文_王鵬 茅洪菊 劉雙月 郭云高

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

隨著國民經(jīng)濟的快速增長、居民消費水平的提高，全國生活垃圾正快速增長。2016 年中國城市和縣城生活垃圾清運量達到2．7 億t，較上年增長5%，人均生活垃圾清運量增加至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于0．2 ～0．25t 標準煤，垃圾焚燒發(fā)電能產(chǎn)生較好的資源綜合利用價值。

由于國家對垃圾焚燒爐煙氣污染物SO2，NOx，粉塵排放限制日趨嚴格，因此越來越多的地區(qū)要求實行超低排放。垃圾焚燒行業(yè)強力發(fā)展的同時，必須清楚認識到發(fā)展過程中對污染控制技術(shù)不斷提升的問題，特別是相較SCR、SNCR 技術(shù)外，尋找一種更加經(jīng)濟、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，尋找一種針對中國發(fā)酵高硫垃圾、適合環(huán)保管理程序、環(huán)保管理要求的NOx高費效比的超低排放技術(shù)。

對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 對進口煙氣特征污染因子要求高、運行成本高、催化器復(fù)蘇前脫硝效率不穩(wěn)等問題，需要進行技術(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)，對煙氣中氮氧化物實行超低排放控制，實現(xiàn)了很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，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)將其特點做一簡單介紹及對比（表1）。

表1 垃圾爐脫硝技術(shù)對比

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

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吸料裝置輸送至儲料倉，采用負壓下料、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還原為氮氣等無害氣體，實現(xiàn)脫硝，工藝流程見圖1。在脫硝過程中產(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行

高分子脫硝設(shè)備進行了模塊化設(shè)計，利于現(xiàn)場快速安裝，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)。

在垃圾焚燒爐標高24．7m 前墻設(shè)置2 支噴槍，左右墻標高24．7m 各設(shè)置1 支噴槍，左右墻標高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，對煙氣進行最優(yōu)覆蓋，使得氮氧化物達到最佳脫除效率。

4.1 負壓上料系統(tǒng)

負壓上料裝置輸送的方式是由操作人員通過負壓管從料包中將脫硝劑吸入料倉內(nèi)，極大地節(jié)省了人員的操作時間及勞動強度，節(jié)約了人工成本。

4.2 輸送系統(tǒng)

羅茨風機是整個輸送系統(tǒng)最主要的組件之一，它為整個系統(tǒng)提供足夠的風量及風壓，根據(jù)運行情況變頻調(diào)整。

4.3 下料器系統(tǒng)

卸料器由驅(qū)動電機采用變頻控制，以適應(yīng)鍋爐工況的調(diào)節(jié)，具有運行穩(wěn)定、抗壓性能好、耐磨損的特點，同時與垃圾焚燒爐在線數(shù)據(jù)連接，做到實時跟蹤調(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、耐腐蝕且容易維護的材料；霧化效果及覆蓋面積經(jīng)過流場模擬和數(shù)值計算。

4.5 控制系統(tǒng)

采用的為PLC 自動化控制，根據(jù)鍋爐煙氣在線實時數(shù)據(jù)反饋對加料量進行PID 自動控制，實現(xiàn)脫硝系統(tǒng)的自動化控制。

5 成本分析

單獨使用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7．3 元/t 垃圾。

單獨使用干法脫硝且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)備在垃圾焚燒爐進行連續(xù)試驗，設(shè)備運行穩(wěn)定可靠，氮氧化物實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的超低排放，系統(tǒng)控制穩(wěn)定，綜合運行成本低，輸送系統(tǒng)沒有發(fā)生過堵塞等問題。

運行一年以來，未發(fā)現(xiàn)對鍋爐的穩(wěn)定燃燒、鍋爐受熱面、除NOx以外的其他煙氣指標存在影響。

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，相對來看常州聚泰藥劑氨逃逸率相對較低（穩(wěn)定控制在3%以內(nèi)）、酸性氣體控制貢獻更好。

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。