林思裕

【摘?要】隨著全國(guó)越來(lái)越多生活垃圾焚燒發(fā)電廠建成投產(chǎn)，國(guó)家對(duì)污染物排放指標(biāo)的要求日趨嚴(yán)格，特別是對(duì)NOx的排放指標(biāo)提出了新的要求，如何降低NOx的排放指標(biāo)是值得各企業(yè)技術(shù)人員深入研究的課題，把尾部煙氣引至焚燒爐爐膛進(jìn)行助燃，降低燃燒溫度，降低助燃空氣的氧含量進(jìn)一步抑制NOx的產(chǎn)生，減少NOx的排放，效果明顯，是經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明確實(shí)可行、行之有效的技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】氮氧化物;煙氣再循環(huán);氧量;排放;焚燒爐

生活垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣中含有一定量氮氧化物（下稱NOx），主要是由于垃圾中的含氮無(wú)機(jī)物及有機(jī)物在焚燒過(guò)程中形成，其中大量為NO約占90%左右，少量為N0約占5-10%左右，其總量稱為NOx。目前NOx排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，部分省市地方標(biāo)準(zhǔn)已提出了比歐盟2010/75/EU更高的要求，生活垃圾焚燒行業(yè)低排放已是大勢(shì)所趨。煙氣再循環(huán)技術(shù)基本原理是為減低NOx生成而使用的低空氣比燃燒技術(shù)，屬于脫硝技術(shù)的一種，目前正在被廣泛的應(yīng)用。

1 項(xiàng)目概述

廈門海滄生活垃圾焚燒發(fā)電廠建設(shè)2臺(tái)x300噸/臺(tái)焚燒爐，煙氣凈化系統(tǒng)原設(shè)計(jì)采用SNCR+半干法+干法+活性炭+布袋除塵器的處理工藝，在正常運(yùn)行中NOx排放指標(biāo)一般控制在190～200mg/m，若僅采用SNCR技術(shù)降低NOx，還原劑尿素消耗量會(huì)大大增加，氨逃逸率明顯提高，由于SNCR脫氮效率的限制，難以實(shí)現(xiàn)更低NOx排放指標(biāo)。2019年11月因廈門地標(biāo)氮氧化物排放指標(biāo)提標(biāo)需要，已經(jīng)完成2臺(tái)焚燒爐爐內(nèi)添加高分子脫硝劑設(shè)備改造，但是考慮到投入高分子脫硝劑費(fèi)用成本的增加，有必要進(jìn)一步對(duì)NOx處理系統(tǒng)進(jìn)行改造，以降低NOx排放指標(biāo)。

2 常用NOx去除方法

采用添加各種化學(xué)藥劑去除NOx方法有干式法和濕式法二種，采用干式法有選擇性非催化還原（SNCR）法、選擇性催化還原（SCR）法、活性炭或分子篩吸附、電子束照射技術(shù)等，目前最常用的是SNCR、SCR以及SNCR+SCR法等，近幾年也出現(xiàn)了采用煙氣再循環(huán)以及添加高分子脫硝劑脫硝等方法。

2.1選擇性非催化還原（SNCR）法在生活垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣處理中應(yīng)用最廣，采用還原劑有尿素或者氨水，系統(tǒng)設(shè)備操作維護(hù)成本費(fèi)用相對(duì)低廉，且無(wú)廢水處理問(wèn)題，對(duì)NOx去除效率大約在50%以下，但是還原劑消耗量增加時(shí)氨逃逸率明顯提高，難以實(shí)現(xiàn)更低NOx排放指標(biāo)。

2.2 選擇性催化還原（SCR）高效脫硝技術(shù)特點(diǎn)是反應(yīng)溫度低，反應(yīng)效率高，且氨逃逸率低。但SCR系統(tǒng)催化劑存在①對(duì)入口煙氣粉塵、SO濃度等條件要求較高，不然易造成催化劑堵塞及“中毒”導(dǎo)致催化劑失活而需再生或更換;②SCR通常置于袋式除塵器之后，煙氣溫度低，進(jìn)入SCR前需通過(guò)SGH將煙氣加熱，從而需消耗蒸汽，減少了發(fā)電量;③增加的SCR反應(yīng)塔設(shè)備、催化劑、SGH等費(fèi)用，投資及運(yùn)維成本高等問(wèn)題。

