水泥工業一直是我國大氣污染控制的重點,水泥工業大氣污染排放標準自1985年頒發之后,已經經歷了三次修訂,分別是在1996年、20 04年和2013年,最近一次修訂、頒布執行至今已有四年的時間。歷經三次修訂,水泥工業粉塵、氮氧化物、二氧化硫等的排放控制標準愈加嚴格,水泥工業對中國空氣質量的改善做了很大貢獻。

隨著氮氧化物排放限值的收緊,氮氧化物末端治理手段被廣泛采用,目前SNCR是主要的一種末端治理手段,據估計,絕大多數的水泥熟料生產線已經安裝SNCR脫硝裝置。
SNCR脫硝技術即選擇性非催化還原技術,是一種不用催化劑,在850~1 100℃的溫度范圍內,將含氨基的還原劑(如氨水,尿素溶液等)噴入爐內,將煙氣中的NOx還原脫除,生成氮氣和水的清潔脫硝技術。SNCR煙氣脫硝技術的脫硝效率一般為30%~60%。水泥企業目前幾乎全部采用氨水作為還原劑,其反應如下:
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
SNCR是一種煙氣脫硝的末端治理技術,水泥工業煙氣脫硝一般在窯尾分解爐的中下部(溫度約9 5 0℃)噴入濃度約2 0 %的氨水。氨水儲存罐的氨水經過過濾器后,通過氨水添加泵送入分解爐,出添加泵的溶液經過濾后進入流量調節閥和流量計,經計量的溶液進入噴嘴,在噴嘴內與壓縮空氣混合,霧化后噴入分解爐內。
中國水泥工業近年來在環保治理方面取得了巨大成就,氮氧化物減排成效顯著。

五年時間,水泥工業氮氧化物排放量減少了94.3萬噸,年均削減比例達11.78%,尤其自從2014年新修訂的大氣污染排放標準實施以來,年減排量均超過了20萬噸。不可否認的是,SNCR在水泥企業的廣泛應用,對于氮氧化物減排起了巨大作用。
| 3.1 污染轉移問題
水泥工業大氣污染排放標準2013版在2014年3月1日正式執行,水泥企業為滿足排放限值要求短時間內大量建設SNCR脫硝系統。SNCR脫硝系統主要用20%濃度的氨水作為還原劑,粗略估算水泥工業每年消耗純氨約130萬噸。生產氨水的合成氨行業本身屬于高耗能和重污染行業,世界上大約10%的能源用于生產合成氨;合成氨行業主要污染物排放包括:污水、廢氣、廢渣,合成氨工業的廢水排放量約為15億立方米,占化工行業廢水排放量的38.3%;COD排放量約為22.5萬噸,占化工行業COD排放量的35.4%;氨氮排放量約為9萬噸,占化工行業氨氮排放量的47.6%。水泥工業為治理氮氧化物排放消耗了大量氨水,而且在不斷收嚴的排放標準下,更增加了氨水的耗用量。在這個過程中實際上發生了污染轉移的情況,水泥工業利用氨水作還原劑實現氮氧化物減排,氨水制造業的合成氨工業又大量產生三廢的排放。因此需要高度重視跨行業污染轉移并通過LCA(生命周期評價)深入研究跨行業的環境影響評價問題,研發氮氧化物清潔治理技術。
| 3.2 氨的大量使用對工藝、裝備的影響
當前由于部分地區通過錯峰生產豁免、超低排放停窯豁免、環保稅優惠等政策對企業氮氧化物排放的強化管理,引導企業在氮氧化物減排上不斷降低排放限值。從好的方面講,企業主動研究、探索氮氧化物清潔生產和減排技術,積極應用各類技術促進氮氧化物治理與減排;另一方面,氮氧化物最終的減排和治理手段目前還是依靠SNCR脫硝系統的應用,為了滿足各類政策要求、達到較低的氮氧化物排放限值,多噴氨水就是各企業的主要選擇。,氨水作為還原劑,與氮氧化物反應需要一定的條件,過量噴入氨水并不能反應。過量氨水在水泥熟料生產系統中,會對生產設施、設備產生腐蝕,產生安全隱患;大量噴入氨水,對熟料生產能耗(包括煤耗、電耗)、回轉窯系統操作都有影響;過量氨水不能與氮氧化物反應,導致氨排放,尤其生料粉磨系統不運轉時,氨逃逸情況將更加凸顯。
當前水泥工業氮氧化物排放控制已經取得了極大的進展,SNCR脫硝系統在水泥工業得到廣泛應用,然而隨著各地氮氧化物排放限值的不斷加嚴,水泥行業在關注氮氧化物減排的同時應更加注意氨的污染排放,綜合考慮合成氨工業污染排放和水泥工業氮氧化物、氨排放的平衡問題,切忌按下葫蘆浮起瓢。因此各地方以及水泥企業自身不宜在氮氧化物排放限值上繼續加嚴控制,應在現有排放標準下,積極研發、應用新型清潔氮氧化物減排技術以逐步實現技術升級。
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