摘要：目前(qian)，中國水(shui)泥生產(chan)行業發展(zhan)迅速，其氮(dan)氧(yang)化物排(pai)放量逐年(nian)增加(jia)。氮(dan)氧(yang)化物作為(wei)一(yi)種高(gao)活性(xing)和高(gao)氧(yang)化性(xing)污(wu)染物，也(ye)是(shi)(shi)酸沉(chen)降(jiang)，土壤(rang)污(wu)染和水(shui)體富營養化等(deng)環境(jing)問(wen)題(ti)(ti)的(de)(de)重要因素。這(zhe)些問(wen)題(ti)(ti)嚴(yan)重威脅著(zhu)人(ren)們(men)的(de)(de)健康(kang)，因此控(kong)制氮(dan)氧(yang)化物變(bian)得至關重要。人(ren)們(men)可(ke)以使用脫(tuo)硝(xiao)技術(shu)來有效減少水(shui)泥生產(chan)來源(yuan)的(de)(de)氮(dan)氧(yang)化物排(pai)放。但是(shi)(shi)，會出(chu)現(xian)一(yi)系列新的(de)(de)環境(jing)問(wen)題(ti)(ti)，人(ren)們(men)只有通過(guo)適當的(de)(de)預防工(gong)作才能有效減少脫(tuo)硝(xiao)技術(shu)對生態環境(jing)的(de)(de)負面(mian)影響。

脫(tuo)硝技術使用氨（NH3）作為還(huan)原(yuan)劑將(jiang)煙(yan)道(dao)(dao)(dao)氣(qi)從(cong)原(yuan)始系(xi)(xi)統煙(yan)道(dao)(dao)(dao)的適當區域提(ti)取到(dao)新反應(ying)(ying)器。在反應(ying)(ying)器中提(ti)供催化劑，并在遠離反應(ying)(ying)器的上(shang)游煙(yan)道(dao)(dao)(dao)中提(ti)供還(huan)原(yuan)劑注入(ru)系(xi)(xi)統（槍），將(jiang)氨和煙(yan)道(dao)(dao)(dao)氣(qi)充分(fen)均勻混合，然后進入(ru)反應(ying)(ying)器，生(sheng)成N2和H2O。脫(tuo)硝效率一般可達到(dao)90%以上(shang)。

由于脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)技術(shu)使用(yong)原始(shi)(shi)(shi)設備(bei)（如分解(jie)爐(lu)）作為反(fan)應器(qi)(qi)，脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)技術(shu)需(xu)要(yao)(yao)新的(de)反(fan)應器(qi)(qi)。將原始(shi)(shi)(shi)煙道氣引入(ru)反(fan)應器(qi)(qi)，然后在脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)后送回(hui)原始(shi)(shi)(shi)煙道。這(zhe)需(xu)要(yao)(yao)改造原始(shi)(shi)(shi)風扇系統(tong)。此外，脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)技術(shu)需(xu)要(yao)(yao)使用(yong)催(cui)化劑，系統(tong)更復雜(za)，維護和維護更麻煩(fan)。因此，它在投資和運(yun)營成本方面(mian)要(yao)(yao)高得多。

一、水泥廠脫硝技術種類

1.1低NOx燃燒器

目(mu)前，低(di)NOx燃燒器在我國有(you)很(hen)多應用，但效果受窯工況的(de)影(ying)響很(hen)大。它需要與其他煙(yan)氣脫硝技術相結合，以實現高脫硝率。

1.2選擇性催化還原（SCR）法

SCR脫(tuo)硝方法(fa)在(zai)催化劑作用下在(zai)300-450℃下將煙道氣(qi)中的NOx還原(yuan)為(wei)N2。SCR方法(fa)具有脫(tuo)氮效(xiao)率高的優(you)點，廣泛(fan)應(ying)用于(yu)(yu)電廠鍋(guo)爐脫(tuo)硝。然而，由于(yu)(yu)SCR反應(ying)溫度范圍和粉塵(chen)含量的特殊(shu)要(yao)求，它很(hen)少用于(yu)(yu)水泥生產線(xian)。主(zhu)要(yao)原(yuan)因為(wei)：

