浅析水泥行业中氮氧化物的减排
摘 要：水泥行业的氮氧化物的排放量已经成为火力发电、汽车尾气的第三大户。鉴于氮氧化物具有活性高、氧化性强等特点，已成为我国环境污染的关键污染物。本文对氮氧化物的减排技术进行了深入的分析。
关键词：水泥行业 氮氧化物 减排
中图分类号：X781 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（c）-0155-01
我国是世界上最大的水泥生产国，氮氧化物的排放量已经成为火力发电、汽车尾气的第三大户。氮氧化物具有活性高、氧化性强等特点，是造成我国环境污染的关键污染物。因此，找出水泥行业中氮氧化物产生的途径，探究氮氧化物的减排方式具有极其重要的意义。
1 氮氧化物产生的原因分析
在水泥熟料的煅烧过程中所产生的大量的氮氧化物主要包括一氧化氮和二氧化氮，其中一氧化氮约在90%以上。根据其来源的不同，大体上可以分成三类：（1）热力型氮氧化物，当水泥坏砖窑中的温度大于1400 ℃时，燃烧空气中的氧气就会与氮气进行反应，生产氮氧化物，而且生成量随温度的增加以指数的形式增加。该类型的氮氧化物约占总量的20%左右；（2）瞬时型氮氧化物，燃料中的碳氢化合物在浓度较高的区域所产生的烃与空气中的氮气分子发生反应，瞬时形成的氮氧化物；（3）燃料型氮氧化物，是指燃料中的氮化合物在燃烧的过过场中先发生热分解继而有继续氧化成氮氧化物，此时的产物主要是一氧化氮。由于氮原子的结合能较小，在较低的温度下就可以产生较多的氮氧化物，以此种方式产生氮氧化物约占总量的80%左右。
2 氮氧化物的减排技术
针对氮氧化物产生途径的分析，可以从三个方面来采取措施，加强对氮氧化物的减排：一是在烧成过程中减少氮氧化物的产生；二是在燃烧过程中还原一部分氮氧化物；三是在废气中还原大部分氮氧化物。
2.1 优化工况
通过对部分水泥窑的检测结果发现，操作管理水平较高的水泥窑其氮氧化物的排放都相对较低，基本可以达到800 mg/Nm3以下，甚至可以达到700 mg/Nm3以下；相反管理较差的水泥窑氮氧化物的排放浓度就相对较高，个别可以达到1600 mg/Nm3。究其原因是减小了煅烧的峰值。因此，在实际生产过程中，首先要对所用原燃料进行详细的成分和性能分析，严格每道工序的管理质量，对窑系统的操作参数进行优化，调整到稳定的优化状态，减少氧化物的排放
2.2 降低烧成温度
通过前面的分析，我们知道氮氧化物的形成与烧成温度具有很大的关系，当燃烧温度在1550 ℃～1900 ℃区间时，氮氧化物的生成量以指数的形式急剧上升，特别是在1750 ℃后，几乎呈现出直线上升的趋势。同时水泥窑的火焰温度峰值也出现在这个区域。
因此，若要降低氮氧化物的生成量，就要严格的控制好火焰的温度，当然是温度越低越好。若要同时满足降低火焰温度又要保证熟料的烧成，就必须要降低熟料的烧成温度，具体措施：一是优化配料方案，在保证质量的前提下，适当提高生料的易燃性；二是在物料中加入一定的矿化剂，降低物料的共沸点，从而达到降低烧成温度的目的。
2.3 设备技术分析
与降低氮氧化物相关性较大的设备主要是窑头燃烧器，目前市场上主要有低氮燃烧、低氧燃烧、浓淡偏差燃烧、烟气再循环燃烧、代替燃料燃烧等等。
当前对于窑头燃烧器的升级改造，主要是通过采用大推力、低风量、火焰细但不长的燃烧器，其目的是通过低氧、低氮控制高温的方式实现减少氮氧化物的生成。实现低氧燃烧的方法是将煤粉的通道设置在轴流风和旋流风两层通道以内，且不再设置旋流风，使得煤粉负极在火焰的中心区域，形成燃料的密集形火焰。所谓的底氮氧化物燃烧器是指在燃烧的过程中利用CO还原部分的氮氧化物，或者加入代替燃料来控制火焰的峰值。
除了上述方法外，还可以采用烟气再循环技术，如用窑尾废气作为煤风使用，很好的实现了低氧、低氮、增加还原气氛，同时还很好的控制了火焰的峰值。
2.4 分级燃烧
分级燃烧就是根据燃烧温度或者气氛的不同进行分级，在不同的部位燃烧，以现实减少氮氧化物的目的。温度分级法是把不需要高温烧成的气体在窑头以外进行燃烧，以减少氮氧化物的生产，窑外分解就是利用的这种技术；按气氛分级就是先将分解炉分成主还原区、弱还原区、若还原区几个部分。把在高温区形成的氮氧化物在还原气氛中进行还原，然后再在富氧气氛中把窑外煤燃尽。该技术如果使用合理，一般可以降低氮氧化物的排放量30%～50%。
2.5 选择性非催化还原技术和选择性催化还原技术
这两种技术都采用了氨基还原氮氧化物的技术，常用的还原剂有氨、尿素。其区别在于SNCR技术不用催化剂二SCR使用了催化剂，所以，SNCR的还原温度要求较高，需要在950 ℃～1050 ℃的高温区域进行，而SCR的反应温度则降到了300 ℃～450 ℃，因此脱硝效果也得到了极大的提高。
虽然效果较好，但投入也较大，特别是一次性投入和催化剂的投入，也在一定程度上影响了该项技术的普遍推广。
随着对氮氧化物污染重视的不断提高，对排污技术的不断研究，氮氧化物的减排必定会取得完美的成绩。
参考文献
[1]郝晓波.水泥行业当氧化物减排探讨[J].中国水泥，2012，4：53-56