高分子干法脱硝技术在垃圾焚烧炉上的应用

文_王鹏 茅洪菊 刘双月 郭云高

1.中国天楹股份有限公司 2.中节能（保定）环保能原有限公司 3.中华环保联合会废弃物发电委员会

随着国民经济的快速增长、居民消费水平的提高，全国生活垃圾正快速增长。2016 年中国城市和县城生活垃圾清运量达到2．7 亿t，较上年增长5%，人均生活垃圾清运量增加至486kg。

垃圾处理包括填埋、焚烧、堆肥三大技术路线。焚烧处理技术优势明显，处理占比不断提高，逐渐成为最主要的垃圾处理方式。①减量化：垃圾经过焚烧后，一般可减重80%，减容90%以上，可节约大量的土地资源；②资源再利用：每吨生活垃圾的热值相当于0．2 ～0．25t 标准煤，垃圾焚烧发电能产生较好的资源综合利用价值。

由于国家对垃圾焚烧炉烟气污染物SO2，NOx，粉尘排放限制日趋严格，因此越来越多的地区要求实行超低排放。垃圾焚烧行业强力发展的同时，必须清楚认识到发展过程中对污染控制技术不断提升的问题，特别是相较SCR、SNCR 技术外，寻找一种更加经济、高效的NOx的排放控制技术。在现有技术基础上不断优化，寻找一种针对中国发酵高硫垃圾、适合环保管理程序、环保管理要求的NOx高费效比的超低排放技术。

对NOx 有超低排放要求的焚烧厂通常采用的SNCR 与SCR 相结合脱硝方式，存在SNCR 脱硝效率偏低、SCR 对进口烟气特征污染因子要求高、运行成本高、催化器复苏前脱硝效率不稳等问题，需要进行技术改造。本文介绍的某厂2300t/d垃圾炉采用创新型高分子干法脱硝技术，对烟气中氮氧化物实行超低排放控制，实现了很好的环境效益和经济效益，并被安徽、河南等省纳入生活垃圾焚烧厂污染控制备选技术。

2 垃圾炉脱硝技术对比

目前，垃圾炉烟气净化所采用的脱硝工艺，主要有选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR），以及高分子干法脱硝法，现将其特点做一简单介绍及对比（表1）。

表1 垃圾炉脱硝技术对比

综合考虑垃圾焚烧炉自身特点、脱硝成本、工况环境、燃料以及维护保养等多种因素，决定采用先进的高分子干法脱硝工艺对垃圾炉脱硝系统进行改造，同时选用了常州聚泰、深圳华明两种干法脱硝剂进行横向比较。

3 高分子干法脱硝技术

高分子干法脱硝工艺中使用固态高分子材料作为还原剂脱硝，属活性脱硝剂，在780℃以上的高温环境中易被激活、气化，瞬间与NOX化学反应，还原成N2和H2O。按气力输送原理，首先将粉状高分子脱硝剂通过吸料装置输送至储料仓，采用负压下料、正压输送的措施，使脱硝粉剂与空气充分混合形成化合物，将混合物料通过管道输送至球形分配器，再由耐高温、耐腐蚀喷枪将脱硝剂喷送至锅炉反应区域，使脱硝剂混物与烟气充分混合发生化学反应，将烟气中的NOX还原为氮气等无害气体，实现脱硝，工艺流程见图1。在脱硝过程中产生N2、CO2、H2O 以及其它气体，不产生其它二次污染物。

图1 垃圾焚烧炉高分子干法脱硝工艺流程图

4 高分子干法脱硝工艺在垃圾炉运行

高分子脱硝设备进行了模块化设计，利于现场快速安装，该系统主要包括：上料系统、输送系统、下料器系统、喷射系统、控制系统。

在垃圾焚烧炉标高24．7m 前墙设置2 支喷枪，左右墙标高24．7m 各设置1 支喷枪，左右墙标高25．9m 各设置1 支喷枪，单炉共设置6 支脱硝喷枪。喷枪采用分层分区域布置，对烟气进行最优覆盖，使得氮氧化物达到最佳脱除效率。

4.1 负压上料系统

负压上料装置输送的方式是由操作人员通过负压管从料包中将脱硝剂吸入料仓内，极大地节省了人员的操作时间及劳动强度，节约了人工成本。

4.2 输送系统

罗茨风机是整个输送系统最主要的组件之一，它为整个系统提供足够的风量及风压，根据运行情况变频调整。

4.3 下料器系统

卸料器由驱动电机采用变频控制，以适应锅炉工况的调节，具有运行稳定、抗压性能好、耐磨损的特点，同时与垃圾焚烧炉在线数据连接，做到实时跟踪调整，节约脱硝剂成本。

4.4 喷射系统

喷射系统主要由喷枪及其附件组成，通过调节下料器的变频器频率控制脱硝剂输送量。输送管与球形分配器连接，球形分配器出口管通过金属软管连接喷枪。喷枪采用耐磨损、耐热变形、耐高温、耐腐蚀且容易维护的材料；雾化效果及覆盖面积经过流场模拟和数值计算。

4.5 控制系统

采用的为PLC 自动化控制，根据锅炉烟气在线实时数据反馈对加料量进行PID 自动控制，实现脱硝系统的自动化控制。

5 成本分析

单独使用SNCR且 NOx控制在170mg/Nm3左右：氨水使用量511．5t，入炉垃圾142222t。平均氨水成本3．5 元/t 垃圾。

SNCR+干法脱硝且NOx控制在50mg/Nm3：干法脱硝剂成本3．8 元/t 垃圾，氨水使用量不变，成本3．5 元/t 垃圾，合计7．3 元/t 垃圾。

单独使用干法脱硝且NOx平均51．1mg/Nm3：干法脱硝剂成本7．3 元/t 垃圾。

SNCR+SCR且NOx控制在50mg/Nm3：氨水使用量772．7吨，脱硝成本（含SGH 蒸汽消耗、催化器复苏、设备折旧等）32．5 元/t，其中SNCR 摊销2．5 元/t。

6 结论

2019 年08月01日～2020 年08月01日高分子干法脱硝设备在垃圾焚烧炉进行连续试验，设备运行稳定可靠，氮氧化物实现连续、稳定的超低排放，系统控制稳定，综合运行成本低，输送系统没有发生过堵塞等问题。

运行一年以来，未发现对锅炉的稳定燃烧、锅炉受热面、除NOx以外的其他烟气指标存在影响。

两种药剂氨逃逸率均满足小于5%的规范要求，且药剂中烧碱的成分有利于酸性气体的控制，相对来看常州聚泰药剂氨逃逸率相对较低（稳定控制在3%以内）、酸性气体控制贡献更好。

结合上述情况，高分子干法脱硝系统脱硝成效比较好，为垃圾炉烟气脱硝深度治理提供新的方向。