水泥窑废气硫硝逸放的影响因素及防治

亢进鹏/河北省保定市唐县冀东水泥有限责任公司

水泥窑废气硫硝逸放的影响因素及防治

亢进鹏/河北省保定市唐县冀东水泥有限责任公司

随着我国工业的持续发展，由氮氧化物等污染物引起的臭氧和细粒子污染问题日益突出，严重威胁着人民群众的身体健康。水泥作为价廉而可靠的建设材料，在现代社会中树立了极其牢固的地位，但水泥生产对资源和能源大量的消耗，同时也造成对环境严重的污染。下文简述了水泥生产对环境的影响，并分析了水泥窑废气硫硝逸放的影响因素及防治。

水泥窑；废气硫硝逸放；影响因素；防治

1.引言

水泥工业是我国国民经济的重要组成部分，但水泥工业在为人类文明作出巨大贡献的同时，也存在不可健康持续发展的潜在因素。水泥生产中会产生大量污染环境的废气，主要有CO2、SO2和NOx，尤其NOX更成为破坏臭氧及带来酸雨的主要污染物，近年来也更受环保单位所重视。基于此，本文就水泥窑废气硫硝逸放的影响因素及防治展开了探究。

2.水泥生产对环境的影响

水泥作为价廉而可靠的建设材料，在现代社会中树立了极其牢固的地位，但水泥生产对资源和能源大量的消耗，同时也造成对环境严重的污染。水泥生产中会产生大量污染环境的废气，主要有CO2、SO2和NOx。废气CO2的危害主要是产生温室气体效应，引发全球变暖，冰川融化，海平面上升，破坏地球总体生态平衡。而SO2含量的严重超标，会形成大面积的酸雨，SO2造成了目前全国酸雨区面积占国土总面积的30%以上;另一方面，SO2会对人体的健康造成一定的危害，当人体吸入过量的SO2后，会导致肺组织中的三磷酸腺昔含量显著下降，糖分解酶活性增加，使蛋白质和酶的代谢发生紊乱，影响机体生长发育，而且可以招致肺气肿和支气管哮喘等疾病。废气NOx的危害主要是诱发癌症和呼吸道疾病，严重地危害人体的健康，而且还会导致光化学效应，产生以硝酸型为主的酸雨。

3.水泥窑废气硫硝逸放的影响因素

3.1 废气NOx逸放的影响因素

原燃料氮的影响：煤，污泥原燃料中氮的存在形式对燃料型的NOx形成有很大影响，在相同实验条件及含氮量下，以吡咯型氮为主要存在形式的煤燃烧生成的燃料型NOx浓度最小，含氮五元杂环高温下较稳定，不易分解氧化生成NOx。污泥中的氮以氨基酸的形式存在，但其含挥发份氮较少，使其生成的燃料型NOx浓度要低。

钙的影响：CaO对煤中氮转化为燃料型NOx有明显的影响。在相同煤用量及加热条件下，在煤中加入CaO燃烧，烟气NOx的生成浓度大幅度提高。燃烧0.1g煤，在没有加入CaO的情况下，烟气NOx的生成浓度为24mg/m3，当分别加入0.2g，0.5gCaO后，NOx的生成浓度为56mg/m3，64mg/m3，烟气的生成浓度分别提高1.33.3%，166.6%。

煅烧水泥过程中硫的影响：在煅烧水泥熟料过程中，煤及生料中的含硫组分在分解炉及窑内高温氧化生成SO2，SO2的生成过程会对燃料中其它元素如氮元素氧化生成NOx有一定的影响。SO2对燃料型的NOx生成具有强烈的抑制作用，主要原因可以归结为SO2催化整合了O、H、OH等自由基，降低了自由基浓度，从而减弱了氮中间产物与自由基的反应，同时还有部分含硫物直接与含氮物质反应，减少了NOx的生成。