（1）窯爐煙氣(qi)通常(chang)用于余熱(re)發電(dian)，余熱(re)發電(dian)系統的煙氣(qi)溫(wen)度(du)不能滿足SCR的溫(wen)度(du)要求;

（2）一(yi)次性(xing)投資(zi)大(da)，貴金屬催化劑必(bi)須每(mei)三(san)年更換一(yi)次，運行成本高。

（3）窯(yao)煙(yan)氣(qi)中高濃度(du)的粉塵和有害元素(su)容易(yi)引起催化劑堵(du)塞(sai)和中毒(du);

（4）催(cui)化劑增加(jia)煙氣，使窯系統的排氣阻力增加(jia)500~1000Pa;

（5）基本上沒有空間用于將SCR催化劑框架布置在(zai)窯尾框架周圍(wei)。

1.3分級燃燒技術

空氣分級(ji)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)也是更常用的(de)(de)(de)低NOx燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)技術之一。燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)支持的(de)(de)(de)空氣分級(ji)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)技術的(de)(de)(de)基本(ben)原(yuan)理是：將燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)所需的(de)(de)(de)空氣量分為兩個階段(duan)，使第一階段(duan)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)區(qu)(qu)（還(huan)原(yuan)區(qu)(qu)）的(de)(de)(de)空氣過(guo)剩(sheng)率小于1，燃(ran)(ran)(ran)(ran)料首先(xian)在(zai)(zai)缺氧(yang)(yang)(yang)條件(jian)下燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)，導致燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)速率和溫度降低，從而(er)抑(yi)制(zhi)熱氮(dan)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物的(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)。同時(shi)，缺氧(yang)(yang)(yang)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)產(chan)生CO，CH4，H2，HCN和其他(ta)還(huan)原(yuan)劑以與NOx反應以抑(yi)制(zhi)燃(ran)(ran)(ran)(ran)料氮(dan)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)物的(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)。在(zai)(zai)二次(ci)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)區(qu)(qu)（燃(ran)(ran)(ran)(ran)盡區(qu)(qu)），它變成(cheng)(cheng)富氧(yang)(yang)(yang)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)區(qu)(qu)。此時(shi)，空氣量大，一些中(zhong)間產(chan)物被氧(yang)(yang)(yang)化(hua)形成(cheng)(cheng)NOx，但燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)溫度低于常規(gui)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)溫度，產(chan)生的(de)(de)(de)NOx量少。然而(er)，分級(ji)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(shao)脫氮(dan)技術缺點在(zai)(zai)于，脫氮(dan)效率低于30%，一次(ci)投資大。因此可與SNCR方法同時(shi)使用，以更低的(de)(de)(de)運營成(cheng)(cheng)本(ben)實現(xian)更高的(de)(de)(de)脫硝(xiao)率。

二、水泥廠脫硝技術現狀

2.1新增逃逸氨氣對環境的影響

現(xian)在(zai)，一些(xie)新(xin)的脫(tuo)硝技術(shu)不(bu)斷用于(yu)水(shui)泥生(sheng)產。雖然它(ta)們能(neng)有(you)效減少氮(dan)氧化物(wu)(wu)(wu)的排放(fang)，但(dan)一些(xie)新(xin)污(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)的出(chu)現(xian)對環境(jing)有(you)一定的負面影響(xiang)。研究表明，在(zai)安裝脫(tuo)氮(dan)裝置后(hou)，新(xin)的脫(tuo)硝技術(shu)為污(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)添加(jia)了(le)新(xin)的氨污(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)。逸(yi)出(chu)氨意味著部分氣體不(bu)與(yu)氮(dan)氧化物(wu)(wu)(wu)反應并在(zai)還原反應過程中(zhong)流入(ru)空(kong)(kong)氣中(zhong)。這些(xie)逸(yi)出(chu)的氨氣導致出(chu)現(xian)硫酸(suan)銨或(huo)其(qi)(qi)他(ta)銨鹽，這會堵(du)塞和(he)腐蝕(shi)諸(zhu)如(ru)空(kong)(kong)氣預(yu)熱器等(deng)設備。如(ru)果這些(xie)逃逸(yi)的氨氣和(he)飛(fei)灰相互吸附，也會影響(xiang)粉煤灰的處(chu)理工作，其(qi)(qi)排放(fang)的氨氣味將(jiang)嚴重影響(xiang)水(shui)泥廠附近居民的正常生(sheng)活(huo)。

