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水泥脱硝技术对环境的影响与分析

文章来源:中国水泥网 人气:日期:2019-03-08 09:56

当前,我国水泥生产行业发展迅猛,其氮氧化物的排放量正在逐年递增。作为一种活性较高且氧化性较强的污染物,氮氧化物也是酸沉降、土壤污染以及水体富营养化等环境问题出现的重要因素。这些问题严重威胁人们的身体健康,因此对于氮氧化物的控制就变得至关重要。人们可以采用脱硝技术,从水泥生产源头来有效降低氮氧化物的排放量。但是,其间会出现一系列新的环境问题,人们只有做好相应防范工作,才能有效地降低该技术对生态环境造成的负面影响。

01水泥脱硝技术分析

1.1低氮分级燃烧技术

作为水泥烟气脱硝技术的一种,低氮分级燃烧技术主要遵循燃烧学原理,通过改变运行工况,将燃烧工艺中生成的氮氧化物进行还原或抑制。在具体应用的过程中,人们要在烟室与分解炉之间建立还原燃烧区。同时,利用煤将原分解炉的一部分分入该区域,使其通过缺氧燃烧形成一系列还原剂,如一氧化碳、甲烷以及氰化氢等,从而将煅烧过程中产生的氮氧化物转化为无危害、无污染的氮气。与此同时,煤在缺氧燃烧的状态下对于氮氧化物的产生也起到了一定的抑制作用。现阶段,低氮燃烧技术主要包括空气分级燃烧、燃料分级燃烧以及浓淡燃烧等。采用该技术,可以更好地改造燃烧室,同时所需经费较少, 但是其脱硝效率仅在 30% 左右,脱硝效果不是十分明显,很难满足氮氧化物控制技术的要求。

1.2选择性非催化还原技术

选择性非催化还原技术是水泥脱硝技术的重要类型,也叫 SNCR 技术。其主要原理是:当燃烧温度在 850 ~ 1 000℃时,在有氧的条件下,在排出的气流体中注入氨或氨的先驱物,使一氧化氮按照相应的反应规律进行还原。现如今,水泥行业的还原剂都具有氨气基,其主要由氨水和尿素水组成,可以将煅烧过程的氮氧化物还原为氨气和水,在水泥熟料生产线的分解炉内,存在符合 SNCR 技术工作的反应温度窗口。该技术对氮氧化物的脱除率较高,一般在50% ~ 80%,同时其操作系统简单,为实际脱硝操作提供便利。但是,该技术对反应温度的要求较高, 需要使用大量还原剂,导致运行成本显著增加。此外, 该技术易受到反应温度、化学反应时间以及喷枪位置等因素的影响。

1.3选择性催化还原技术

选择性催化还原法又被称为 SCR脱硝技术,也是一种水泥脱硝技术。该技术应用要有一定的催化反应条件,通过具有氨气基的还原剂将烟气中的氮氧化物还原为水和氨气,从而降低氮氧化物的排放量。SCR脱硝技术对温度的要求较高,要求反应温度控制在 300 ~ 450℃。在没有预热器参与的条件下,水泥炉窑中的烟气道温度远低于该温度,因此必须做好烟气的加热工作。同时,要采用合适的 SCR催化剂, 如二氧化钛或 V205-M003,而催化剂的外形通常采用板式、波纹板式以及蜂窝式等结构。SCR脱硝技术的脱硝效果非常明显,通常氮氧化物的脱除率能够达到 60% ~ 90%。但是,其对于设备有着严格的要求, 要求其具有较高的耐腐蚀性,同时投资运行所需费用较大,易对环境造成二次污染。

1.4组合脱硝技术

组合脱硝技术就是指综合运用各种脱硝技术, 通常将两种或三种脱硝工艺技术进行组合。通常,人们采用低氮分级燃烧技术与选择性非催化还原技术或选择性催化还原技术相结合的脱硝技术,同时也可以采用选择性非催化还原技术与选择性催化还原技术相组合的脱硝技术,其应用十分广泛。目前,日本、德国等发达国家通常先采用低氮分级燃烧技术来降低氮氧化物含量,再运用烟气脱硝工艺脱硝。这些组合脱硝技术能够提高传统脱硝效率,同时降低投资运行成本。