高分子干法脫硝技術(shù)在垃圾焚燒爐上的應(yīng)用

文_王鵬 茅洪菊 劉雙月 郭云高

1.中國(guó)天楹股份有限公司 2.中節(jié)能（保定）環(huán)保能原有限公司 3.中華環(huán)保聯(lián)合會(huì)廢棄物發(fā)電委員會(huì)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)、居民消費(fèi)水平的提高，全國(guó)生活垃圾正快速增長(zhǎng)。2016 年中國(guó)城市和縣城生活垃圾清運(yùn)量達(dá)到2．7 億t，較上年增長(zhǎng)5%，人均生活垃圾清運(yùn)量增加至486kg。

垃圾處理包括填埋、焚燒、堆肥三大技術(shù)路線。焚燒處理技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，處理占比不斷提高，逐漸成為最主要的垃圾處理方式。①減量化：垃圾經(jīng)過(guò)焚燒后，一般可減重80%，減容90%以上，可節(jié)約大量的土地資源；②資源再利用：每噸生活垃圾的熱值相當(dāng)于0．2 ～0．25t 標(biāo)準(zhǔn)煤，垃圾焚燒發(fā)電能產(chǎn)生較好的資源綜合利用價(jià)值。

由于國(guó)家對(duì)垃圾焚燒爐煙氣污染物SO2，NOx，粉塵排放限制日趨嚴(yán)格，因此越來(lái)越多的地區(qū)要求實(shí)行超低排放。垃圾焚燒行業(yè)強(qiáng)力發(fā)展的同時(shí)，必須清楚認(rèn)識(shí)到發(fā)展過(guò)程中對(duì)污染控制技術(shù)不斷提升的問(wèn)題，特別是相較SCR、SNCR 技術(shù)外，尋找一種更加經(jīng)濟(jì)、高效的NOx的排放控制技術(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化，尋找一種針對(duì)中國(guó)發(fā)酵高硫垃圾、適合環(huán)保管理程序、環(huán)保管理要求的NOx高費(fèi)效比的超低排放技術(shù)。

對(duì)NOx 有超低排放要求的焚燒廠通常采用的SNCR 與SCR 相結(jié)合脫硝方式，存在SNCR 脫硝效率偏低、SCR 對(duì)進(jìn)口煙氣特征污染因子要求高、運(yùn)行成本高、催化器復(fù)蘇前脫硝效率不穩(wěn)等問(wèn)題，需要進(jìn)行技術(shù)改造。本文介紹的某廠2300t/d垃圾爐采用創(chuàng)新型高分子干法脫硝技術(shù)，對(duì)煙氣中氮氧化物實(shí)行超低排放控制，實(shí)現(xiàn)了很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，并被安徽、河南等省納入生活垃圾焚燒廠污染控制備選技術(shù)。

2 垃圾爐脫硝技術(shù)對(duì)比

目前，垃圾爐煙氣凈化所采用的脫硝工藝，主要有選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR），以及高分子干法脫硝法，現(xiàn)將其特點(diǎn)做一簡(jiǎn)單介紹及對(duì)比（表1）。

表1 垃圾爐脫硝技術(shù)對(duì)比

綜合考慮垃圾焚燒爐自身特點(diǎn)、脫硝成本、工況環(huán)境、燃料以及維護(hù)保養(yǎng)等多種因素，決定采用先進(jìn)的高分子干法脫硝工藝對(duì)垃圾爐脫硝系統(tǒng)進(jìn)行改造，同時(shí)選用了常州聚泰、深圳華明兩種干法脫硝劑進(jìn)行橫向比較。

3 高分子干法脫硝技術(shù)

高分子干法脫硝工藝中使用固態(tài)高分子材料作為還原劑脫硝，屬活性脫硝劑，在780℃以上的高溫環(huán)境中易被激活、氣化，瞬間與NOX化學(xué)反應(yīng)，還原成N2和H2O。按氣力輸送原理，首先將粉狀高分子脫硝劑通過(guò)吸料裝置輸送至儲(chǔ)料倉(cāng)，采用負(fù)壓下料、正壓輸送的措施，使脫硝粉劑與空氣充分混合形成化合物，將混合物料通過(guò)管道輸送至球形分配器，再由耐高溫、耐腐蝕噴槍將脫硝劑噴送至鍋爐反應(yīng)區(qū)域，使脫硝劑混物與煙氣充分混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將煙氣中的NOX還原為氮?dú)獾葻o(wú)害氣體，實(shí)現(xiàn)脫硝，工藝流程見(jiàn)圖1。在脫硝過(guò)程中產(chǎn)生N2、CO2、H2O 以及其它氣體，不產(chǎn)生其它二次污染物。

