水泥脫硝技術的環境影響分析

劉曉武

（遼陽市環境監測站，遼寧 遼陽 111000）

當前，我國水泥生產行業發展迅猛，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化等環境問題出現的重要因素。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重要。人們可以采用脫硝技術，從水泥生產源頭來有效降低氮氧化物的排放量。但是，其間會出現一系列新的環境問題，人們只有做好相應防范工作，才能有效地降低該技術對生態環境造成的負面影響。

1 水泥脫硝技術分析

1.1 低氮分級燃燒技術

作為水泥生產中脫硝技術的一種，低氮分級燃燒技術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。在具體應用的過程中，人們要在煙室與分解爐之間建立還原燃燒區。同時，利用煤將原分解爐的一部分分入該區域，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生的氮氧化物轉化為無危害、無污染的氮氣。與此同時，煤在缺氧燃燒的狀態下對于氮氧化物的產生也起到了一定的抑制作用[1]。現階段，低氮燃燒技術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，可以更好地改造燃燒室，同時所需經費較少，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的要求。

1.2 選擇性非催化還原技術

選擇性非催化還原技術是水泥脫硝技術的重要類型，也叫SNCR技術。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物，使一氧化氮按照相應的反應規律進行還原。現如今，水泥行業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，在水泥熟料生產線的分解爐內，存在符合SNCR技術工作的反應溫度窗口。該技術對氮氧化物的脫除率較高，一般在50%～80%，同時其操作系統簡單，為實際脫硝操作提供便利[2]。但是，該技術對反應溫度的要求較高，需要使用大量還原劑，導致運行成本顯著增加。此外，該技術易受到反應溫度、化學反應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

選擇性催化還原法又被稱為SCR脫硝技術，也是一種水泥脫硝技術。該技術應用要有一定的催化反應條件，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脫硝技術對溫度的要求較高，要求反應溫度控制在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構。SCR脫硝技術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，易對環境造成二次污染。

1.4 組合脫硝技術

組合脫硝技術就是指綜合運用各種脫硝技術，通常將兩種或三種脫硝工藝技術進行組合。通常，人們采用低氮分級燃燒技術與選擇性非催化還原技術或選擇性催化還原技術相結合的脫硝技術，同時也可以采用選擇性非催化還原技術與選擇性催化還原技術相組合的脫硝技術，其應用十分廣泛。目前，日本、德國等發達國家通常先采用低氮分級燃燒技術來降低氮氧化物含量，再運用煙氣脫硝工藝脫硝。這些組合脫硝技術能夠提高傳統脫硝效率，同時降低投資運行成本。

2 水泥脫硝技術產生的環境影響

2.1 新增逃逸氨氣對環境的影響

如今，一些新型脫硝技術不斷應用在水泥生產中。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對環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中，部分氣體沒有充分和氮氧化物反應而流入空氣中。這些逃逸氨氣導致其間出現硫酸銨或其他銨鹽，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 脫硝裝置所產生的環境風險問題

脫硝技術在水泥生產中的應用，也會帶來一定的環境風險。若采用氨水作為還原劑，那么其運輸和存儲很容易對生態環境造成威脅。其主要原因是氨水的性質與其他還原劑不同，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，極易發生爆炸。一旦氨氣在存儲或運輸中出現泄漏，容易引發爆炸事故，對周圍環境造成嚴重威脅。

3 水泥脫硝技術環境影響的防范措施

3.1 逃逸氨氣的控制措施

當前，脫硝技術越來越廣泛地應用在水泥生產中，該技術雖然能夠有效地還原與分解氮氧化物，但是會產生新的污染源，進而污染環境。因此，采取相應的防范措施就變得至關重要[4]。首先，要合理控制逃逸氨氣，避免其影響周圍環境。人們可以在爐膛中噴射合適的還原劑，嚴格控制溫度、停留時間等反應條件，一旦溫度過低，氮氧化物與還原劑沒有充分反應，便會形成逃逸氨氣。因此，要嚴格控制SCNR系統中的噴射系統，保證還原劑的噴射量和還原劑的分布符合相關要求。其次，要不斷完善控制系統，優化相應流程，降低逃逸氨氣出現的概率。

3.2 脫硝裝置的環境風險防范措施

首先，水泥生產企業要制定完善的脫硝裝置的環境風險防范措施。其次，在設計氨水儲罐時，要盡量降低氨水儲罐內部的容量，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置頂棚，避免氨水暴曬而發生爆炸[5]。最后，應使用符合國家質檢標準的容器運輸氨水，運輸車要配備相應的消防器材，以便及時處理泄漏問題。

4 結語

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