王琦禎

（廈門佰瑞福環(huán)?？萍加邢薰旧虾７止荆虾?200092）

0 引言

生活垃圾焚燒煙氣脫硝環(huán)節(jié)常常被專家學(xué)者認(rèn)定為具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性兩個(gè)鮮明的特征，生活垃圾焚燒煙氣脫硝工藝的廣泛應(yīng)用能夠促使人居環(huán)境得以優(yōu)化，確保居民的生產(chǎn)生活不會(huì)受到生活垃圾以及生活垃圾焚燒煙氣所影響。當(dāng)前國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒煙氣脫硝工藝主要有SNCR（選擇性非催化還原）和SCR（選擇性催化還原）兩種，這兩種生活垃圾焚燒煙氣脫硝工藝隨著我國(guó)垃圾焚燒行業(yè)的快速發(fā)展，不斷被廣泛應(yīng)用，為國(guó)內(nèi)生活垃圾凈化處理提供了保障。隨著國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，生活垃圾焚燒煙氣脫硝工藝技術(shù)也逐步從青澀走向成熟，被越來(lái)越多的生活垃圾焚燒企業(yè)所廣泛應(yīng)用，尤其是聯(lián)合工藝的應(yīng)用，通過(guò)將兩個(gè)生活垃圾焚燒煙氣脫硝工藝分段使用或聯(lián)合應(yīng)用，使得生活垃圾焚燒煙氣脫硝效率大幅提升，規(guī)避了單個(gè)脫硝工藝應(yīng)用過(guò)程中存在的顯著弊端，使得生活垃圾凈化處理工作更上一層樓。但生活垃圾焚燒煙氣脫硝工藝的應(yīng)用應(yīng)充分結(jié)合實(shí)際，合理進(jìn)行工藝選擇，以確保生活垃圾焚燒煙氣脫硝工作的開展能夠發(fā)揮實(shí)效，并使成本得到有效控制。

1 生活垃圾焚燒常見的脫硝工藝

生活垃圾焚燒煙氣中的氮氧化物處理通常在燃燒中或燃燒后兩個(gè)階段進(jìn)行處理，燃燒中選擇向高溫爐膛內(nèi)噴入氨基還原劑在無(wú)催化劑條件下反應(yīng)，去除氮氧化物，也就是SNCR 脫銷工藝；燃燒后的脫硝處理一般也稱為煙氣脫銷技術(shù)，通過(guò)中低溫反應(yīng)溫度，在催化劑的作用下，使用氨基還原氮氧化物，以達(dá)到去除氮氧化物的目的，兩種方式在工程上均有較為成熟的應(yīng)用。

1.1 SNCR 脫硝工藝

SNCR 脫硝工藝即選擇性非催化還原技術(shù)，顧名思義，SNCR 脫硝工藝的應(yīng)用原理是在不使用任何催化劑的前提下，在生活垃圾焚燒爐爐膛內(nèi)部或者在旋風(fēng)分離筒入口處選擇合適的位置，進(jìn)行氨基還原劑的噴入，使得氨基還原劑能夠在生活垃圾焚燒煙氣產(chǎn)生或排放前，發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退?，從而?shí)現(xiàn)降低生活垃圾焚燒煙氣排放的作用。從原理上講，在SNCR 系統(tǒng)運(yùn)行正常的情況下，SNCR 脫硝工藝能夠在噴氨量符合條件要求的前提下，實(shí)現(xiàn)90%以上的脫硝效率，然而，在SNCR 系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，卻往往受到生活垃圾焚燒爐爐膛內(nèi)溫度分布、負(fù)荷波動(dòng)以及還原劑與煙氣混合情況等諸多外部因素的影響，如生活垃圾焚燒爐爐膛內(nèi)存在溫度分布不均或者所選用的還原劑無(wú)法與生活垃圾焚燒煙氣充分混合等問題，使得SNCR 脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)期的90%以上，SNCR 脫硝系統(tǒng)在運(yùn)行當(dāng)中，當(dāng)氨逃逸控制在8 mg/m3以內(nèi)時(shí)，SNCR 脫硝系統(tǒng)的實(shí)際脫硝率僅有40%～60%，與預(yù)期的90%以上相差甚遠(yuǎn)。