2.3 煙氣再循環(huán)具有特點(diǎn)：①控制氧量，煙氣回流結(jié)合低空氣比燃燒，減少燃燒空氣供給，降低煙氣氧濃度，減少NOx生成;②控制溫度，煙氣回流降低煙氣氧濃度，控制可燃?xì)怏w燃燒速率，避免局部高溫，減少NOx生成。③強(qiáng)化混合，煙氣回流強(qiáng)化爐膛前后拱下方煙氣混合，實(shí)現(xiàn)低空氣比工況下高效燃燒，減少鍋爐排煙量。同時(shí)加強(qiáng)NH等還原性氣體與NOx的混合反應(yīng)，降低NOx。

相比于SNCR、SCR燃燒后處理工藝，煙氣再循環(huán)是一種燃燒過(guò)程中控制NOx的工藝，需配合低空燃比燃燒達(dá)到抑制NOx生成的目的。

3 改造方案概述

本項(xiàng)目改造采用煙氣再循環(huán)技術(shù)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查以及設(shè)備布置論證，利用原來(lái)的二次風(fēng)管作為再循環(huán)風(fēng)管，煙氣經(jīng)過(guò)凈化后由除塵器出口引出鍋爐原來(lái)的二次風(fēng)母管，再進(jìn)入二次風(fēng)噴嘴噴入爐膛，原二次風(fēng)噴口及其配合部件進(jìn)行上移1米左右布置。

3.1改造技術(shù)要求

（1）改造后NOx指標(biāo)小時(shí)平均值比改造前降低20%以上。

（2）整個(gè)煙氣再循環(huán)系統(tǒng)的總原則，是在運(yùn)行過(guò)程二次風(fēng)的體積流量（標(biāo)況）和煙氣再循環(huán)的體積流量（標(biāo)況）不能超過(guò)總風(fēng)量的20%。

（3）煙氣再循環(huán)系統(tǒng)的負(fù)荷響應(yīng)能力應(yīng)滿足鍋爐負(fù)荷變化要求。

（4）煙氣再循環(huán)系統(tǒng)不對(duì)鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生干擾，也不增加煙氣阻力。

（5）配合SNCR系統(tǒng)，NOx排放濃度應(yīng)滿足廈門市煙氣排放指標(biāo)要求。

（6）煙氣再循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備全部進(jìn)入全廠DCS控制系統(tǒng)操作、控制。

3.2 設(shè)備選型

整個(gè)改造方案增加的設(shè)備主要為：再循環(huán)風(fēng)機(jī)、煙分管、關(guān)斷及調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、壓力表等，同時(shí)將信號(hào)上傳中控室DCS系統(tǒng)鍋爐專業(yè)主畫(huà)面進(jìn)行監(jiān)控、操作調(diào)整。具體主要設(shè)備選型情況如下：

（1）再循環(huán)風(fēng)機(jī)：離心式風(fēng)機(jī)2臺(tái)套，流量16000m3/h，功率75Kw，全壓9250Pa，轉(zhuǎn)速1450r/min，設(shè)計(jì)溫度200℃。

（2）流量計(jì)：形式為翼型流量計(jì);DN500，數(shù)量2套，主要材質(zhì)為316不銹鋼。

（3）電動(dòng)關(guān)斷門：DN700，數(shù)量2套，主要材質(zhì)為316不銹鋼。

（4）電動(dòng)調(diào)節(jié)門：DN700，數(shù)量2套，主要材質(zhì)為316不銹鋼。

3.3 再循環(huán)風(fēng)噴入點(diǎn)如圖1所示

4 改造后效果

再循環(huán)系統(tǒng)安裝改造并投入運(yùn)行后，NOx指標(biāo)降低明顯，與改造前同等工況相比較，NOx指標(biāo)折算值在停止高分子脫硝劑的添加后可保持在150mg/m以下，指標(biāo)降低大約60～70mg/m，運(yùn)行比較穩(wěn)定，取得了很好的改造效果。隨著加大再循環(huán)風(fēng)量NOx逐漸下降，但再循環(huán)風(fēng)量超過(guò)12000Nm/h時(shí)，NOx有少量增加，再往上增加再循環(huán)風(fēng)量后將會(huì)惡化鍋爐的燃燒工況。

