè)計氨水儲罐時，要盡量降低氨水儲罐內(nèi)部的容量，同時要使其遠離火種和熱源，將其布置在陰涼且通風的地方，在氨水儲罐的上方設(shè)置頂棚，避免氨水暴曬而發(fā)生爆炸[5]。最后，應(yīng)使用符合國家質(zhì)檢標準的容器運輸氨水，運輸車要配備相應(yīng)的消防器材，以便及時處理泄漏問題。

4 結(jié)語

近年來，我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，這也帶動了城市建筑業(yè)的發(fā)展，水泥的市場需求量不斷增大。在應(yīng)用水泥脫硝技術(shù)的過程中，人們要全面分析該技術(shù)的環(huán)境影響，進而采取有效的應(yīng)對措施，促進水泥生產(chǎn)，降低環(huán)境污染與危害，實現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展。