1.2 SCR 脫硝工藝

SCR 脫硝工藝即選擇性催化還原脫硝技術(shù)，是當(dāng)前生活垃圾焚燒煙氣脫硝處理工藝中較為常見的一種，在國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒行業(yè)被廣泛應(yīng)用。SCR 煙氣脫硝工藝是一種爐后脫硝處理方法，在當(dāng)前國(guó)內(nèi)發(fā)展已經(jīng)相對(duì)成熟。SCR 煙氣脫硝的工作原理是對(duì)溫度進(jìn)行控制，使SCR 系統(tǒng)溫度保持在170～350 ℃之間，并利用催化劑影響作用，結(jié)合還原劑NH3的使用，將生活垃圾焚燒煙氣中的氮氧化合物轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退?，需要注意的是，還原劑NH3的使用應(yīng)進(jìn)行濃度控制，使其符合SCR 脫硝工藝的應(yīng)用條件。此外，由于垃圾焚燒廠區(qū)空氣環(huán)境惡劣，焚燒的生活垃圾種類繁多，使得生活垃圾焚燒廠區(qū)內(nèi)煙氣的成分相對(duì)復(fù)雜，粉塵、酸性氣體濃度、水含量、重金屬、二噁英等均會(huì)對(duì)催化器的活性產(chǎn)生影響；如果不及時(shí)對(duì)空氣中以及廠區(qū)內(nèi)部的污染物進(jìn)行處理，將會(huì)在很大程度上降低催化劑的使用壽命，甚至?xí)绊慡CR 脫硝系統(tǒng)的正常使用，因此，生活垃圾焚燒企業(yè)往往會(huì)慎重選擇SCR 系統(tǒng)的布置位置，通常情況下為保證其不受到復(fù)雜煙氣以及灰塵的影響，會(huì)選擇布置在袋式除塵器后端。

1.3 PNCR 脫硝系統(tǒng)

PNCR 脫硝系統(tǒng)即高分子選擇性脫硝，是我國(guó)當(dāng)前生活垃圾焚燒行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，也最符合生活垃圾焚燒行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展趨勢(shì)的工藝，其應(yīng)用為國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)生活垃圾焚燒煙氣脫硝提標(biāo)，以及為實(shí)現(xiàn)生活垃圾焚燒煙氣脫硝效率提升提供了新的解決方向。脫硝劑是PNCR 脫硝技術(shù)工藝的核心，高分子選擇性脫硝技術(shù)工藝的原理是氣力輸送原理，PNCR 系統(tǒng)所采用的脫硝劑多是以粉末狀為主，PNCR 在下料的過(guò)程中采用負(fù)壓進(jìn)行，而輸送過(guò)程中則采用正壓進(jìn)行，通過(guò)這種方式，以及風(fēng)機(jī)的作用，實(shí)現(xiàn)脫硝劑從儲(chǔ)料倉(cāng)到生活垃圾焚燒爐爐膛內(nèi)的輸送，并確保脫硝劑抵達(dá)最佳反應(yīng)溫區(qū)，且粉末材質(zhì)的脫硝劑噴入生活垃圾焚燒爐爐膛內(nèi)的溫度窗口應(yīng)控制在800～900 ℃，使氨基和高分子連接的化學(xué)鏈在高溫的條件下發(fā)生斷裂，進(jìn)而使得較多的含氨自由基被釋放出來(lái)，促使氨基與生活垃圾焚燒煙氣中的氮氧混合氣體發(fā)生反映，達(dá)到生活垃圾焚燒煙氣脫硝的目的。通常情況下，PNCR 脫硝系統(tǒng)的脫硝效率能夠達(dá)到80%左右。

PNCR 是一種高效的脫銷技術(shù)，但存在堵系統(tǒng)容易堵塞、關(guān)鍵部位，例如管道、噴槍等容易故障，所以在PNCR 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行最為重要。

1.4 聯(lián)合脫硝技術(shù)

