水泥脫硝技術(shù)對環(huán)境的影響與分析

遼陽市環(huán)境監(jiān)測站 · 2019-03-08 09:02 留言

  當(dāng)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(qiáng)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(yán)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(fù)面影響。

  01水泥脫硝技術(shù)分析

  1.1低氮分級燃燒技術(shù)

  作為水泥煙氣脫硝技術(shù)的一種,低氮分級燃燒技術(shù)主要遵循燃燒學(xué)原理,通過改變運行工況,將燃燒工藝中生成的氮氧化物進(jìn)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?,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(dāng)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(jìn)行還原。現(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。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(dǎo)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(xué)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(yù)熱器參與的條件下,水泥爐窯中的煙氣道溫度遠(yuǎn)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(dá)到 60% ~ 90%。但是,其對于設(shè)備有著嚴(yán)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(jìn)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(dá)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。

  02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(fù)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。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(dǎo)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(yù)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(yán)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(fēng)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(fēng)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(qiáng)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(yán)重威脅。

  03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(dāng)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(jìn)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。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(yán)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(yán)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(fēng)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(fēng)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(yuǎn)離火種和熱源,將其布置在陰涼且通風(fēng)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。最后, 應(yīng)使用符合國家質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)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。

  04結(jié)語

  近年來,我國社會經(jīng)濟(jì)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(jìn)而采取有效的應(yīng)對措施,促進(jìn)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。


編輯:王琲建

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