氨作為一種脫硝劑被廣泛應(yīng)用在水泥、火電、鋼鐵等行業(yè)的氮氧化物治理中。同時(shí)，氨也是一種危險(xiǎn)化學(xué)品，其對環(huán)境、員工健康、生產(chǎn)安全都有著不小的危害。本文向大家介紹一種可廣泛應(yīng)用在水泥、火電、鋼鐵等行業(yè)無氨脫硝的新工藝喜多（SIOD）離子發(fā)生器，以及它的工藝原理、技術(shù)優(yōu)勢和煙氣應(yīng)用的案例。

1.1我國水泥行業(yè)市場情況及特點(diǎn)

中國是水泥生產(chǎn)大國，由于需求增長，供給緊張，2019年水泥行情再創(chuàng)新高，據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，水泥行業(yè)全國整年利潤1867億，同比增長19.6%，全國水泥產(chǎn)量達(dá)到23.5億噸，同比增長6.1%，是近5年以來增長最快的一年。

圖1-1 我國近五年水泥產(chǎn)量

水泥生產(chǎn)過程中的水泥煅燒系統(tǒng)是最重要的大氣污染物排放源，其尾氣量占全廠廢氣量70％左右，產(chǎn)生的污染物除有大量粉塵外，還生成二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NO_X)、氟化物、二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)等有害氣體和汞及其化合物。水泥行業(yè)又是繼電力、鋼鐵之后的NO_X第三大排放源，年排放量在200萬噸左右，約占全國NOX排放總量的10%，是造成環(huán)境污染的主要元兇之一。

1.2我國水泥行業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)及政策

1.2.1國家及地方現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)及政策（單位：mg/m³）

表1-1國家及地方現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)及政策

1.2.2地方超低排放標(biāo)準(zhǔn)及政策（單位：mg/m³）

以河南為例，2019年7月29日，河南省生態(tài)環(huán)境廳發(fā)布關(guān)于《水泥行業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿。根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，到2021年，所有位于河南省省轄市建成區(qū)的水泥工業(yè)企業(yè)的所有生產(chǎn)工序，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物分別執(zhí)行10 mg/m³、35 mg/m³、50 mg/m³的排放限值。

圖1-2地方超低排放標(biāo)準(zhǔn)及政策

1.3水泥行業(yè)煙氣治理現(xiàn)狀

隨著水泥行業(yè)排放政策趨緊，很多水泥企業(yè)因?yàn)镹O_X排放不達(dá)標(biāo)被迫錯(cuò)峰生產(chǎn)或停產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)損失巨大。水泥企業(yè)大氣污染物排放治理熱情高漲，力度也在持續(xù)加大。

水泥工業(yè)二氧化硫排放在全國排放量中占比一直較低，窯尾煙氣中二氧化硫的排放濃度一般為10mg／Nm³以內(nèi)，目前市場上多種脫硫工藝比較成熟，二氧化硫排放很容易達(dá)到超凈水平。氮氧化物和氨逃逸則成為水泥行業(yè)的治理重點(diǎn)與難點(diǎn)。

1.3.1水泥行業(yè)NO_X來源

水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的NOX主要成分為NO和NO₂(NO約占95%)，其來源主要有兩個(gè)：在溫度區(qū)間為500℃~1 500℃時(shí)，分解爐和回轉(zhuǎn)窯中產(chǎn)生燃料型NO_X，大約占全部NOX 的75％~95％ ；溫度＞1 200℃時(shí)在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)生成熱力型NO_X。

1.3.2水泥行業(yè)脫硝技術(shù)應(yīng)用情況

水泥生產(chǎn)過程中窯尾段會產(chǎn)生大量煙氣，這些煙氣具有溫度高、濕度大、NO_X含量高等特點(diǎn)。目前在水泥行業(yè)NO_X末端治理技術(shù)主要有SNCR、SNCR+SCR兩種工藝路線。

1.3.2.1 窯爐低氮燃燒+SNCR技術(shù)

SNCR技術(shù)是目前水泥行業(yè)最成熟、采用最多的末端治理技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)就是投資少、裝置簡單、過程中無需使用催化劑，但是它也有自己的不足，其脫除效率較低、對煙氣溫度的要求高、氣凝膠設(shè)備容易造成腐蝕、無法實(shí)現(xiàn)NOX的超低排放、并且在SNCR系統(tǒng)中，氨的噴入量很大，造成下游氨的濃度非常高以至于產(chǎn)生氨逃逸的現(xiàn)象，直接導(dǎo)致了二次污染。

