水泥業(yè)脫硝工藝初探

郝曉娟 韓紅彪

摘要：目前水泥業(yè)在我國(guó)已成為氮氧化物排放的三大來(lái)源之一，其氮氧化物排放量?jī)H次于火電和機(jī)動(dòng)車；國(guó)家也在積極倡導(dǎo)水泥業(yè)的節(jié)能減排，因此，水泥業(yè)的脫硝勢(shì)在必行。本文針對(duì)當(dāng)前我國(guó)水泥業(yè)脫硝的現(xiàn)狀以及具體脫硝工藝進(jìn)行探究分析，結(jié)合現(xiàn)狀優(yōu)化水泥業(yè)脫硝方案并提出一些合理化建議。

關(guān)鍵詞：水泥行業(yè) 氮氧化物 脫硝工藝 設(shè)計(jì)研究

0 引言

目前我國(guó)的水泥業(yè)生產(chǎn)工藝主要以新型干法為主，該生產(chǎn)工藝在產(chǎn)品品質(zhì)、生產(chǎn)自動(dòng)化、低消耗等方面都相對(duì)較好，但是對(duì)于氮氧化物的排放，沒有太好的辦法，因此需進(jìn)行脫硝工藝設(shè)計(jì)，減少氮氧化物排放。在“十二五規(guī)劃”期間我國(guó)將氮氧化物列為新增減排指標(biāo)之一，國(guó)家也在積極倡導(dǎo)節(jié)能減排，可霧霾、酸雨問題仍屢見不鮮，因此有必要對(duì)水泥業(yè)的脫硝進(jìn)行研究。

1 當(dāng)前我國(guó)水泥業(yè)脫硝的發(fā)展現(xiàn)狀及問題

自2004年我國(guó)首次開展水泥業(yè)煙氣脫硝工作以來(lái)，已有九年時(shí)間，在水泥脫硝、節(jié)能減排等方面取得了一定進(jìn)步，一些脫硝工藝如：SCR（選擇性催化還原法）、SNCR（選擇性非催化還原法）也在一些省市地區(qū)推廣使用，[1]但目前我國(guó)水泥業(yè)的脫硝工作依舊處于探索階段，很多脫硝技術(shù)不夠成熟，脫硝效率低、成本高，并且很多流于形式，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)保障措施不完善等多方問題突出，致使預(yù)期效果沒有完全實(shí)現(xiàn)。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 政策措施不充分，資金投入力度不夠

雖然中央和地方政府采取了一定的扶持和鼓勵(lì)政策，設(shè)立一定的專項(xiàng)資金來(lái)促進(jìn)水泥業(yè)脫硝工程治理，但面對(duì)長(zhǎng)期以來(lái)的弊病，這些輔助保障措施只是杯水車薪，很難從根本上保證水泥業(yè)脫硝的健康持續(xù)發(fā)展。

1.2 缺乏統(tǒng)一的排放標(biāo)準(zhǔn)及脫硝規(guī)范

中央政府出臺(tái)的《“十二五”降氮脫硝工作的意見》和工信部頒布的《水泥行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》以及《關(guān)于水泥工業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見》等規(guī)范都是宏觀上給予一定政策引導(dǎo)，各個(gè)地方政府根據(jù)自身情況制定目標(biāo)。[2]這致使不同地方脫硝標(biāo)準(zhǔn)不同，不僅誘發(fā)了水泥企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)不公平，而且無(wú)形中增加了加強(qiáng)水泥業(yè)脫硝改進(jìn)難度。很多情況下，對(duì)水泥業(yè)脫硝要求也流于形式，很難有效地實(shí)際進(jìn)行。

1.3 對(duì)水泥脫硝先進(jìn)企業(yè)補(bǔ)償不足

水泥企業(yè)實(shí)施脫氮改造后，無(wú)形中會(huì)增加生產(chǎn)成本，如不對(duì)這些企業(yè)進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)助無(wú)形中使這些企業(yè)在與不脫硝企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中處于劣勢(shì)，這不僅打擊了水泥脫硝企業(yè)的積極性，同時(shí)不能為其他企業(yè)樹立標(biāo)榜作用。而現(xiàn)實(shí)中對(duì)水泥企業(yè)的優(yōu)惠補(bǔ)償很大程度是稅收優(yōu)惠，或是口頭獎(jiǎng)勵(lì)，使水泥企業(yè)表面脫硝，實(shí)際走回原來(lái)老路。