2.2脫硝裝置引起的環境風險問題

脫硝(xiao)技術在(zai)水(shui)泥(ni)生產中(zhong)(zhong)的(de)應(ying)用(yong)也(ye)將帶(dai)來(lai)一定(ding)(ding)的(de)環(huan)境(jing)風險。如果使用(yong)氨(an)作為(wei)還原劑，其(qi)運輸(shu)和儲(chu)存很(hen)容(rong)(rong)易(yi)對(dui)生態環(huan)境(jing)構成(cheng)(cheng)威脅。主要原因(yin)是氨(an)水(shui)的(de)性質不同于其(qi)他還原劑，具(ju)有強烈的(de)刺激性氣(qi)味，易(yi)溶于水(shui)，具(ju)有一定(ding)(ding)的(de)毒性，還會腐蝕人體(ti)皮(pi)膚甚(shen)至窒息人。氨(an)水(shui)容(rong)(rong)易(yi)分(fen)解(jie)成(cheng)(cheng)氨(an)氣(qi)，分(fen)解(jie)速率與(yu)空氣(qi)溫度成(cheng)(cheng)正比。一旦氨(an)水(shui)在(zai)儲(chu)存或運輸(shu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)泄漏，很(hen)容(rong)(rong)易(yi)引(yin)起爆炸事(shi)故并(bing)對(dui)周圍環(huan)境(jing)構成(cheng)(cheng)嚴重威脅。

三、解決對策

3.1逃逸氨氣的控制措施

目前，脫硝技術在(zai)水(shui)泥生產中(zhong)的(de)應用越來越廣泛。因(yin)(yin)此，采取適當的(de)預防措(cuo)施(shi)至(zhi)關重要(yao)(yao)。首先，有必要(yao)(yao)適當控制(zhi)(zhi)(zhi)氨的(de)逸出，以避免(mian)影(ying)響(xiang)周圍環境。人們可(ke)以在(zai)爐內噴灑合適的(de)還(huan)原(yuan)劑，嚴格控制(zhi)(zhi)(zhi)反應條件(jian)，如溫度和停(ting)留時間。一旦溫度太(tai)低(di)，氮氧化(hua)物就不能與(yu)還(huan)原(yuan)劑充分反應形成逸出氨。因(yin)(yin)此，有必要(yao)(yao)嚴格控制(zhi)(zhi)(zhi)SCNR系統中(zhong)的(de)噴射系統，以確保(bao)還(huan)原(yuan)劑的(de)噴射量和還(huan)原(yuan)劑的(de)分布滿足相關要(yao)(yao)求。其次，要(yao)(yao)不斷完善控制(zhi)(zhi)(zhi)系統，優(you)化(hua)相應的(de)工藝，降低(di)氨逃逸的(de)概率。

3.2嚴格實施精細化操作

窯(yao)排氣(qi)室的氧含量越(yue)低，分級燃燒的脫氮效果(guo)越(yue)好(hao)。水(shui)泥(ni)廠研究發現，當窯(yao)尾(wei)氧含量高于3.5時，脫硝效率顯著降低。因此，必須通過全面提高生產(chan)管理水(shui)平和(he)精細化操(cao)作(zuo)水(shui)平來確保(bao)，這對許多水(shui)泥(ni)廠來說是一個(ge)挑戰(zhan)。

