[发明专利]利用处置污泥来降低氮氧化物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处置污泥的方法，具体涉及一种利用处置污泥来降低水泥窑尾气中的氮氧化物的方法。

背景技术

氮氧化物在大气中主要是以一氧化氮和二氧化氮平衡共存。氮氧化物会引起多种呼吸道疾病，是形成光化学烟雾的主要污染物，也是形成酸雨的主要酸性物质之一。二氧化硫和氮氧化物还能形成无机盐的细颗粒物，加重空气中的细颗粒物污染。而水泥企业已经成为继火力发电，汽车尾气之后的第三大氮氧化物排放大户。目前，我国拥有水泥企业近5000家，产量已连续多年位居世界首位。2010年全国累计水泥总产量18.7亿吨，排放氮氧化物207万吨，占全国工业排放总量的17％，控制和治理氮氧化物污染已迫在眉睫。

根据GB4915-2004的相关规定，水泥企业氮氧化物(以NO₂计)，排放浓度上限为800mg/m²(标)。目前国内运行的新型干法水泥窑氮氧化物排放浓度尚缺乏系统的统计数据，根据一些不完全的监测数据显示，大约在800mg/Nm³～1600mg/Nm³左右。

在我国新型干法水泥回转窑上常用的氮氧化物控制技术：一是优化窑和分解炉的燃烧制度；二是改变配料方案，掺用矿化剂以求降低熟料烧成温度和时间，改进熟料易烧性；三是采用低氮燃烧器；四是在窑尾分解炉和管道中的阶段燃烧技术。从目前我国水泥工业氮氧化物控制技术的使用情况来看，除一些水泥窑采用了低氮燃烧器设计，以及部分新型干法窑通过控制分解炉产生还原性气氛削减氮氧化物排放外，基本未采取任何控制措施。

随着国家将氮氧化物的削减正式提上日程，环境保护部相关负责人曾在此之前表示，要对水泥行业实行氮氧化物总量控制。未来，环境保护部将把氮氧化物作为批准新建项目的前置条件，新建项目必须安装高效脱硝装置；大规模地推行干法水泥脱硝改造。为鼓励企业脱硝，本着保本微利的原则，环境保护部将会同有关部门出台脱硝优惠电价政策，实行节能减排发电调度。

国内外应用和正在研究开发的一些烟气氮氧化物脱除技术，其中包括选择性催化还原法、选择性非催化还原法、等离子体活化法、生物法以及微波法等，低NOx燃烧技术主要包括：优化窑和分解炉的燃烧制度，维持窑系统运行的稳定；改变配料方案，掺用矿化剂降低熟料烧成温度和时间，改进生料易烧性；采用低NOx燃烧器、低NOx分解炉等先进设备；在窑尾分解炉和管道中的阶段燃烧技术等技术。目前应用较多的是选择性催化还原法(SCR)，选择性非催化还原法(SNCR)，低NOx燃烧器，分解炉分级燃烧技术。电子束或电晕放电法成本较高，生物法、微波法等正处于试验阶段，但前景较广阔。

选择性催化还原(SCR)是最早实现工业化应用的氮氧化物脱除技术，其过程要求严格控制NH₃/NO比率。SCR脱氮原理是利用NH₃和催化剂(铁、钒、铬、钴或钼等碱金属)在温度为200～450℃时将NOx还原为N₂。NH₃具有选择性，只与NOx发生反应，基本上不与O₂反应，所以称为选择性催化还原脱氮。SCR技术的脱氮率能达到90％以上。目前该技术已在日本、德国、北欧等国家的燃煤电厂广泛应用目前已达500余家(包括发电厂和其他工业部门)。德国于20世纪80年代引进SCR技术，并规定发电量50MW以上的电厂必须配备SCR系统，其火力发电厂的烟气脱氮装置中SCR大约占95％。

与SCR法相比，选择性非催化还原法(SNCR)除不用催化剂外，基本原理和化学反应基本相同。SNCR法通过在烟道气中产生的氨自由基与NOx反应，以去除NOx。因没有催化剂作用，反应所需温度较高(900～1200℃)，温度控制是关键，以免氨被氧化成氮氧化物。该法的优点是不需催化剂，投资较SCR法小(投资费用15美元/Kw)。但氨液消耗量大，NOx的脱除率也不高。日本部分电厂采用了SNCR法。但目前大部分锅炉都不采用此法，主要原因是：效率不高、反应剂和运载介质的消耗量大、氨的泄漏量大及生成的(NH₄)₂SO₄和NH₄HSO₄会腐蚀和堵塞设备。