2 當(dāng)前我國(guó)水泥業(yè)脫硝工藝及技術(shù)對(duì)比分析

相比國(guó)外，我國(guó)在水泥業(yè)脫硝技術(shù)方面起步較晚；目前水泥業(yè)對(duì)氮氧化物控制技術(shù)主要是通過(guò)工藝控制和末端治理來(lái)實(shí)現(xiàn)。工藝控制技術(shù)主要有低氮燃燒技術(shù)和分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)；末端治理技術(shù)主要有SNCR（選擇性非催化還原技術(shù)）和SCR（選擇性催化還原技術(shù)），這是較有效減排氮氧化物的措施，SCR、SNCR已在一些省市地區(qū)進(jìn)行推廣使用。除此之外國(guó)外其他一些先進(jìn)技術(shù)如：活性炭還原法微生物氧化脫硝技術(shù)等還未在我國(guó)應(yīng)用。

2.1 低氮燃燒技術(shù)

低氮燃燒技術(shù)是通過(guò)還原燃燒區(qū)生成的H2、CH4、CO等還原性氣體與水泥生成過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物進(jìn)行化學(xué)還原反應(yīng)，使氮氧化物還原為N2等無(wú)污染性排放物，從而起到脫硝作用，這種脫硝技術(shù)對(duì)反應(yīng)條件及燃燒設(shè)備要求都比較高；且這種技術(shù)脫硝效率一般在10%到20%之間，此方法成本較少，適合中小型水泥企業(yè)，但其對(duì)氮氧化物脫硝不充分，需要進(jìn)一步脫硝。

2.2 選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）

選擇性非催化還原技術(shù)是通過(guò)向水泥燃燒爐內(nèi)加入尿素或氨，進(jìn)而和爐內(nèi)氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，將氮氧化物還原成氮?dú)夂退?。[3]添加一定濃度的尿素或氨可以有效實(shí)現(xiàn)脫硝，脫硝率一般可到40%-50%。影響該技術(shù)脫硝效率的因素主要有溫度、還原劑的均勻狀況以及反應(yīng)時(shí)間等，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明低溫有利于脫硝，但反應(yīng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，這種技術(shù)成本相對(duì)適中。

2.3 選擇性催化還原技術(shù)（SCR）

雖然選擇性非催化還原技術(shù)能夠有效的實(shí)現(xiàn)脫硝，但要想更加安全可靠地實(shí)現(xiàn)脫硝需要采用選擇性催化還原技術(shù)。[4]選擇性催化還原技術(shù)除了向水泥燃燒爐內(nèi)加入氨同時(shí)還需加入適當(dāng)?shù)拟伝趸C做催化劑來(lái)促進(jìn)氧化還原反應(yīng)，脫硝效率最高能達(dá)到70%-90%。但由于選擇性催化還原技術(shù)復(fù)雜并且催化劑量大，綜合成本較高。因此，目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用不成熟。

3 水泥業(yè)脫硝工藝改進(jìn)及措施

3.1 水泥脫硝技術(shù)的選擇

通過(guò)實(shí)際調(diào)查和大量實(shí)例研究發(fā)現(xiàn)，采用低氮燃燒技術(shù)改造水泥公司脫硝設(shè)施運(yùn)行不穩(wěn)定，效率不明顯，脫硝效率約10%-15%，而采用選擇性非催化還原技術(shù)，脫硝設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定性較好，脫硝效果較好，脫硝效率可達(dá)60%以上。[5]根據(jù)當(dāng)下實(shí)際情況以及國(guó)家有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，建議現(xiàn)有2000-4000噸/日和4000噸/日以上的水泥生產(chǎn)線均采用選擇性非催化還原技術(shù)或低氮燃燒技術(shù)改造+選擇性非催化還原技術(shù)。

3.2 高度重視水泥業(yè)脫硝工程建設(shè)

