水泥窯廢氣硫硝逸放的影響因素及防治

亢進鵬

【摘 要】隨著我國工業的持續發展，由氮氧化物等污染物引起的臭氧和細粒子污染問題日益突出，嚴重威脅著人民群眾的身體健康。水泥作為價廉而可靠的建設材料，在現代社會中樹立了極其牢固的地位，但水泥生產對資源和能源大量的消耗，同時也造成對環境嚴重的污染。下文簡述了水泥生產對環境的影響，并分析了水泥窯廢氣硫硝逸放的影響因素及防治。

【關鍵詞】水泥窯；廢氣硫硝逸放；影響因素；防治

1. 引言

水泥工業是我國國民經濟的重要組成部分，但水泥工業在為人類文明作出巨大貢獻的同時，也存在不可健康持續發展的潛在因素。水泥生產中會產生大量污染環境的廢氣，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，近年來也更受環保單位所重視。基于此，本文就水泥窯廢氣硫硝逸放的影響因素及防治展開了探究。

2 .水泥生產對環境的影響

水泥作為價廉而可靠的建設材料，在現代社會中樹立了極其牢固的地位，但水泥生產對資源和能源大量的消耗，同時也造成對環境嚴重的污染。水泥生產中會產生大量污染環境的廢氣，主要有CO2、SO2和NOx。廢氣CO2的危害主要是產生溫室氣體效應，引發全球變暖，冰川融化，海平面上升，破壞地球總體生態平衡。而SO2含量的嚴重超標，會形成大面積的酸雨，SO2造成了目前全國酸雨區面積占國土總面積的30%以上；另一方面，SO2會對人體的健康造成一定的危害，當人體吸入過量的SO2后，會導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，使蛋白質和酶的代謝發生紊亂，影響機體生長發育，而且可以招致肺氣腫和支氣管哮喘等疾病。廢氣NOx的危害主要是誘發癌癥和呼吸道疾病，嚴重地危害人體的健康，而且還會導致光化學效應，產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燃料型的NOx形成有很大影響，在相同實驗條件及含氮量下，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，含氮五元雜環高溫下較穩定，不易分解氧化生成NOx。污泥中的氮以氨基酸的形式存在，但其含揮發份氮較少，使其生成的燃料型NOx濃度要低。

鈣的影響：CaO對煤中氮轉化為燃料型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高溫氧化生成SO2，SO2的生成過程會對燃料中其它元素如氮元素氧化生成NOx有一定的影響。SO2對燃料型的NOx生成具有強烈的抑制作用，主要原因可以歸結為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物與自由基的反應，同時還有部分含硫物直接與含氮物質反應，減少了NOx的生成。

其它工藝參數影響：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；水泥窯系統的氧氣濃度較高，窯尾廢氣NOx排放濃度也較高；此兩個參數對水泥預分解窯廢氣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，當其他率值相同，硅酸率在2.0～2.5的范圍內，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，預分解窯廢氣SO2的排放濃度要低于機立窯。預分解窯廢氣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

水泥生產中減少SO2排放有下列幾種措施：更換原料；在生料磨內吸收；加消石灰——Ca（OH）2；設D-SOx旋風筒；設水洗塔等。目前我國水泥工業只是采用在生產過程中盡量減少SO2產生的方法。其中最簡單有效的方法就是新型干法生產線選擇合適的硫、堿比，同時采用窯磨一體機運行和袋式除塵器。

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。在生料磨內，由于物料受外力的作用，產生大量的新生界面，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；同時生料磨中，由于原料中水分的蒸發，有大量水蒸汽存在，加速了CaCO3吸收SO2的過程，把SO2轉變成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與試圖通過濾袋的SO2、NO2酸性物質結合成鹽類，酸性氣體的濃度可削減30%～60%。可見袋除塵器可成為治理水泥工業粉塵和有害氣體的多功能設備。

4.2 NOx的防治

防治Nox的首要措施就是優化窯和分解爐的燃燒制度，保持適宜的火焰溫度和形狀，控制過剩空氣量，確保喂料量和喂煤量均勻穩定，保障篦式冷卻機運行良好，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。但是要執行修訂后的新排放標準，同時考慮窯操作不正常情況，還需設置專門的脫氮措施。下面簡單介紹一下氨還原脫氮法。

該方法的主要原理是NH3和OH-反應成NH2和H2O，NH3再與NO反應生成各種中間產物和分子氮、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的這一反應機理，為水泥窯降低NOx排放的措施指出了努力方向。

5 .結論

水泥制造業是耗能、污染量大的行業，水在泥生產過程中不僅產生大量煙塵、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。現階段，水泥工業廢氣NOx，SO2的排放污染，已成為生態環保突出的問題。只有搞好環保，我國的水泥工業才能健康可持續發展，本文就水泥窯廢氣污染與防治的幾個問題進行討論。

參考文獻：

[1]崔素萍，葉文娟，蘭明章，王亞麗.水泥窯爐NO_X形成機理及處理技術[J].中國水泥，2010.

[2]楊正平，邢國梁.新型干法水泥窯氮氧化物脫除技術[J].中國水泥.2009.endprint