超低溫SCR脫硝技術在垃圾焚燒發電行業煙氣超低排放改造中應用

一、垃圾焚燒行業現狀

1.1、行業現狀

　　隨著政府進一步“推進生活垃圾資源化利用”，我國在運行的垃圾焚燒廠已在2020年6月達到455座，并且過去5年間垃圾焚燒廠數量的年均復合增長率為15.6%，垃圾焚燒能力進一步提高。

　　垃圾焚燒行業的發展同步引起了垃圾焚燒煙氣排放治理的重視，2014年國家環保部發布的《生活垃圾焚燒污染控制標準（GB 18485-2014）》，從2016年始，所有生活垃圾焚燒煙氣排放需執行新標準。但隨著環保治理的深入，現有《生活垃圾焚燒污染控制標準》已經明顯低于其他各行業排放標準，在環保深度治理的趨勢下，垃圾焚燒行業排放標準收緊勢在必行，并且部分地區已經率先發布。2020年深圳市發布地方標準，2021年河北省發布地方標準。具體執行標準如下：

1.2、垃圾焚燒行業現行煙氣治理技術

　　針對垃圾焚燒行業煙氣治理技術，根據2014年國家環保部發布的《生活垃圾焚燒污染控制標準》的要求，經過行業內摸索實踐，已形成成熟的工藝技術：“SNCR（廢氣循環）+半干法（干法）脫酸+活性炭+布袋除塵”技術。

　　但隨著部分地區更嚴格的排放標準發布，現有的煙氣治理技術已不能完全滿足實際需求，其中最大的難題在于脫硝問題。

　　根據深圳、河北地區最新頒布的排放標準，NOX濃度需要分別小于80 mg/Nm³及120 mg/Nm³，目前垃圾焚燒行業處理NO_X主要采用SNCR或廢氣循環技術，正常垃圾焚燒爐尾氣NO_X濃度約300~400 mg/Nm³，而SNCR或廢氣循環技術脫硝效率在50~60%左右，無法滿足最新的環保標準。

　　面對越來越嚴的環保要求，有部分環保理念比較超前的企業，在傳統工藝流程的布袋除塵器出口，增加“補燃換熱+中低溫SCR脫硝”工藝，徹底解決脫硝問題。但是該工藝存在能源消耗高、設備占地大、工藝流程長等問題。

二、垃圾焚燒行業脫硝提標改造難點

　　面對各地區最新環保標準，現有SNCR及廢氣循環技術無法解決垃圾焚燒行業NO_X達標排放問題，需要采用脫硝效率更高的SCR脫硝技術解決該問題。正常情況下，垃圾焚燒煙氣從激冷室出來的溫度約190℃，再經過脫酸、吸附、除塵，煙氣溫度只有約150℃。這樣在脫硝工藝選擇上就存在以下問題：

①、采用在布袋除塵尾部增加“補燃換熱+中低溫SCR脫硝”工藝，需要將原煙氣溫度從150℃升至220℃以上進行脫硝處理，該技術采用釩鈦體系催化劑，脫硝效率高，成熟穩定，但是需要將煙氣升溫，能源消耗巨大，運行成本高。

②、中低溫SCR脫硝最低起活溫度一般在180℃以上，因此可采用在激冷室出口190℃工況環境下增加中低溫SCR脫硝，該技術為釩鈦體系催化劑，雖然脫硝效率高、不需要升溫，但未經脫酸、除塵的煙氣中大量硫、粉塵、重金屬對催化劑毒害巨大，裝置基本無法正常運行。

③、目前已建垃圾焚燒企業，大部分在建設時期考慮到煙氣脫酸及除塵，但都未考慮煙氣深度脫硝問題，因此現場未能預留足夠的脫硝場地。

④、目前國內相較于國外先進國家，垃圾分類水平較差，垃圾焚燒后的煙氣成份較為復雜且煙氣中的水汽濃度高，對于催化劑在脫硝過程的適應性要求較高。

終上所述，現急需一種性能穩定，能源消耗低，占地面積小和便于實施的SCR脫硝工藝，解決垃圾焚燒行業煙氣深度脫硝問題。

三、超低溫SCR脫硝技術在垃圾焚燒行業的應用

　　針對垃圾焚燒行業煙氣脫硝治理存在的問題，我公司與中科院過程所聯合研發、具有自主知識產權的非釩鈦體系超低溫SCR脫硝催化劑及配套脫硝技術，可以很好解決垃圾焚燒煙氣脫硝深度治理中性能穩定、能源消耗、占地面積、便于實施等問題。

3.1、超低溫SCR脫硝技術簡介

　　超低溫SCR脫硝技術的核心催化劑是安徽晨晰潔凈科技有限公司聯合中科院過程所，針對超低溫脫硝領域催化劑的空缺，經過多年實驗室研發、工業化測試及應用，成功研發出一種非釩鈦體系，適用于超低溫、低硫環境的新型脫硝催化劑（催化劑型號：CDM-2CXTX，專利號：ZL：201610257241.3），填補了國內超低溫脫硝技術的空白。

