水泥脱硝技术的环境影响研究

耿勇

摘 要：即汽车尾气、火力发电之后，我国的水泥行业氮氧化物排放量已经成为第三大污染物排放大户，对我国的环境造成相当程度的影响。氮氧化物在我国的十二五规划中早已被列入污染物的控制行列。文章依据具体的水泥生产流程，应用环境影响评价的分析预测方法对脱硝水泥的生产工艺进行了详细的分析，并对还将可能产生的环境影响提出了相应的防范的措施。

关键词：环境影响；水泥脱硝技术；NOx 排放；防范

1 水泥行业常用脱硝技术

两磨一烧作为水泥生产过程中的核心技术工艺，将校正原料、粘土质原料以及石灰质原料按照一定的比例进行配合，然后将其研磨成颗粒度适当的生料，进而进行煅烧得到相应的熟料，在冷却之后向其中加入石膏等混合材料，磨成粉粒既得水泥产品。在整个水泥的制备过程中，几乎全部氮氧化物的产生都在煅烧阶段，因而水泥脱硝技术主要对煅烧过程采取氮氧化物的脱出工作。

1.1 选择性催化还原法

选择性催化还原法是指应用相应的催化剂在一定的催化还原反应条件下，利用尿素、氨等的含有氨基的催化剂将烟气中的氮氧化物转化反应为无毒害的水和氨气。主要的化学反应包括以下：

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

选择性催化还原法的催化剂主要有TiO2、V2O5-MOO3等，其物理形态主要有波纹板式、板式及蜂窝式等结构。应用此方法对于氮氧化物的脱出率相对较高，但是也存在易造成二次污染、投资运行费用大、存在催化剂中毒失败、设备耐腐蚀要求高等的缺点。

1.2 选择性非催化还原法

选择性非催化还原技术借助于Exxon的专利不断改进的技术方法，该技术是在烟气的排放过程进行的还原操作方法。在烟气温度上升到850～1100℃时，在氧气存在的条件下，将排除的烟气混入氨或者是含有氨的先驱物，一氧化氮便会发生如下反应：

2NO+4NH3+O2→3N2+6H2O

6NO+8NH3→7N2+12H2O

6NO+4NH3→5N2+6H2O

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

应用该方法能够将氮氧化物脱除50%-85%，具有操作方便、建设投资少、系统简单、脱硝效率高等优点，但是也存在还原剂消耗量大、反应温度要求高、运行成本高等的缺点，还容易受到化学反应时间、喷枪位置、NH3/NOx 比、反应温度等的影响。

1.3 低氮分级燃烧技术

低氮分级燃烧技术应用相应的燃烧学的原理，对生产运行的工况进行适当的调整，达到还原或抑制燃烧过程中生成的氮氧化物的目的。在分解炉和烟室之间生成一个还原的燃烧区，把原先的分解炉通过煤来分离一部分出来到达此区域，因其缺少氧气在燃烧过程中将会产生HCN、CH4、CO等的还原剂，进而将炉窑排放的烟气中的氮氧化物还原为氮气等无污染的气体。

1.4 组合脱硝技术

在现代实际工业生产中往往采用多种技术组合应用，从而达到更好的脱硝效率。组合方案主要有选择性非催化还原法和低氮分级燃烧技术、选择性非催化还原法和选择性催化还原法等。日本和德国对于氮氧化物的控制排放较为严格，他们采用的是将烟气先进行低氮分级燃烧除掉一部分氮氧化物后在进行进一步的脱硝处理，即减少了投资成本又提高了氮氧化物的脱除效率。

2 脱硝技术产生的新环境问题

2.1 新产生氨气造成的环境影响

2.1.1 新造成环境影响及结果分析

新产生氨气主要是指和氮氧化物反应不完全的还原剂排放到空气当中。新产生的氨气能够对设备造成一定的影响，形成的硫酸铵或者其他的铵盐能够对空气预热器造成腐蚀或堵塞，进而还会影响后续设备，飞灰在和氨吸附成团会造成飞灰处理的难度增大。新产生的氨气容易造成的影响主要是：对厂区周围的居民造成生活上的影响，空气中到处都是氨的气味。

应用选择性催化还原、选择性非催化还原以及低氮分级燃烧技术产生的氨气平均的排放浓度在8mg/Nm3以下，从实地检测点的检测结果看，各个关切点的氨气浓度均为出现超标现象，满足国家恶臭污染物的二级排放标准，所以对于关切点的影响符合规定范围以内。

2.1.2 新产生氨气的控制措施

从预测结果分析中得出，新产生的氨气对周围的环境造成的影响在合理范围内，但是新产生的氨气仍然属于污染物，如长期不做处理必回造成更加严重的后果，所以对新产生的氨气进行相应的控制处理显得尤为重要。

在炉窑内注入相应的还原剂，控制适当的反应条件使多于的氨气反应掉，需要对氮氧化物的含量、停留时间以及温度进行相应的控制。假如氮氧化物和还原剂在较低的控制温度下进行反应，未能完全反应的氨气就会随尾气排放出去，造成污染；整个工艺生产的流程优化以及系统升级对于控制氨气的排放具有相当大的作用。

2.2 脱硝技术产生的环境问题

2.2.1 新产生环境影响及分析结果

采用氨水作为脱硝工艺的还原剂，氨水本身具有毒性，易溶于醇和水，对人的皮肤、眼睛有强烈的腐蚀性和刺激性，在温度过高极易造成分解，遇到高温或者明火还容易引发爆炸，并且氨水在运输和储存过程中对环境极易造成危害。通过查阅资料分析可知，应用浓度为20%的氨水作为脱硝工艺的还原剂，新产生的氨气造成的影响在合理的范围内，能够为人所接收。

2.2.2 新产生环境问题的防范措施

（1）对氨水的运输加强防范措施。对于氨水的运输工作，交由具有相应的安全保证资格的企业负责；对负责运输的车辆配备一定数量的消防器材，使其具备应对应急事件的能力；押运人员、装卸管理人员、运输驾驶员要具备相关的安全知识，正确的进行相关工作的操作。（2）运营管理进行相应的防范措施，对于厂区的原材料进行统一管理，确保氨水的输送阀门、设备、管道的质量，对生产系统的所有管道均需符合相应的国家标准安装、制作。（3）厂区内的氨水要进行相应的防范措施。氨水储存装置周围严禁烟火，对氨水的储藏罐周围加设围栏，安装警示牌对行人进行相应的安全提醒，禁止出现人为的火源，禁止周围出现可能产生火花的工具。

3 结语

对氨水的使用、储存、运输过程加强相应的防范措施，能够杜绝脱硝工艺脱出氮氧化物的同时避免出现新的环境问题，从而将容易造成的隐患降到最低。脱硝工艺技术的相应辅助工作做到安全可靠，才能保证整个的脱硝流程顺利实施，对于我国的水泥行业造成的环境保护具有深远的意义。

参考文献

[1] 高明.低氮燃烧及烟气脱硝国内外研究现状[J].广州化工，2012（7）.

[2] 汪好芬，查小明.水泥行业降氮脱硝措施及工程应用浅析[J].环境科学与管理，2012（12）.