通過(guò)實(shí)際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下水泥行業(yè)脫銷進(jìn)程緩慢的主要原因是技術(shù)及資金問題。因此，國(guó)家需要在這兩方面給予大力支持，在技術(shù)方面通過(guò)組織專家開展課程講解及對(duì)企業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)；在資金方面提供免息貸款或直接資金支持來(lái)促進(jìn)水泥企業(yè)脫硝工藝改進(jìn)，最終建立水泥脫硝示范工程，起到一定標(biāo)榜作用。

3.3 制定相關(guān)激勵(lì)政策，提高企業(yè)積極性

污染減排是約束性指標(biāo)，在現(xiàn)行減排責(zé)任體制中，地方各級(jí)人民政府對(duì)本行政區(qū)域污染減排工作負(fù)總責(zé)，政府主要領(lǐng)導(dǎo)是第一責(zé)任人。污染減排主體是企業(yè)，企業(yè)應(yīng)責(zé)無(wú)旁貸地將污染減排當(dāng)作首要社會(huì)責(zé)任。污染減排是中央政府從經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局出發(fā)做出的重大戰(zhàn)略決策，企業(yè)只有將減排作為首要的社會(huì)責(zé)任并自覺履行，才能減少對(duì)環(huán)境的污染。[6]

中央及各級(jí)地方政府要做好引導(dǎo)作用，同時(shí)為水泥企業(yè)脫硝提供最大支持，不論是政策型優(yōu)惠還是資金支持都要切實(shí)讓水泥脫硝企業(yè)有動(dòng)力，而不是支持和鼓勵(lì)徒于形式；另外，要制定相關(guān)激勵(lì)政策，不僅要調(diào)動(dòng)水泥企業(yè)脫硝改進(jìn)的積極性，同時(shí)也要讓他們?cè)诿撓踹^(guò)程中真正受到實(shí)惠，這樣才能實(shí)現(xiàn)水泥業(yè)脫銷的長(zhǎng)久轉(zhuǎn)變。[7]

3.4 加強(qiáng)脫硝設(shè)施運(yùn)行管理，發(fā)揮減排效益

制定水泥脫硝設(shè)施運(yùn)行管理具體辦法，以規(guī)范水泥企業(yè)脫硝設(shè)施運(yùn)行，充分發(fā)揮減排效益。做好相關(guān)備案工作，同時(shí)需要加強(qiáng)日常監(jiān)管，定期巡查。對(duì)不符合脫硝要求的企業(yè)以及相關(guān)生產(chǎn)線進(jìn)行清查，真正做到用法律制度，政府監(jiān)管來(lái)督促水泥企業(yè)脫硝的轉(zhuǎn)變。[8]另外，要加強(qiáng)應(yīng)急與事故處理。需暫停運(yùn)行部分設(shè)施，導(dǎo)致脫硝能力明顯下降的，必須提前向當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門書面申請(qǐng)，在獲得批準(zhǔn)后方可實(shí)施。各市環(huán)保部門應(yīng)加強(qiáng)項(xiàng)目監(jiān)管，督促各有關(guān)企業(yè)按要求完成工程建設(shè)并投入運(yùn)行，發(fā)揮減排效益。[9]

4 結(jié)論

隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，不僅使對(duì)水泥的需求增加，同時(shí)對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求也日益提高，因此切實(shí)需要減少氮氧化物的排放，逐步改進(jìn)水泥業(yè)脫硝技藝。不論是國(guó)家還是企業(yè)、社會(huì)都需做出應(yīng)盡努力，為節(jié)能減排擔(dān)負(fù)應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù)；尤其國(guó)家需進(jìn)一步完善政策措施，加大財(cái)政支持力度，通過(guò)完善的市場(chǎng)保障機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)脫硝改進(jìn)的補(bǔ)償。同時(shí)企業(yè)也應(yīng)積極研發(fā)新技術(shù)，提高積極性、選擇合理的脫硝技術(shù)，從而真正減少氮氧化物的排放，減少環(huán)境污染，保證人類健康。

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作者簡(jiǎn)介：

郝曉娟（1981-），女，河南平頂山人，項(xiàng)目經(jīng)理，助理經(jīng)濟(jì)師，研究方向：水泥脫硝。