3.2、超低溫SCR脫硝催化劑性能對比

3.3、超低溫SCR脫硝工藝路線對比

　　超低溫SCR脫硝工藝采用顆粒體催化劑及配套移動床脫硝反應器，反應器設置在布袋除塵器尾部，工藝流程簡單，系統阻力及占地面積小，其工藝如下：

　　而中低溫SCR脫硝工藝一般采用蜂窩體催化劑，系統除了反應器及輔助設備外，還需要加熱器、換熱器用于加熱煙氣，該工藝流程較長，系統阻力及占地面積都比較大。

3.4、超低溫SCR脫硝技術在垃圾焚燒行業應用優勢

　　新型CDM-2CXTX催化劑正常運行溫度在130~180℃之間，針對垃圾焚燒行業，經過脫酸、吸附、除塵后的煙氣約150℃，完全適合新型CDM-2CXTX催化劑的應用，該技術的應用有幾大優勢：

①、脫硝裝置置于煙氣治理系統的尾部，不用擔心酸性氣體、粉塵、重金屬對催化劑的毒害，為裝置的穩定運行提供保障；

②、采用新型CDM-2CXTX催化劑，無需對煙氣升溫，即可滿足各地區最新煙氣NOX排放標準，可以大幅度降低裝置運行費用，提高企業效益；

③、脫硝裝置置于煙氣治理系統的尾部，并且可以根據現場場地情況設計反應器結構形式及尺寸，滿足場地需求。

④、非釩鈦體系催化劑無毒無害，催化劑具備現場再生循環使用能力，徹底失活后可由我司直接回收資源化利用

⑤、超低溫SCR脫硝工藝相較中低溫SCR脫硝工藝，其工藝路線更短、設備投資、系統阻力及占地面積都更小。

以100000 Nm³/h垃圾焚燒煙氣治理為例，與中低溫SCR脫硝技術設備配置及能源消耗對比如下（按年運行8000h估算）：

　　綜合上述表內兩種工藝路線的能源消耗，超低溫SCR脫硝工藝在能源消耗方面相較中低溫SCR脫硝工藝擁有較大的優勢。因此從長周期裝置運行考慮，超低溫SCR脫硝工藝有著良好的應用前景。

3.5、移動床脫硝技術應用

3.5.1移動床技術簡介

　　移動床脫硝技術是我公司根據多年顆粒體脫硝應用的經驗，并從移動床脫硫中得到啟發，研發設計的反應器，該反應器可將脫硫、脫硝集合于一體，對SO₂及NO_X進行同步處理。

　　移動床反應器內設置多個床層，其中包括脫硫床層及脫硝床層，脫硫劑及脫硝催化劑全部采用顆粒體，并根據脫硫、脫硝需要設計脫硫層及脫硝層數量及厚度。

3.5.2移動床脫硫脫硝一體化優勢

①、在反應器內，在脫硝層前裝置一層脫硫劑，用于進一步脫除煙氣中的酸性氣體，在當煙氣治理系統中脫酸出現不穩定情況時，充當煙氣酸性氣體脫除裝置，保護超低溫脫硝催化劑，使整套SCR脫穩定運行。

②、垃圾焚燒尾氣即使經過系統處理也不可避免存在SO₂，當SO₂不斷在催化劑表面積累，導致脫硝效率下降，需要取出再生或者更換催化劑時，只需從反應器底部放出催化劑，從反應器頂部裝入催化劑即可，無需停車更換，不影響裝置的連續運行，同時催化劑具備現場再生能力。

③、移動床反應器不管是SCR脫硝催化劑還是脫硫劑全部采用顆粒體，這樣反應器可以根據現場場地情況設計不同形式及尺寸，滿足場地要求。

四、總結及展望

　　安徽晨晰潔凈科技有限公司與中科院過程所聯合研發的，具有自主知識產權的非釩鈦體系、超低溫高活性CDM-2CXTX型催化劑，填補了國內空白，解決了現有釩鈦體系脫硝催化劑無法滿足排放溫度低于180℃各類煙氣脫硝的問題，同時配套移動床脫硝技術，完全適合垃圾焚燒行業尾氣治理。

　　針對垃圾焚燒行業尾氣治理，CDM-2CXTX型催化劑的應用具有無需對原工藝、設備進行改造或進行煙氣加熱，節能效果顯著，占地面積小，且投資省、工期短，易實施。

　　安徽晨晰潔凈科技有限公司將繼續深入開展自主創新與研發工作，提供性能更優、價格更廉的超低溫催化劑，幫助業主解決超低溫度、超高濃度煙氣的達標排放問題、實現超低乃至近零排放。同時，竭誠歡迎廣大環保同仁，以求共同發展，合作共贏。