北極星火力發電網訊:摘要：隨著國家節能減排的深入推進，生活垃圾分焚燒發電行業煙氣排放逐步推行超低排放要求，NOX濃度控制已成為必須解決的問題，本文對目前垃圾焚燒發電廠采用的兩種脫硝技術進行探討，明晰優缺點，為生活焚燒發電廠項目決策提供依據。
關鍵詞：生活垃圾焚燒 脫硝 煙氣排放 超低排放
作者：劉耀杰 浙能錦江環境連云港晨興環保產業有限公司 江蘇省連云港市 222000
0 引言
垃圾在焚燒過程中會產生危害環境的煙氣，煙氣成分復雜，包含HCI、SO2、HF、NOx、二噁英、Pb、Cd、Hg等多種組分。目前國內焚燒廠主流煙氣凈化采用“SNCR+半干法脫酸+干法+活性炭噴射+布袋除塵器“處理工藝。現階段我國垃圾焚燒廠煙氣排放執行GB18458-2014標準，部分大氣環境承載力不高和經濟發達地區，采用更為嚴格的地方標準、歐盟標準（EU2000/76/EC)或歐盟2010標準（如表1所示）。下文通過對比SNCR和SCR兩種脫硝技術，為生活垃圾焚燒發電行業NOX控制提供參考依據。
表1 生活垃圾焚燒煙氣排放標準限制
1 SNCR脫硝
1.1 SNCR脫硝原理
SNCR脫硝技術即選擇性非催化還原技術，是一種不用催化劑， 在 850～1100℃的溫度范圍內，將含氨基的還原劑（如氨水，尿素溶液等）噴入爐內，將煙氣中的NOx還原脫除，生成氮氣和水的清潔脫硝技術。其反應原理如下：
1.2 SNCR脫硝技術特點
SNCR脫硝設備工程造價低、布置簡易、占地面積小，脫硝效率在30%~50%之間，無法達到超低排放要求。同時該反應需要一定的溫度范圍，通常在850℃~1090℃的溫度區間內有夠的反應時間才能有效。較低的溫度下，NO與氨反應速率太慢，甚至不發生反應，導致NOX的低效率和氨逃逸過高。同時在溫度超過1093℃時，氨分解：4NH3+5O2-4NO+6H2O，反而創造出NO。并且氨還可以于其他燃燒物質如三氧化硫反應形成銨鹽，主要是硫酸氫氨（ABS），ABS在較低溫度下吸濕，吸收氣體的水分會粘結在空預器管壁和布袋除塵器，大大降低空預器效率和布袋除塵器適用壽命。
同時SNCR系統對設備正常運行和異常事件造成污染和堵塞非常敏感。目前使用的SNCR都是多孔的噴槍，這種孔隙度是的催化劑具有對NOX還原至關重要的高表面積，但是爐膛中的細顆粒物、ABS、硅化合物等容易造成噴槍槍頭孔堵塞，影響設備運行。
2 低溫SCR脫銷技術
2.1 SCR脫硝原理
低溫SCR脫硝技術是在催化劑的條件下，在合適的溫度反應區間用還原劑，將煙氣中的NOx、還原為N2和H20，低溫SCR技術的脫硝效率技術上沒有上限，從性價比的角度考慮可達80%以上；還原劑 NH3與氮氧化物（NO和 NO2）進行表面反應，反應機理如下：
常規的SNCR技術無法滿足生活垃圾焚燒發電行業超低排放的技術要求，已建成垃圾電廠逐步進行超低排放技術改造，所采用的主要技術路徑為低溫SCR脫硝技術。
2.2 SCR脫硝技術特點
（1）氮氧化物 NO和 NO2在氣相被催化還原。
（2）NOx去除率高，同時 NH3逃逸量少。
（3）與其它 NOx脫除系統相比，NH3的消耗量更低。
（4）適用范圍廣，可用于不同工藝、燃料及煙溫。
（5）不產生廢物產品。
（6）SCR催化劑還有另外一個重要作用，可移除二惡英。此化學反應為表面反應，其反應機理如下：
3 通用SCR催化劑解析
3.1 常規催化劑分類
目前常規的催化劑類型有蜂窩式催化劑、板式催化劑、波紋板式催化劑。對三種不同型號的催化劑進行對比（表2）：
表2 常規催化劑分類
3.2 蜂窩式催化劑結構及運行要求
3.2.1 蜂窩式催化劑結構。
蜂窩式催化劑由多孔金屬氧化物（催化劑基體）及活性物質均質組成。催化劑基體為銳鈦型氧化鈦(TiO2)，活性物質包括氧化釩(V2O5)及氧化鎢(WO3)。
圖 1 表示一個標有長度 L和寬度 D 的催化劑元件的一般構造。標準的蜂窩式催化劑的橫截面尺寸（D*D）約為 150*150mm。圖 2 表示典型催化劑元件的幾何形狀，定義了孔徑p，孔寬度d，外壁厚to和內壁厚ti。
3.2.1 運行工藝參數
表3 蜂窩式催化劑運行參數
3.2.3 催化劑管理的幾點要求
1、停爐前必須立即用蒸氣吹灰器對催化劑進行非常小心地吹灰。一般而言，催化劑要在鍋爐吹灰循環結束后進行清掃。先吹掃催化劑頂層，按步驟往下層走。否則，剛清洗完的干凈催化劑會被來自上層催化劑吹掃再次污染。
2、噴氨
噴氨對工藝、煙氣溫度和速度分布十分敏感。因此，建議噴氨運行要與流場模型測試結果和設計保持一致。要時刻關注噴氨格柵和催化劑反應器之間的氣流分布關系。在尚未達到最低噴氨溫度的情況下禁止噴氨。在調整氨氮比的時候，必須在滿負荷工況下，根據已安裝測試網格測得的 NOx 與 NH3的實際值進行調整。
嚴格禁止在煙氣低于最低運行溫度時噴氨，低于 MOT下噴氨會導致催化劑微孔內形成 ABS，長時間將造成不可逆的活性下降。
3、催化劑長期隔離
1）在長期停車期間，催化劑必須進行真吹掃去除所有積灰、脫落的保溫材料和銹片。催化劑上下兩側都需要清洗。停爐后，一旦安全馬上進入反應器，真空清洗催化劑表面和飛灰堆積周圍區域。
2）用干燥無酸空氣吹掃催化劑床層，防止催化劑表面濕氣冷凝。
3）要采取措施避免弄濕催化劑。格外注意避免任何水分接觸催化劑表面，無論水分來自鍋爐的沖洗水、雨水還是管線泄漏。
4、吹灰
為保持催化劑表面的清潔，防止催化劑堵塞，要經常使用干燥過熱蒸汽吹灰器進行吹灰。運行時吹灰器每天吹灰一次。
5、定期維護
為最大限度延長催化劑壽命和減少催化劑失活和中毒，在線維護每天日常設備維護；每月進行噴氨格篩進行驗證，并進行氨逃逸測試；每年分層進行活性層無顆?；瘜W特性測試。
4 結論
隨著超低排放在生活垃圾焚燒發電行業逐步推進，體現出SCR技術脫硝率高、沒有污染物的優勢，SCR脫硝技術將進一步予以推廣。進行SCR技術選擇時，垃圾焚燒發電行業需要根據行業特性，選在適合的結構，并做好設備的維護，提高脫硝能力，未響應國家節能減排做出行業貢獻。
作者：劉耀杰 浙能錦江環境連云港晨興環保產業有限公司