SNCR 脫硝工藝與SCR 脫硝工藝相結(jié)合的聯(lián)合脫硝技術(shù)，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)氮氧混合氣體超低排放項(xiàng)目中被運(yùn)用的相對(duì)較多的工藝之一，其主要原理是先利用SNCR 系統(tǒng)將生活垃圾焚燒爐爐內(nèi)的部分氮氧混合氣體脫除，然后再利用SCR 系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的脫硝，SNCR 脫硝工藝和SCR 脫硝工藝的結(jié)合，具有系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)特征，使得其在生活垃圾焚燒行業(yè)內(nèi)得以廣泛應(yīng)用。SNCR 脫硝工藝與PNCR 脫硝工藝相結(jié)合的聯(lián)合脫硝技術(shù)，也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒煙氣脫硝的一種工藝，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)有所應(yīng)用，其應(yīng)用原理是使SNCR 脫硝工藝與PNCR 脫硝工藝在生活垃圾焚燒爐爐內(nèi)完成兩級(jí)脫硝，從當(dāng)前SNCR 脫硝與PNCR 脫硝兩種工藝聯(lián)合脫硝技術(shù)的應(yīng)用情況來(lái)看，這對(duì)組合在生活垃圾焚燒煙氣脫硝過(guò)程中具有工藝穩(wěn)定性差的特征。

2 常見脫硝工藝的比較

常見的生活垃圾焚燒煙氣脫硝技術(shù)有SNCR（選擇性非催化還原技術(shù)）、SCR（選擇性催化還原脫硝技術(shù)）、PNCR（高分子選擇性脫硝）、SNCR（選擇性非催化還原技術(shù)）+SCR（選擇性催化還原脫硝技術(shù)）以及SNCR（選擇性非催化還原技術(shù)）+PNCR（高分子選擇性脫硝），各項(xiàng)脫硝工藝均具有其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，生活垃圾焚燒企業(yè)在進(jìn)行脫硝工藝選擇時(shí)應(yīng)充分考慮實(shí)際情況，根據(jù)需求選擇合適的脫硝工藝。

1）SNCR 脫硝工藝。SNCR 脫硝工藝相較于其他脫硝工藝具有投資建設(shè)成本以及整體運(yùn)行成本低的優(yōu)勢(shì)特征，SNCR 系統(tǒng)不需要催化器可直接通過(guò)鍋爐噴槍直接注入含氨基還原劑且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性較強(qiáng)。但由于SNCR 工藝受外部環(huán)境及外部條件的影響較強(qiáng)，使得SNCR 工藝的脫硝效率通常呈現(xiàn)出偏低的狀態(tài)，且氨逃逸較高，運(yùn)用SNCR 工藝進(jìn)行生活垃圾焚燒氣體脫硝工作，往往會(huì)導(dǎo)致氮氧混合氣體排放無(wú)法達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求[1]。在控制較低的氮氧化物排放濃度的狀況下，經(jīng)濟(jì)效益并不高，但由于工藝成熟、系統(tǒng)穩(wěn)定，仍然在絕大部分項(xiàng)目中均有應(yīng)用。

2）SCR 脫硝工藝。SCR 脫硝工藝相較SNCR 脫硝工藝而言，其脫硝效率較高，且氨逃逸少，運(yùn)用SCR脫硝工藝進(jìn)行生活垃圾焚燒煙氣脫硝處理，能夠遠(yuǎn)超于相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求[2]。同時(shí)，還具有SNCR 脫硝工藝穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)特征，但SCR 脫硝工藝的缺點(diǎn)也相對(duì)明顯，主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面：一方面，SCR 脫硝系統(tǒng)的投資成本以及投入使用后的運(yùn)行成本相對(duì)較高，使得生活垃圾的銷毀成本大幅提升；另一方面，SCR 脫硝系統(tǒng)在進(jìn)行生活垃圾焚燒過(guò)程中，所產(chǎn)生的粉塵中往往會(huì)含有較多的堿金屬，會(huì)對(duì)SCR 催化劑造成負(fù)面影響，甚至造成其使用壽命的降低，為改善這一問題，生活垃圾焚燒企業(yè)在進(jìn)行系統(tǒng)布置時(shí)，會(huì)選擇袋式除塵器后面，這也對(duì)低溫催化劑以及煙氣加熱設(shè)備提出了要求，導(dǎo)致SCR 脫硝系統(tǒng)整體投資及運(yùn)行成本大大增加[3]。綜合考慮經(jīng)濟(jì)型，一般垃圾焚燒的煙氣處理通常選用中低溫（180～230 ℃）的SCR催化劑，在這個(gè)溫度段的SCR 催化劑多用V2O5作為活性成分，在應(yīng)用上會(huì)在前段工藝進(jìn)行脫除酸性氣體、粉塵以及其他污染物的措施。SCR 脫銷系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，也可以達(dá)到較高的脫銷效率，但是需要更多的催化劑用量，所以工程上一般不會(huì)選擇單獨(dú)的SCR作為脫銷路線，常會(huì)將SCR 脫銷工藝與SNCR 工藝或PNCR 工藝進(jìn)行結(jié)合使用。

