氮氧化物VS“氨逃逸”！水泥行業(yè)超低排放沒(méi)有想象的美好！

　　這樣灰蒙蒙的天氣你是否習(xí)以為常？

　　霧霾，這個(gè)2013年的年度關(guān)鍵詞，自發(fā)布以來(lái)就緊抓人們視線，深深地刺痛著全社會(huì)的神經(jīng)，秋冬季的大氣污染也必定少不了它的出場(chǎng)。

　　為了加強(qiáng)大氣環(huán)境治理，近年來(lái)國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)不斷升級(jí)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。特別是今年，國(guó)內(nèi)不少省市相繼出臺(tái)差異化錯(cuò)峰生產(chǎn)計(jì)劃，滿足超低排放的水泥企業(yè)可以不用參加或減少錯(cuò)峰生產(chǎn)，水泥企業(yè)環(huán)保升級(jí)步伐大大加快。據(jù)中國(guó)水泥網(wǎng)報(bào)道，目前包括河南在內(nèi)的不少地區(qū)水泥企業(yè)均表示已經(jīng)完成超低排放改造。

　　然而，眾所周知，水泥行業(yè)三大污染物“粉塵、二氧化硫、氮氧化物”中，氮氧化物超低排放治理難度最大。目前氮氧化物治理主要分為“脫硝技改+SNCR”以及SCR兩種方案，其中SCR技術(shù)雖有國(guó)內(nèi)案例，但運(yùn)行時(shí)間尚不足一年，使用效果有待進(jìn)一步驗(yàn)證。故而，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有水泥企業(yè)多數(shù)采用“脫硝技改+SNCR”控制氮氧化物排放量，但是SNCR技術(shù)也存在一大弊端，就是筆者今天要提到的“氨逃逸”問(wèn)題。

　　不同于SCR（選擇性催化還原）技術(shù)90%以上的脫硝效率，SNCR（非選擇性催化還原）脫硝效率通常在40%-60%之間，氨逃逸問(wèn)題不可避免，而氨本身無(wú)論是生產(chǎn)還是排放到大氣中都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。另外，需要指出的是，在實(shí)現(xiàn)超低排放就可不用參加錯(cuò)峰生產(chǎn)的“誘惑”下，不排除部分水泥企業(yè)為了讓氮氧化物排放量達(dá)到超低排放要求，過(guò)量甚至大幅超量噴氨水的情況出現(xiàn)。如此不但造成巨大的資源浪費(fèi)，更會(huì)大大增加水泥廠氮氧化物治理過(guò)程中的“氨逃逸”問(wèn)題。

　　有意思的是，有消息稱，國(guó)內(nèi)北方某推行超低排放的省區(qū)，目前氨水用量大增，部分地區(qū)甚至出現(xiàn)斷貨局面，產(chǎn)生水泥行業(yè)與農(nóng)業(yè)爭(zhēng)氨的情況。若此傳言為真，筆者對(duì)于可能存在的片面追求氮氧化物超低排放，造成氨逃逸問(wèn)題表示擔(dān)憂。

　　那么，霧霾是如何形成的，它的危害有在哪些方面？水泥行業(yè)超潔凈排放在治理霧霾過(guò)程中扮演的是什么角色？除了氮氧化物，還有哪些忽視的因素值得咱們水泥人重視？接下來(lái)，筆者為大家一一解答，希望能夠引起相關(guān)部門重視，在制定超低排放政策的同時(shí)，還應(yīng)考慮水泥企業(yè)實(shí)施難度，并且真正重視起“氨逃逸”問(wèn)題，盡快出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水泥廠“氨逃逸”量提出限定指標(biāo)。

　　霧霾的成因及危害

　　霧霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物這三項(xiàng)組成，它們與霧氣結(jié)合在一起，讓天空瞬間變得陰沉灰暗。

　　霾粒子的分布比較均勻，而且灰霾粒子的尺度比較小，從0.001微米到10微米，平均直徑大約在1～2微米左右，肉眼看不到空中飄浮的顆粒物。由于灰塵、硫酸、硝酸等粒子組成的霾，其散射波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光比較多，因而霾看起來(lái)呈黃色或橙灰色。

　　霾的日變化一般不明顯。當(dāng)氣團(tuán)沒(méi)有大的變化，空氣團(tuán)較穩(wěn)定時(shí)，持續(xù)出現(xiàn)時(shí)間較長(zhǎng)，有時(shí)可持續(xù)10天以上。霧霾、輕霧、沙塵暴、揚(yáng)沙、浮塵等天氣現(xiàn)象，都是因浮游在空中大量極微細(xì)的塵?；驘熈５扔绊懼率褂行侥芤?jiàn)度小于10KM。

　　霧霾天氣自古有之，刀耕火種和火山噴發(fā)等人類活動(dòng)或自然現(xiàn)象都可能導(dǎo)致霧霾天氣。不過(guò)在人類進(jìn)入化石燃料時(shí)代后，霧霾天氣才真正威脅到人類的生存環(huán)境和身體健康。急劇的工業(yè)化和城市化導(dǎo)致能源迅猛消耗、人口高度聚集、生態(tài)環(huán)境破壞，都為霧霾天氣的形成埋下伏筆。

