石灰工业氮氧化物经济性解决方案

我国石灰产业主要分布于河北、山东、广西、安徽等多个省市。据统计，目前我国已有各类石灰窑4000余座，石灰产量约2.7亿吨，约占世界总产量的70%。企业规模普遍较小，窑炉类型多，按燃料分有混烧窑和气烧窑，既有工艺先进的回转窑、套筒窑、双膛窑、梁式窑等，还有大量普通的机械竖窑，也有大量相对落后的其他各类窑型。其中年产量超过100万吨的企业不足30家，而且80%以上为钢铁工业或氯碱化工工业附属工厂，先进产能不足30%。

石灰工业执行《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1996)，距今已超过20年，排放限值过于宽松，造成行业污染治理的积极性较低，末端治理水平不高。2013年以来，先后发布了《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》（国发〔2013〕37号）、《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》（国发〔2018〕22号）、《工业炉窑大气污染综合治理方案》（环大气〔2019〕56号）等文件，明确要求加大落后产能和不达标工业炉窑淘汰力度，实施污染深度治理，推进重点行业污染深度治理。2012年我国对钢铁联合企业内部的石灰窑大气污染物排放做出规定,《炼钢工业大气污染物排放标准》(GB28664 -2012)该标准对石灰窑、白云石窑的颗粒物排放限值进行了规定。

2018年，河北省的地方钢铁工业标准-《钢铁工业大气污染物超低排放标准》 (DB13/2169-2018)对钢铁企业内的石灰煅烧窑、白云石窑等排放限值做出规定，氮氧化物排放标准为150 mg/m³。山东省地方标准中《建材工业大气污染物排放标准》（DB37/2373—2018）对石灰制造、石灰窑氮氧化物的排放标准为200 mg/m³，重点控制区排放限值为100 mg/m³。2022年，河北省生态环境厅发布《石灰工业大气污染物排放标准（征求意见稿）》，该文件规定新建、改扩建的石灰工业企业或生产设施建设项目的大气污染物排放限值为：颗粒物-10 mg/m³、二氧化硫-50 mg/m³、氮氧化物-150 mg/m³，并且增加了石灰窑氨的排放浓度限值为8 mg/m³。

石灰生产过程中有组织排放的废气主要有石灰窑煅烧时产生的烟气，主要污染物为粉尘、二氧化硫和氮氧化物等，目前我国石灰窑环境管理水平较低，普遍只有除尘设备：（旋风除尘器）+布袋除尘器，部分石灰窑配备脱硫设施，重点地区回转窑配备SCR脱硝，随着石灰工业环保政策的加严，各省份已逐渐重视对大气污染物综合治理的态度。

针对石灰工业氮氧化物的治理技术：石灰窑燃烧温度通常低于1100℃，氮氧化物产生浓度相对较低，约为300-500 mg/m³。从不同工业石灰窑采取的措施看，重点地区钢铁工业的石灰窑和部分安装了在线监测设施的独立石灰窑加装了臭氧脱硝、湿式氧化法脱硝以及SNCR或SCR脱硝设施。随着SCR技术在电力/非电行业的广泛应用，其已被认为是石灰工业处理氮氧化物最适合的技术手段。根据石灰工业生产工艺先进性不同，排烟温度也大不相同。回转窑作为国内最成熟的先进石灰窑，其窑出口经旋风除尘，布袋除尘后温度一般为160℃以上；应用较为广泛的麦尔兹窑和机械竖窑，其烟气温度经除尘后一般为100-120℃；石灰工业普遍存在排烟温度过低的特点，由于市场上商用的中低、中高温SCR催化剂使用温度都在180℃以上，故企业选用的SCR脱硝治理技术多需将烟气复热后进行氮氧化物处理，中低、中高温催化剂已不宜适合石灰企业运行费用低、能耗小的要求。据了解，企业使用中低、中高温催化剂产生的复热费用已对企业发展造成严重影响。

结合石灰工业烟气的特点，开发与石灰工业排烟温度相匹配的高活性、长寿命的超低温SCR脱硝催化剂是近年来研究热点方向。如今，国内一些研发团队已在超低温SCR脱硝催化剂取得重要突破，如江苏宁天环境科技有限公司自主研发的稀土基超低温脱硝催化剂已在大型电厂、燃煤锅炉、燃气锅炉、化工尾气、水泥窑烟气、有色工业烟气、玻璃工业烟气等进行了侧线和应用示范。该超低温SCR脱硝催化剂能够与低温烟气工况完美匹配，为真正意义上达到工业应用级的产品，极大解决石灰工业复热成本过高问题，减少大量能源消耗及CO₂排放，降低运行成本，并有利于后续CO₂回收利用。

石灰工业采用的SCR脱硝催化剂，主要以中低温和超低温SCR脱硝催化剂为主，不同温度催化剂在实际应用过程中有不同的特点，如下表：

通过比较，可以认为稀土基超低温SCR脱硝催化剂非常适合应用于石灰炉窑的烟气脱硝处理，并且具有较明显的经济性优势；相信随着这一技术的不断推广和应用，会有越来越多的石灰炉窑业主选择超低温SCR脱硝技术的应用。