3）PNCR 脫硝工藝。PNCR 脫硝工藝相較于SNCR脫硝工藝具有投資費(fèi)用低，不存在增加系統(tǒng)壓力損失、氨逃逸率低等優(yōu)勢(shì)，且PNCR 系統(tǒng)設(shè)備并不會(huì)占用較大土地面積，所采用的脫硝劑為固體顆粒，易儲(chǔ)存、安全性較高。在系統(tǒng)工藝路線上也相對(duì)簡(jiǎn)單，易于自動(dòng)化控制，并具有脫硝效率高的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)性較好。同時(shí)，PNCR 脫硝工藝還克服了SCR 脫硝工藝煙氣中含有堿金屬的問題。所以在越來(lái)越多的項(xiàng)目上逐步開始工程應(yīng)用。

SCR 與SNCR 聯(lián)合脫硝工藝，在生活垃圾焚燒煙氣脫硝效率方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，但是相對(duì)SNCR 脫硝工藝由于增設(shè)的SCR 工藝會(huì)增加項(xiàng)目建設(shè)成本和運(yùn)行成本，所以在《GB18485—2014 排放標(biāo)準(zhǔn)》要求下，通常選用SNCR 脫硝工藝即可滿足要求，在更低的地方標(biāo)準(zhǔn)或者環(huán)評(píng)批復(fù)更低排放要求的條件下，SNCR+SCR 工藝既兼顧了氮氧化物超低達(dá)標(biāo)排放的要求，又在經(jīng)濟(jì)性上節(jié)約了項(xiàng)目總投資及運(yùn)行成本，而使得此種工藝在超低排放的項(xiàng)目應(yīng)用中備受青睞。

SNCR 與PNCR 聯(lián)合脫硝工藝，均在在爐膛內(nèi)噴入氨基還原劑進(jìn)行脫銷，兩種方法選取的溫度區(qū)間基本一致，雖然脫硝效率較高，但其投資和運(yùn)行成本并不占主要優(yōu)勢(shì)，且具有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性，因此，SNCR與PNCR 聯(lián)合脫硝工藝在諸多脫硝工藝逐步走向技術(shù)成熟的背景下，在生活垃圾焚燒行業(yè)市場(chǎng)中很難占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，需要不斷進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，以提升其穩(wěn)定性。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用相對(duì)較多，技術(shù)相對(duì)成熟的生活垃圾焚燒煙氣脫硝技術(shù)工藝進(jìn)行闡述，并對(duì)比各項(xiàng)工藝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以及存在的不足，認(rèn)為對(duì)生活垃圾焚燒煙氣脫硝技術(shù)的選擇應(yīng)該從自身實(shí)際出發(fā)，從氮氧化物原始濃度、工藝溫度、排放要求等多方面綜合考慮。

在應(yīng)用上目前多采用SNCR 或者PNCR 脫硝工藝，但如煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)要求較高且生產(chǎn)規(guī)模加大，營(yíng)業(yè)利潤(rùn)較高的企業(yè)，特別是沿海地區(qū)以及海南地區(qū)由于逐年排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，在新建項(xiàng)目上多選擇脫硝效率較高的SCR 與SNCR 聯(lián)合脫硝工藝。總之，對(duì)生活垃圾焚燒煙氣脫硝工藝的選擇應(yīng)充分結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)以及環(huán)保要求等諸多外部因素，選擇符合自身實(shí)際脫硝技術(shù)的同時(shí)，也應(yīng)對(duì)成本進(jìn)行控制。