4.1 再循環(huán)風(fēng)對(duì)尿素添加量的影響

投入再循環(huán)風(fēng)機(jī)運(yùn)行后，尿素的添加量呈下降趨勢(shì)，在同樣的工況下，尿素的添加量最大減少30%。

4.2 再循環(huán)風(fēng)對(duì)送引風(fēng)機(jī)的影響

投入再循環(huán)風(fēng)機(jī)運(yùn)行后，在保持一定的爐膛內(nèi)負(fù)壓時(shí)，送風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率相對(duì)于改造前下降了10～20kW，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率相對(duì)于改造前下降了15kW，

4.3 再循環(huán)風(fēng)對(duì)半干法脫酸的影響

石灰漿流量基本保持在正常波動(dòng)范圍內(nèi)。

4.4 再循環(huán)風(fēng)對(duì)CO的影響

隨著再循環(huán)煙氣量的增加，CO平均排放濃度基本維持不變。

5 影響煙氣再循環(huán)主要因素

5.1 爐內(nèi)含氧量：在保證燃燒情況下，含氧量越低抑制NOx生成的效果越明顯。因此，一定范圍內(nèi)提高煙氣再循環(huán)量、降低二次風(fēng)量有利于形成低氧燃燒，從而減少NOx生成。煙氣循環(huán)量過(guò)大，則可能大幅增加焚燒爐出口煙氣量，導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)含氧量過(guò)低，對(duì)燃燒造成負(fù)面影響。

5.2 垃圾熱值：在垃圾熱值高時(shí)，焚燒爐內(nèi)煙溫高，煙氣再循環(huán)可降低爐內(nèi)溫度，抑制NOx生成的同時(shí)不影響垃圾充分燃燒。

5.3 噴嘴煙氣流速：再循環(huán)煙氣在爐內(nèi)起到充分?jǐn)嚢杓敖档蜖t溫的作用，不同爐型、不同處理規(guī)模的焚燒爐對(duì)應(yīng)的最低風(fēng)速要求均不相同，需結(jié)合運(yùn)行情況進(jìn)行優(yōu)化。

5.4 防腐措施：再循環(huán)煙氣從袋式除塵器出口煙道回流至爐膛距離長(zhǎng)，煙氣溫度可能降至酸露點(diǎn)，造成風(fēng)機(jī)、煙道等腐蝕，需充分考慮保溫及防腐措施，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

6 結(jié)束語(yǔ)

煙氣再循環(huán)工藝作為一種燃燒過(guò)程中控制NOx產(chǎn)生的脫硝工藝，具有脫硝效果明顯且投資運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)，且適用于高熱值垃圾焚燒，與目前國(guó)內(nèi)生活垃圾熱值不斷提高的現(xiàn)狀相匹配。煙氣再循環(huán)可協(xié)同SNCR、高分子脫硝劑等燃燒后處理脫硝工藝進(jìn)一步降低NOx污染物排放，同時(shí)可增加蒸發(fā)量。目前“高效SNCR”技術(shù)研究和應(yīng)用也是國(guó)內(nèi)外熱點(diǎn)問(wèn)題，“煙氣再循環(huán)+高效SNCR”組合工藝成熟應(yīng)用在未來(lái)有望取締SCR脫硝系統(tǒng)，達(dá)到NOx低排放的同時(shí)降低能耗，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。

參考文獻(xiàn)：

[1]白良成.生活垃圾焚燒處理工程技術(shù)（第1 版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.7（1）：342-349.

（作者單位：廈門市環(huán)境能源投資發(fā)展有限公司）