其它工艺参数影响：水泥窑煤料比较高，烧成温度较高，则水泥窑尾废气NOx排放浓度较高；水泥窑系统的氧气浓度较高，窑尾废气NOx排放浓度也较高；此两个参数对水泥预分解窑废气NOx排放的影响较为明显。而炉窑加煤比提高，仅对水泥窑废气NOx排放略有影响。

3.2 废气硫的影响因素

首先，水泥物料中硫的存在形式对煅烧过程SO2的逸放率有一定的差别，其中硫化亚铁的硫逸放率较低，硫酸钙的硫逸放率较高；其次，物料的硫含量对煅烧水泥过程中硫的逸放率有较大影响，硫含量越高，硫的逸放率也越高。水泥窑生料的硫含量越高，废气SO2的排放浓度越高；第三，当其他率值相同，硅酸率在2.0～2.5的范围内，煅烧水泥的过程中，硫的逸放率相差也不大，硅酸率为2.5的物料，硫的逸放率略高；最后，在物料的硫含量相近情况下，预分解窑废气SO2的排放浓度要低于机立窑。预分解窑废气SO2排放浓度较低重要的原因是其废气通过生料磨过程中，磨中的生料对SO2有冷凝吸附作用。

4.水泥窑废气硫硝的防治

4.1 SO2的防治

水泥生产中减少SO2排放有下列几种措施：更换原料；在生料磨内吸收；加消石灰——Ca（OH）2；设D-SOx旋风筒；设水洗塔等。目前我国水泥工业只是采用在生产过程中尽量减少SO2产生的方法。其中最简单有效的方法就是新型干法生产线选择合适的硫、碱比，同时采用窑磨一体机运行和袋式除尘器。

采用窑磨一体的废气处理方式，把窑尾废气引入生料粉磨系统。在生料磨内，由于物料受外力的作用，产生大量的新生界面，具有新生界面的CaCO3有很高的活性，在较低的温度下，能够吸收窑尾废气中的SO2；同时生料磨中，由于原料中水分的蒸发，有大量水蒸汽存在，加速了CaCO3吸收SO2的过程，把SO2转变成CaSO4，使窑尾废气中的20%～70%SO2固定下来。

由于袋除尘器的滤袋表面捕集的碱性物质与试图通过滤袋的SO2、NO2酸性物质结合成盐类，酸性气体的浓度可削减30%～60%。可见袋除尘器可成为治理水泥工业粉尘和有害气体的多功能设备。

4.2 NOx的防治

防治Nox的首要措施就是优化窑和分解炉的燃烧制度，保持适宜的火焰温度和形状，控制过剩空气量，确保喂料量和喂煤量均匀稳定，保障篦式冷却机运行良好，采用低NOx的喷煤管等。采取这些措施后，使NOx降到1000mg/m3以下是可能的。但是要执行修订后的新排放标准，同时考虑窑操作不正常情况，还需设置专门的脱氮措施。下面简单介绍一下氨还原脱氮法。

该方法的主要原理是NH3和OH-反应成NH2和H2O，NH3再与NO反应生成各种中间产物和分子氮、水等化合物，从而消除NO。此外，在还原性气氛条件下，由于存在CO、H2等还原性气体，在生料中存在的Fe2O3和Al2O3的催化作用下，可以将已被氧化生成的NOx还原成为无害的N2，从而大大降低了NOx排放。NOx的这一反应机理，为水泥窑降低NOx排放的措施指出了努力方向。

5.结论

水泥制造业是耗能、污染量大的行业，水在泥生产过程中不仅产生大量烟尘、粉尘，还生成二氧化硫、氮氧化物、氟化物、二氧化碳、一氧化碳等有害气体而污染大气。现阶段，水泥工业废气NOx，SO2的排放污染，已成为生态环保突出的问题。只有搞好环保，我国的水泥工业才能健康可持续发展，本文就水泥窑废气污染与防治的几个问题进行讨论。

[1]崔素萍，叶文娟，兰明章，王亚丽.水泥窑炉NO_X形成机理及处理技术[J].中国水泥，2010.

[2]杨正平，邢国梁.新型干法水泥窑氮氧化物脱除技术[J].中国水泥.2009.