　　霧霾天氣時(shí)，由于空氣質(zhì)量差，能見(jiàn)度低，容易引起交通阻塞，發(fā)生交通事故。其次，霧霾天氣對(duì)公路、鐵路、航空、航運(yùn)、供電系統(tǒng)、農(nóng)作物生長(zhǎng)等均產(chǎn)生重要影響。霧、霾會(huì)造成空氣質(zhì)量下降，影響生態(tài)環(huán)境，給人體健康帶來(lái)較大危害。對(duì)于支氣管哮喘、慢性支氣管炎、阻塞性肺氣腫和慢性阻塞性肺疾病等慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者，霧霾天氣可使病情急性發(fā)作或急性加重。如果長(zhǎng)期處于這種環(huán)境還會(huì)誘發(fā)肺癌。

　　霧霾問(wèn)題被忽視的“兇手”－－氨氣

　　霧霾的源頭多種多樣，比如汽車尾氣、工業(yè)排放、建筑揚(yáng)塵、垃圾焚燒，甚至火山噴發(fā)等等，霧霾天氣通常是多種污染源混合作用形成的，但各地區(qū)的霧霾天氣中，不同污染源的作用程度各有差異。

　　然而，這不是中國(guó)空氣污染答案的全部。

　　研究表明，還有一個(gè)重要污染源，一直被社會(huì)忽視，卻是中國(guó)空氣污染拼圖中極重要的一塊，更是PM2.5指數(shù)被持續(xù)推高的重要密碼--氨氣污染。

　　氨，NH3，無(wú)色氣體，惡臭，極易溶于水，是制造化肥、炸藥的重要原料。氨與酸反應(yīng)生成的銨鹽，其質(zhì)量濃度是科學(xué)家衡量氨對(duì)空氣以及PM2.5影響的方法之一。

　　最主要的兩種銨鹽--硫酸銨、硝酸銨，在PM2.5中的占比能有多高？多年從事PM2.5源解析研究的專家解釋：從全國(guó)平均水平來(lái)看，在輕污染天氣中，兩者的質(zhì)量濃度總和大約占PM2.5的20%以下，但在重污染天里，則劇升至40%以上。

　　更多學(xué)者的研究支持這一看法：重污染天氣中，硫酸銨、硝酸銨的質(zhì)量總和約占PM2.5的40%-60%，越嚴(yán)重的污染天氣，比例越高。

　　作為大氣中唯一的堿性氣體，氨氣可以同水及酸性物質(zhì)反應(yīng)。正是這種獨(dú)特的化學(xué)特性，使氨氣扮演了“壞空氣推手”的角色。對(duì)此，有專家表示，1體積水能溶解700體積的氨，這意味著當(dāng)大氣濕度增高時(shí)，氨更容易與水進(jìn)行反應(yīng)，水又吸收了二氧化硫和二氧化氮，變成液相的亞硫酸和亞硝酸。在合適的氧化反應(yīng)條件下，亞硫酸、亞硝酸就會(huì)轉(zhuǎn)化成硫酸、硝酸，與氨發(fā)生中和反應(yīng)，生成顆粒態(tài)的硫酸銨、硝酸銨，成為了PM2.5。

　　硫酸銨、硝酸銨等的形成，需要空氣中有足夠多的氨氣。問(wèn)題由此而生：中國(guó)空氣中大量的氨氣從何而來(lái)？

　　研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)區(qū)域氨氣排放源上升快、影響大，可能來(lái)源于近海養(yǎng)殖、畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)、汽車（三元催化過(guò)量）、工業(yè)脫硝（還原劑用氨水或尿素過(guò)量）等。我國(guó)在近20年時(shí)間里，一直是全球最大的氨排放國(guó)。

　　更嚴(yán)重的問(wèn)題在于，盡管中國(guó)近年開(kāi)始走上環(huán)境治理之路，但氨污染并不在治理之列。在我們所熟知的水泥行業(yè)，雖然對(duì)氮氧化物排放量提出了越來(lái)越嚴(yán)格的指標(biāo)，但是對(duì)脫除氮氧化物的主要原料－－－“氨水”造成的“氨逃逸”卻至今未出臺(tái)明確的標(biāo)準(zhǔn)，此問(wèn)題讓筆者甚是擔(dān)憂。

　　水泥行業(yè)的氮氧化物減排ＶＳ氨氣污染

　　由于對(duì)水泥窯燒成系統(tǒng)的研究還處在較為粗放的狀態(tài)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)對(duì)窯內(nèi)工況和氮氧化物的生成機(jī)理，仍然存在很多的不足。氮氧化物的來(lái)源是多方面的，影響因素眾多，在氮氧化物減排技術(shù)領(lǐng)域，現(xiàn)有主要技術(shù)包括SCR、SNCR、分級(jí)燃燒等方式。

　　SCR選擇性催化還原技術(shù)，是目前世界上的脫硝主打技術(shù)。以氨水或尿素為脫硝劑，在吸收塔內(nèi)的催化劑作用下作催化選擇吸收，脫硝率可達(dá)90%以上。

