中国人民政治协商会议章程
发表时间：2018-11-13T19:18:46.867Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：桂宏桥唐侠王雪炎吴红梅刘洪
[导读] 摘要：文章分析了垃圾焚烧厂氮氧化物（NOx）生成机理，阐述了目前通用的几种氮氧化物（NOx）处理技术，通过分析比较，选择性非催化还原法（SNCR）是处理垃圾焚烧厂氮氧化物（NOx）最佳处理技术。
（光大环保能源（江阴）有限公司江苏江阴）
摘要：文章分析了垃圾焚烧厂氮氧化物（NOx）生成机理，阐述了目前通用的几种氮氧化物（NOx）处理技术，通过分析比较，选择性非催化还原法（SNCR）是处理垃圾焚烧厂氮氧化物（NOx）最佳处理技术。并以江阴市生活垃圾焚烧厂烟气处理技术为例，燃烧中通过调节过量空气系数，控制氮氧化物的排放浓度，采用炉内脱硝(SNCR)系统，以氨水作为还原剂，根据烟气中NOx的排放浓度调整氨水喷入量，确保氮氧化物的排放浓度满足项目要求的排放标准。 关键词：垃圾焚烧发电厂；烟气处理；氮氧化物（NOx）；SNCR
氮氧化物（NOx）的生成量主要与炉内温度及垃圾化学成分有关。燃烧产生的NOx可分成两大类：一
为燃烧空气中所含有氮和氧，在高温状态下反应而产生的热力型NOx，通常需至1200℃以上高温始发生；另一为燃料中所含的各种氮化合物在燃烧时被氧化而产生的燃料型NOx。
城市生活垃圾焚烧时，由于炉内之高温区尚不足以达到形成热力型NOx的温度，故大部分NOx的形成是由于垃圾中所含的氮形成。由于烟气中的NOx大多以NO的型式存在，且其不溶于水，无法藉脱酸塔加以去除，必须采用其它方法。
烟气中氮氧化物（NOx）的去除方法，可分成燃烧控制法、干式法及湿式法；其中干式法及湿式法属烟道排气脱硝方法。
1.燃烧控制法
燃烧控制法是调整焚烧炉内垃圾燃烧工况，以降低NOx产生。狭义也有指缺氧燃烧法（也称低氧运转法、两段燃烧法或抑制燃烧法），但广义之燃烧控制法则包括喷水降温法及烟气再循环法。以燃烧控制来降低NOx产生，主要是在炉内发生自身去除氮氧化物作用，亦即燃烧垃圾生成之NOx，在炉内可被还原为氮气（N2）。在此反应中的还原物质，是由垃圾干燥区产生的氨气、一氧化碳及氰化氢等热解气体。要使这种反应能有效进行，除必须促进热解气体发生外，亦必须维持热解气体与NOx接触，并使炉内处于缺氧状况，以避免热解气体发生急剧燃烧。
由于燃烧控制法也会同时降低燃烧效率及发生不完全燃烧现象，因此采用此法时必须同时考虑燃烧空气量、过量空气、火焰温度及烟气中的有机物质是否能够完全去除等因素，以确保不会造成二次危害。
2.干式法
干式法又分为选择性非催化还原法（SNCR）及选择性催化还原法（SCR）两种。SNCR是将还原剂喷入焚烧炉内之高温区，将NOx 分解成N2与O2的方法。若为提高NOx的去除效率，而增加药剂喷入量时，未反应之氨会残留在烟气中，与烟气中的HCl反应，而产生气态氯化铵，导致从烟囱排出烟气时变成白烟，而且还会产生铵盐沉积在锅炉省煤器上，因此NOx去除率最好限制在50%左右。工艺流程图如下。
图1-1选择性非催化还原法（SNCR）工艺流程示意图
SCR是在烟气温度为250～350℃区域设置触媒反应塔，以喷入烟气中的氨作为还原剂，让NOx的还原反应在触媒的存在下，得以有效进行。
此种NOx去除法，长久以来即被广泛应用于处理天然气、燃煤锅炉所产生较洁净的烟气，但使用于尚含有SOx、粒状污染物等污浊烟气时，则会降低触媒活性及粒状污染物附着造成阻塞等困扰。因此在垃圾焚烧厂使用SCR技术进行去除NOx时，大都先将烟气内的酸性污染物及粒状污染物去除掉后，再导引清洁的烟气进入SCR系统进行去除NOx。SCR法NOx去除效率约为80%左右。工艺流程详见下图。