1.3.2.2 SNCR+電除塵+SCR技術(shù)

SCR技術(shù)是國外同行借鑒傳統(tǒng)脫硝工藝的基礎(chǔ)上提出來的，優(yōu)點(diǎn)是脫硝的效率高、對煙溫的要求低、并且可以實(shí)現(xiàn)NO_X的超低排放；但是其投資成本卻很高，因需要在原有的SNCR系統(tǒng)上增加除塵系統(tǒng)、SCR系統(tǒng)，另外，由于煙氣中含有堿金屬、重金屬，還可導(dǎo)致催化劑中毒，從而影響系統(tǒng)的脫硝效率，并且目前該技術(shù)所使用的催化劑能否在水泥行業(yè)中長期穩(wěn)定運(yùn)行，還有待考察。

上述兩種技術(shù)路線都有一個(gè)通病，那就是會大量噴入氨，易發(fā)生氨逃逸情況。水泥企業(yè)為了讓原有的脫硝裝置能夠達(dá)到超低排放指標(biāo)，往往采用過量噴氨或者多級噴氨的方式治理氮氧化物，結(jié)果導(dǎo)致大量的氨逃逸。逃逸的氨對環(huán)境和健康危害都十分巨大，且氨的制備與存儲屬于高風(fēng)險(xiǎn)、高能耗、高污染的過程，需要遠(yuǎn)離人口稠密區(qū)與生產(chǎn)區(qū)。

氨可對水體、土壤和大氣造成嚴(yán)重污染，屬第2.3類易燃易爆的有毒氣體。低濃度氨對粘膜有刺激作用，高濃度可造成組織溶解壞死。急性中毒：輕度者出現(xiàn)流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽、咯痰等；嚴(yán)重者可發(fā)生中毒性肺水腫，或有呼吸窘迫綜合征，患者劇烈咳嗽、咯大量粉紅色泡沫痰、呼吸窘迫、譫妄、昏迷、休克等。亦可發(fā)生喉頭水腫或支氣管粘膜壞死脫落窒息。高濃度氨還可引起反射性呼吸停止，液氨可致眼灼傷、皮膚灼傷等。

過噴的氨水對環(huán)境也有著巨大的負(fù)面影響。有資料顯示，我國氨的年排放約為1000萬噸左右，超過歐洲與美國氨排放的總和。氨氣成為大氣環(huán)境中含量最為豐富的堿性氣體，與SO₂轉(zhuǎn)化形成的硫酸和NO_X轉(zhuǎn)化形成的硝酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸銨與硝酸銨二次無機(jī)顆粒物。硫酸鹽、硝酸鹽及銨鹽約占PM2.5年均濃度的30%左右, 但在重污染過程中硫酸鹽、硝酸鹽及銨鹽合計(jì)占PM2.5年均濃度的比例高達(dá)60%以上，是重污染天氣二次無機(jī)顆粒物爆發(fā)式增長的重要前體物。PM2.5是構(gòu)成霧霾的主要成分，因此，氨是造成霧霾的重要因素，氨逃逸引發(fā)了嚴(yán)重的霧霾問題。

由上可見，針對水泥行業(yè)NO_X的治理，現(xiàn)急需一種既能實(shí)現(xiàn)超低排放又能實(shí)現(xiàn)無氨脫硝的技術(shù)路線。

2一種新型無氨脫硝治理工藝：喜多(SIOD)離子發(fā)生器脫硝工藝

圖2-1 喜多（SIOD）離子發(fā)生器

圖2-2 離子發(fā)生器作為脫硝發(fā)生器入選鋼協(xié)團(tuán)標(biāo)文件

2.1喜多（SIOD）離子發(fā)生器脫硝技術(shù)原理及工藝

2.1.1 技術(shù)原理

喜多（SIOD）離子發(fā)生器作為脫硝的核心技術(shù)，是中晶環(huán)境獨(dú)立開發(fā)具有多項(xiàng)自主知識產(chǎn)權(quán)的工藝技術(shù)，具有效率高、運(yùn)行可靠、占地面積小可靈活布置、可與高濃度SO2煙氣和其他脫硫工藝結(jié)合共同脫硫脫硝等特點(diǎn)。相比SNCR和SNCR+SCR技術(shù)而言，本工藝路線是一種可實(shí)現(xiàn)無氨脫硝的技術(shù)，同時(shí)它可脫除多種污染物，是在現(xiàn)有水泥生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，最大限度的利用現(xiàn)有