圖1 垃圾焚燒爐高分子干法脫硝工藝流程圖

4 高分子干法脫硝工藝在垃圾爐運(yùn)行

高分子脫硝設(shè)備進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，利于現(xiàn)場(chǎng)快速安裝，該系統(tǒng)主要包括：上料系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、下料器系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。

在垃圾焚燒爐標(biāo)高24．7m 前墻設(shè)置2 支噴槍，左右墻標(biāo)高24．7m 各設(shè)置1 支噴槍，左右墻標(biāo)高25．9m 各設(shè)置1 支噴槍，單爐共設(shè)置6 支脫硝噴槍。噴槍采用分層分區(qū)域布置，對(duì)煙氣進(jìn)行最優(yōu)覆蓋，使得氮氧化物達(dá)到最佳脫除效率。

4.1 負(fù)壓上料系統(tǒng)

負(fù)壓上料裝置輸送的方式是由操作人員通過(guò)負(fù)壓管從料包中將脫硝劑吸入料倉(cāng)內(nèi)，極大地節(jié)省了人員的操作時(shí)間及勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了人工成本。

4.2 輸送系統(tǒng)

羅茨風(fēng)機(jī)是整個(gè)輸送系統(tǒng)最主要的組件之一，它為整個(gè)系統(tǒng)提供足夠的風(fēng)量及風(fēng)壓，根據(jù)運(yùn)行情況變頻調(diào)整。

4.3 下料器系統(tǒng)

卸料器由驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用變頻控制，以適應(yīng)鍋爐工況的調(diào)節(jié)，具有運(yùn)行穩(wěn)定、抗壓性能好、耐磨損的特點(diǎn)，同時(shí)與垃圾焚燒爐在線數(shù)據(jù)連接，做到實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)整，節(jié)約脫硝劑成本。

4.4 噴射系統(tǒng)

噴射系統(tǒng)主要由噴槍及其附件組成，通過(guò)調(diào)節(jié)下料器的變頻器頻率控制脫硝劑輸送量。輸送管與球形分配器連接，球形分配器出口管通過(guò)金屬軟管連接噴槍。噴槍采用耐磨損、耐熱變形、耐高溫、耐腐蝕且容易維護(hù)的材料；霧化效果及覆蓋面積經(jīng)過(guò)流場(chǎng)模擬和數(shù)值計(jì)算。

4.5 控制系統(tǒng)

采用的為PLC 自動(dòng)化控制，根據(jù)鍋爐煙氣在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋對(duì)加料量進(jìn)行PID 自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。

5 成本分析

單獨(dú)使用SNCR且 NOx控制在170mg/Nm3左右：氨水使用量511．5t，入爐垃圾142222t。平均氨水成本3．5 元/t 垃圾。

SNCR+干法脫硝且NOx控制在50mg/Nm3：干法脫硝劑成本3．8 元/t 垃圾，氨水使用量不變，成本3．5 元/t 垃圾，合計(jì)7．3 元/t 垃圾。

單獨(dú)使用干法脫硝且NOx平均51．1mg/Nm3：干法脫硝劑成本7．3 元/t 垃圾。

SNCR+SCR且NOx控制在50mg/Nm3：氨水使用量772．7噸，脫硝成本（含SGH 蒸汽消耗、催化器復(fù)蘇、設(shè)備折舊等）32．5 元/t，其中SNCR 攤銷2．5 元/t。

6 結(jié)論

2019 年08月01日～2020 年08月01日高分子干法脫硝設(shè)備在垃圾焚燒爐進(jìn)行連續(xù)試驗(yàn)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，氮氧化物實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的超低排放，系統(tǒng)控制穩(wěn)定，綜合運(yùn)行成本低，輸送系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)生過(guò)堵塞等問(wèn)題。

運(yùn)行一年以來(lái)，未發(fā)現(xiàn)對(duì)鍋爐的穩(wěn)定燃燒、鍋爐受熱面、除NOx以外的其他煙氣指標(biāo)存在影響。

兩種藥劑氨逃逸率均滿足小于5%的規(guī)范要求，且藥劑中燒堿的成分有利于酸性氣體的控制，相對(duì)來(lái)看常州聚泰藥劑氨逃逸率相對(duì)較低（穩(wěn)定控制在3%以內(nèi)）、酸性氣體控制貢獻(xiàn)更好。

結(jié)合上述情況，高分子干法脫硝系統(tǒng)脫硝成效比較好，為垃圾爐煙氣脫硝深度治理提供新的方向。