图2-2选择性催化还原法（SCR）工艺流程示意图就NOx的去除效果而言，SCR对NOx的去除率达到了90%以上，在300-400℃条件下TiO2-V2O5的脱硝率甚至可以达到100%；先进的焚烧控制技术可以达到60-70%的去除率；而SNCR对NOx的去除率可达到30%-50%之间。若与低氮燃烧技术结合，SNCR的脱硝效率可稳定在50%左右。此外，SCR对二噁英也具有一定的去除效果。表2-1 SCR和SNCR脱氮工艺比较
就成本-效率分析，SCR由于催化剂的昂贵，和先进的焚烧控制系统基本相当，明显比SNCR技术昂贵。就副产物和其他污染物而言，SNCR和SCR均产生NH3污染问题，SCR会把SO2部分转化为SO3。SCR释放的NH3（大约2-5 ppm）要低于SNCR系统（5-10ppm）。但SCR系统要求对排放出阿伐斯汀
来的烟气（150℃左右）进行再次升温（300-400℃），消耗更多的能量，增加CO2的排放量，目前国内有部分厂家开发出了低温（150-200℃）下的SCR催化剂，但目前应用较少，运行寿命及效果还需具体工程项目考验[9]。另外，当SCR 系统的催化剂失活以后就成为了需要进行特殊处理的危险废物。
书画互动3.湿式法
偶氮二甲酰胺去除NOx的湿式法与去除HCl、SOx的湿式法类似，但因占大部分的NO不易被水或碱性溶液吸收，故需以臭氧（O3）或次氯酸钠（NaClO）、过锰酸钾（KMnO4）等氧化剂将NO氧化成NO2后，再以碱性液中和、吸收。本方法因氧化剂成本较贵，吸收排出液处理较困难等原因，尚无使用于处理垃圾焚烧烟气的实例。综合考虑各项脱硝技术的成本和效率，目前在焚烧烟气净化系统中SNCR的应用作为广泛，美国环保局、欧盟均推荐采用SNCR作为固体废物焚烧烟气脱硝工艺，也是国家有关生活垃圾焚烧处理工程规范中的推荐方案。《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》（CJJ90-2009）中第7.5.1条：“应优先考虑通过垃圾焚烧过程的燃烧控制，抑制氮氧化物的产生”；第7.5.2条：“宜设置选择性非催化还原法（SNCR）”脱除氮氧化物。贫富差距
目前SNCR系统的还原剂主要有氨水和尿素两种，比选如下：从处理效果上分析，采用尿素作为脱硝剂时，首先尿素要进行分解，此分解反应的最佳温度区间是950-1050℃，因此采用尿素进行分解需要反应时间长，反应速率慢，同时生产的副产物对锅炉有少许腐蚀作用，也会产生较多的N2O，但其优
势是尿素溶液的喷射距离更远，可以实现与烟气的充分混合，因此较适合于大型焚烧炉。而氨水的反应条件则相对宽松，在850-950℃之间反应速度就已经很快，脱硝效果好，同时不会产生副产物，即采用垃圾焚烧炉在较差工况下都能保证稳定的脱硝效率。表2-2 尿素与氨水两种还原剂的投资比较
从运行成本上分析，根据国内某SNCR厂家对2×500t/d焚烧线的成本测算，采用氨水的脱硝成本约为3.00元/吨垃圾，而采用尿素的脱硝成本约为3.50元/吨垃圾。采用氨水在成本控制方面略有优势，主要是因为尿素价格稍贵，且需要增加软水稀释等环节。
其他方面，尿素的优势在于原料来源广，便于采购；占地面积小；无需考虑安全性问题，审批手续简单；劣势是系统稍微复杂造成投资高，且原料存储存在吸潮板结的问题。氨水应用主要是受原料来源及安全性问题等所限制。
综上，生活垃圾焚烧厂焚烧炉首先采用燃烧控制的方法，通过调节过量空气系数，控制氮氧化物的排放浓度，采用炉内脱硝(SNCR)系统，以氨水作为还原剂，根据烟气中NOx的排放浓度调整氨水喷入量，
保定爆炸确保氮氧化物的排放浓度满足项目要求的排放标准。
作者简介
桂宏桥，光大环保能源（江阴）有限公司副总经理，毕业于南京大学，硕士研究生学历，中级工程师。在垃圾焚烧厂设备管理、技术改造及环保运行管理方面有着丰富的经验。
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