水泥廠通過優(you)化回(hui)轉窯系統(tong)的(de)(de)煅(duan)燒系統(tong)來控制火(huo)焰的(de)(de)形(xing)狀和適(shi)當(dang)的(de)(de)煅(duan)燒溫度以減(jian)(jian)少NOx。在(zai)不影響熟料(liao)質量(liang)(liang)的(de)(de)前提下，降(jiang)低窯尾主(zhu)排(pai)風扇(shan)的(de)(de)速度，減(jian)(jian)少系統(tong)的(de)(de)風耗，增(zeng)(zeng)加風量(liang)(liang)，盡可能降(jiang)低空氣過剩系數;適(shi)當(dang)減(jian)(jian)少窯中供給的(de)(de)煤(mei)(mei)量(liang)(liang)，增(zeng)(zeng)加供給分解(jie)爐的(de)(de)煤(mei)(mei)量(liang)(liang)，使(shi)NOx排(pai)放濃(nong)度控制在(zai)800mg/Nm3以下，降(jiang)低系統(tong)阻力。在(zai)確保脫硝效(xiao)率的(de)(de)同時(shi)，可以降(jiang)低熟料(liao)燃燒能耗，從(cong)而實現節能減(jian)(jian)排(pai)效(xiao)果。

3.3優化操作SNCR煙氣脫硝系統

為了滿足脫硝(xiao)(xiao)要求，水泥(ni)廠(chang)應仔細總結加濕(shi)塔(ta)的(de)操作(zuo)經驗(yan)，以(yi)處(chu)理窯廢氣。在SNCR煙氣脫硝(xiao)(xiao)設施中，前(qian)噴(pen)射系統配備(bei)8-16根(gen)(gen)噴(pen)槍（根(gen)(gen)據(ju)窯型(xing)確定），具有良好的(de)霧化效果和(he)抗堵塞功能。每個(ge)噴(pen)槍的(de)流量調節范圍為20至200L/h，為熟(shu)料生產線(xian)的(de)特性(xing)設定科學合理的(de)NH3/NOx摩爾比。采用(yong)濃度為20%氨水，脫硝(xiao)(xiao)效率高，運(yun)行成(cheng)本低，運(yun)輸和(he)儲存安(an)全性(xing)好，作(zuo)為還原(yuan)劑供應充足。通過PLC控(kong)制系統，SNCR運(yun)行參數(shu)顯示在中央控(kong)制操作(zuo)室的(de)計(ji)算機屏幕上，實(shi)現了實(shi)時監控(kong)的(de)目(mu)的(de)。根(gen)(gen)據(ju)在線(xian)監測數(shu)據(ju)自動(dong)控(kong)制氨噴(pen)射量，以(yi)確保(bao)控(kong)制NOx排放濃度和(he)氨泄漏。

3.4成功實施配套改造

根(gen)據原系統(tong)的需要，應該調(diao)整三次風(feng)進口面積和風(feng)速進爐;根(gen)據原系統(tong)的運(yun)行情況，調(diao)整沖(chong)裁點的位置，使原料(liao)沿分解爐錐(zhui)(zhui)體內部向下滑(hua)動(dong)，從而避免分解錐(zhui)(zhui)體內的不良現象。在(zai)上升煙道與分解爐錐(zhui)(zhui)度的連接(jie)處設計曲面升降臺(tai)，以防止材(cai)料(liao)坍(tan)塌。

四、結束語

近年來，中國的社會(hui)經濟不斷發展(zhan)(zhan)，也帶(dai)動了城市建筑(zhu)業的發展(zhan)(zhan)，市場對水泥(ni)的需求不斷增(zeng)加。在應(ying)用水泥(ni)脫硝(xiao)技(ji)術的過程中，人們必須(xu)全面分析脫硝(xiao)技(ji)術對環境(jing)的影響，然后采(cai)取有效(xiao)的對策。促進水泥(ni)生(sheng)產，減少環境(jing)污染和(he)危害，實現人與自然的和(he)諧(xie)發展(zhan)(zhan)。

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