应 用·APPLICATION
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文_石春光 胡付祥 张铭 龙净能源发展有限公司
摘要：调研中温和低温选择性催化还原（SCR）催化剂在垃圾焚烧发电厂烟气净化系统中的应用情况，并通过实际工程对其在垃圾焚烧发电厂烟气净化系统中的建设和运行成本进行分析，为垃圾焚烧发电厂烟气治理工作提供借鉴和参考。 关键词：垃圾焚烧；脱硝；SCR催化剂
Application of Medium and Low T emperature SCR Catalyst in W aste Incineration Power Plant
SHI Chun-guang HU Fu-xiang ZHANG Ming
[ Abstract ] This paper investigates the application of medium temperature and low temperature selective catalytic reduction (SCR) catalyst in the flue gas purification system of waste incineration pow
er plant, and analyzes its construction and operation cost in the flue gas purification system of waste incineration power plant through practical engineering, so as to provide reference for the flue gas treatment of waste incineration power plant.
[ Key words ] waste incineration; denitration; SCR catalyst
NO
x
是垃圾焚烧发电厂排放的主要气体污染物之一，《生活
垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2014）》与欧盟2010 标准的
NO
x
排放标准分别为250mg/m3（日均值） 与200 mg/m3（日均值）。近年来大气污染物排放标准日益趋严，而且我国大气臭氧浓度逐年升高，氮氧化物是臭氧生成的关键前体物之一，因此氮氧化物的减排越来越受到重视。部分省市已经制订了更加严
格的地方标准，海南省将生活垃圾焚烧NO
x
排放标准限值设为
120mg/m3，福建省将NO
x
姜gary事件排放标准设为100mg/m3，深圳市
将NO
x
排放标准设为80mg/m3，而且部分未制订地方标准的地
区在项目环评时也将NO
x
排放限值设定在100mg/m3，垃圾焚烧烟气氮氧化物排放浓度限值低于100mg/m3成了一个趋势。
苯丙酮酸尿症
垃圾焚烧烟气NO
x
浓度主要通过焚烧炉内燃烧控制和炉外烟气脱硝两种途径进行控制。焚烧炉燃烧通过控制炉内温
度和氧含量等参数可有效降低原始NO
x
浓度，垃圾焚烧
炉排炉出口NO
x
浓度一般400mg/m3左右，根据焚烧垃圾的变化会有所波动。烟气脱硝主要包括选择性非催化还原（SNCR）脱硝和SCR脱硝技术，目前对于垃圾焚烧炉
排炉，只采用SNCR脱硝的情况下，NO
x
排放浓度一般在150～200mg/m3，无法达到100mg/m3的排放标准；针
对NO
x
排放浓度为100mg/m3的标准，目前国内垃圾焚烧
发电厂主要采用的脱硝工艺是SNCR+SCR，可以将NO
x
稳定控制在100mg/m3以内。SCR脱硝是电力行业最主要的脱硝工艺，垃圾焚烧行业SCR脱硝技术按照最佳反应温度一般分为中温和低温催化剂，最佳反应温度分别是240℃和180℃左右。
1 中、低温SCR催化剂的应用情况
国内垃圾焚烧发电厂SCR脱硝催化剂一般采用日立造船、奥地利Ceram、和美国康宁等进口品牌。为了了解中温度和低温SCR催化剂在垃圾焚烧行业的应用情况，调研了奥地利Ceram
催化剂在国内垃圾焚烧行业的应用情况，统计了2012～2019年
9月配置了SCR脱硝系统的59个垃圾焚烧发电厂。其中采用中温SCR催化剂的有32家（54%），采用低温SCR催化剂的有27家（46%），部分项目已投运，说明中温和低温SCR催化剂在垃圾焚烧发电行业都可以应用。
统计了2019年中节能、康恒环境、深能环保在建的31个配置有SCR脱硝系统的垃圾焚烧线烟气净化系统，其中24个采用低温催化剂，7个采用中温催化剂。
24个采用低温SCR催化剂的焚烧烟气净化系统中有23个焚烧线烟气净化工艺路线为：
SNCR→半干法（190℃→150℃）→干粉+活性炭喷射→除尘器（150℃）→GGH1（150℃→100℃）→湿法脱硫（60℃）→GGH1（60℃→110℃）→GGH
2
（110℃→150℃）→SGH
（150℃→180℃）→SCR（180℃）→GGH
2
（180℃→140℃）→烟囱，净化系统都有湿法脱酸系统，低温SCR系统设置于湿法脱酸系统之后。
另外1个采用低温SCR催化剂的烟气净化工艺路线为：SNCR→半干法（190℃→150℃）→干粉+活性炭喷射→除尘器（150℃）→GGH（150℃→170℃）→SGH（170℃→180℃）→SCR（180℃）→GGH（180℃→160℃）→烟囱，没有湿法脱酸系统，中温SCR系统设置于除尘系统之后。
7个采用中温SCR催化剂的焚烧烟气净化工艺路线为：SNCR→半干法（190℃→150℃）→干粉+活性炭喷射→除尘器（150℃）→GGH（150℃→210℃）→SGH（210℃→240℃）→SCR（240℃）→GGH（240℃→180℃）→烟囱，没有湿法脱酸系统，中温SCR系统设置于除尘系统之后。