　　SNCR技術(shù)是利用分解爐內(nèi)合適的溫度空間（900℃～1 100℃），向其內(nèi)噴入氨水混合物，在此溫度下，氨（NH3）與煙氣中NOx反應(yīng)生成N2和H2O。脫硝率一般為40%-60%，氨水消耗量巨大，NH3的逃逸率較高，可達(dá)SCR的3倍以上。

　　當(dāng)前國(guó)內(nèi)水泥企業(yè)基本上已經(jīng)完成SNCR脫硝建設(shè)，該技術(shù)采用大量氨水作為氮氧化物還原劑，氨水在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過(guò)程中都極易造成泄露，對(duì)大氣環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染。

　　故而，當(dāng)前的水泥行業(yè)其實(shí)面臨一個(gè)相對(duì)矛盾的問(wèn)題，利用氨水脫硝可以減少氮氧化物排放量，但是“氨逃逸”問(wèn)題難以解決，且氨水的生產(chǎn)本身就是高耗能、高污染過(guò)程，運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用也會(huì)造成“氨逃逸”。

　　基于這樣的問(wèn)題，水泥企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)氨水運(yùn)輸、儲(chǔ)存的管理，同時(shí)提升氨水利用效率，減少“氨逃逸”。

　　氨逃逸將何去何從？

　　在當(dāng)前的環(huán)保形勢(shì)下，水泥企業(yè)降低污染物排放是外在環(huán)境的必然要求；同時(shí)，隨著水泥工業(yè)技術(shù)的迭代，更低的能耗和排放標(biāo)準(zhǔn)也是行業(yè)升級(jí)的必然趨勢(shì)。

　　對(duì)于水泥企業(yè)而言，從經(jīng)濟(jì)角度分析，SCR技術(shù)僅改造成本預(yù)期就高達(dá)3000萬(wàn)以上，另外還有催化劑的耗費(fèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于“SNCR+源頭治理”費(fèi)用。其次，在低氮燃燒和分級(jí)燃燒的基礎(chǔ)上，結(jié)合SNCR，在穩(wěn)定的窯況下部分企業(yè)也可滿足當(dāng)前的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)。綜合上述原因，目前國(guó)內(nèi)不少水泥企業(yè)選擇通過(guò)“SNCR+源頭治理”的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)降低氨氧化物排放的要求，但由此帶來(lái)的弊端則是，氨逃逸問(wèn)題可能加重。

　　為何在環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)苛的如今，氨氣污染尚未引起水泥企業(yè)的警覺(jué)？

　　一方面，標(biāo)準(zhǔn)缺失。水泥窯燒成系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)差距，以及工況環(huán)境，原燃料差異、治理難度差異甚至操作人員水平等因素都影響了氨逃逸量的不同，而目前國(guó)家以及地方政府也尚未出臺(tái)水泥行業(yè)氨逃逸量檢測(cè)的具體標(biāo)準(zhǔn)。

　　另一方面，據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，當(dāng)前不少水泥企業(yè)氨逃逸量在8mg/m3-10mg/m3之間，相對(duì)于粉塵、氮氧化物的大排放，氨逃逸似乎顯得有些“小兒科”，這或許也是水泥企業(yè)忽視它的原因之一。

　　但需要引起重視的是，在國(guó)家“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”、環(huán)保督察等一系列環(huán)保舉措不斷全面深化，超低排放成為行業(yè)大趨勢(shì)的背景下，水泥企業(yè)對(duì)待氨逃逸問(wèn)題應(yīng)提前布局，未雨綢繆。

　　首先，水泥企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)自身對(duì)于氨逃逸問(wèn)題的重視度，在氮氧化物減排方面，選擇合理有效的方式，譬如脫氮效率更高、氨逃逸率更低的SCR技術(shù)，而不是一昧地通過(guò)大量噴氨水的方式來(lái)達(dá)到“拆東墻補(bǔ)西墻”的效果。

　　其次，協(xié)會(huì)及行業(yè)龍頭企業(yè)應(yīng)起到引導(dǎo)作用，并建議相關(guān)部門出臺(tái)符合實(shí)際的氨逃逸檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，并將標(biāo)準(zhǔn)列入環(huán)?？己藯l目之一，通過(guò)對(duì)“氨逃逸”的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，降低氨污染問(wèn)題。

　　然后，通過(guò)水泥行業(yè)的整體努力，將氨氣污染上升至國(guó)家大氣污染治理的高度，推動(dòng)我國(guó)大氣污染邁入一個(gè)全新臺(tái)階，這不僅是改善行業(yè)面貌的重要舉措，也是治理“霧霾”，還子孫后代一片藍(lán)天白云的必由之路。

　　最后，筆者要指出的是，氮氧化物超低排放固然值得推廣，但是背后隱藏的風(fēng)險(xiǎn)更應(yīng)注意，本著實(shí)事求是的態(tài)度，業(yè)內(nèi)及相關(guān)部門應(yīng)該將解決“氨逃逸”問(wèn)題提上議事日程了。