对于有湿法脱酸系统的烟气净化工艺一般采用低温SCR 催化剂，因为湿法脱硫出口温度较低，而且二氧化硫等易导致催化剂失活的物质很少，采用低温SCR催化剂可以减少SGH蒸
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汽耗量，有效降低运行成本。
对于没有湿法脱酸系统的烟气净化工艺，中温和低温催化
剂都可以使用，中温SCR脱硝需要将除尘器出口150℃左右的
中华医学会烟气升温到240℃左右，一般采用GGH和SGH对烟气进行升
温；低温SCR是采用180℃催化剂，通过SGH可以直接将除
尘器出口150℃烟气升高30℃达到180℃的最佳反应温度，不需
要增加GGH换热器。在没有湿法脱酸系统的烟气净化工艺中，
时尚七太采用中温和低温SCR催化剂脱硝的烟气净化工艺路线分别为：
中温SCR工艺技术路线为：SNCR→半干法（190℃→150℃）
→干粉+活性炭喷射→除尘器（150℃）→GGH（150℃→210℃）
→SGH（210℃→240℃）→SCR（240℃）→GGH（240℃→180℃）
→引风机。
低温SCR工艺技术路线为：SNCR→半干法（190℃→150℃）
→干粉+活性炭喷射→除尘器（150℃）→SGH（150℃→180℃）
→催化剂（180℃）→引风机。
2 中、低温催化剂应用分析
中温和低温SCR催化剂都可以在垃圾焚烧电厂应用，为了
选择更优的烟气净化工艺路线，以某处理量为600t/d的在建
垃圾焚烧电厂（烟气参数见表1）项目为例，对中温和低温SCR
工艺应用的建设和运行成本进行了分析。
项目单位余热锅炉出口参数
排放标准（24h均值）
额定烟气量（运行值）Nm3/h116685—
最大烟气量（设计值）Nm3/h128353—烟尘mg/Nm³3500～450010
HCl mg/Nm³90010
SO x mg/Nm³50020
徐光胜
NO x mg/Nm³300～400100
（注：NO
X
浓度为未设置SNCR前的浓度值。）该垃圾焚烧电厂烟气净化系统采用SNCR+半干法+干粉
喷射+活性炭喷射+除尘器+SCR工艺，SCR入口按NO
x
浓度200mg/Nm3、粉尘浓度10mg/Nm3、HCl浓度10mg/Nm3、
SO
x
浓度20mg/Nm3进行设计。
2.1 建设成本分析
中温和低温SCR系统在建设投资上的主要差别体现在换热器和催化剂上。中温SCR系统需要将除尘器出口150℃的烟气经过GGH，利用SCR出口240℃烟气将除尘器出口150℃烟气升温到210℃，再通过SGH加热到240℃，而低温SCR系统只需要将150℃的烟气加热到180℃，中温SCR系统比低温多一套GGH，SGH都是将烟气温度升高30℃，SGH的体积和造价基本相同。此外，中温和低温催化剂体积及单价都存在差异。根据奥地利Ceram催化剂厂家报价，该项目低温催化剂体积为35m3，中温催化剂体积为18m3，低温催化剂单价约6.5万元/m3，中温催化剂约5万元/m3。
中温和低温SCR系统在建设投资总成本上相差不大，主要体现在换热器和催化剂上。根据向换热器和催化剂厂家询价，该项目中温SCR系统GGH厂家报价为110万元，低温催化剂成本为227.5万元，中温催化剂为90万元，综合建设成本低温比中温高27.5万元。
ppic9k2.2 运行成本分析
中温和低温SCR系统的烟气经过SGH温升都为30℃左右，蒸汽耗量基本相同。运行成本差异主要是克服系统阻力的电耗和催化剂更换费用。
中温SCR系统较低温多一套GGH，GGH阻力约800～1000Pa，造成引风机功率增加约80kW，按照0.
5元/ kWh（存在地域差异），则增加电费40元/h，按照年运行时间8000h计算，年增加电费320万元/a。
中温和低温催化剂更换周期受进SCR系统烟气温度、含水率、粉尘和SO
x
浓度等参数影响而不同，但低温SCR系统由于运行温度低，硫酸铵盐、碱金属更容易在催化剂表面凝结导致催化剂失活，所以低温催化剂更换频率一般高于中温催化剂。调研了催化剂厂家、中节能、康恒环境和深能环保的运行数据，低温催化剂更换周期一般为2～3a，中温催化剂更换周期一般为3～5a。为了方便对比分析，催化剂更换周期按3a计算，则低温催化剂10a更换成本为758万元，中温为300万元。
中温比低温SCR系统运行成本低约138万元/10a。中温SCR系统需要克服由GGH引起的烟气阻力，导致引风机功率增加，电费成本高于低温SCR系统；但中温催化剂更换成本远低于低温催化剂，按照3a更换周期计算，中温SCR系统比低温系统运行成本低。在实际运行中，中温催化剂更换周期一般超过3a，而低温催化剂更换周期一般在3a内，中温比低温催化剂更换费用会更低。
3 结论
中温SCR系统的建设成本和运行成本都比低温SCR系统低。通过建设和运行成本分析，垃圾焚烧电厂烟气净化系统在没有湿法脱酸的情况下，选择中温SCR系统更具有优势。
参考文献
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[2] 杨开放, 魏游. 臭氧污染形成机制及影响因素的研究进展[J]. 环境研究与监测, 2019, v.32(04):5-8.
[3] 范海燕, 刘建忠, 顾震宇，等. 生活垃圾焚烧厂脱硝技术探讨[J]. 工业锅炉, 2011(03):31-34.
[4] 刘先荣. 生活垃圾焚烧发电厂烟气污染治理技术探究[J]. 节能与环保, 2019, No.304(10):78-80.
作者简介
石春光，男，环境工程高级工程师，本科，从事能源利用与环境保护。胡付祥，男，环保工程师，硕士，从事能源利用与环境保护。
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