摘要： 隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格及國家有關(guān)節(jié)能減排政策的實(shí)施，國內(nèi)首批規(guī)劃建設(shè)的垃圾焚燒電站“SCR低溫催化+濕式脫酸+GGH”煙氣污染物超低排放新工藝應(yīng)運(yùn)而生。依托寧波、杭州某項(xiàng)目，通過冷態(tài)試驗(yàn)、中試試驗(yàn)、工程示范等研究，實(shí)施調(diào)試關(guān)鍵技術(shù)，提高了系統(tǒng)利用率，降低了工藝運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)了各類煙氣污染物協(xié)同高效脫除。

目前，垃圾圍城已成為我國很多地區(qū)亟待解決的問題。生活垃圾的合理處置已成為當(dāng)務(wù)之急。垃圾焚燒因減量化、資源化利用，已經(jīng)逐步取代填埋、堆肥等傳統(tǒng)垃圾處理方式。但垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的含污染物的煙氣等如不進(jìn)行合理處置，同樣會(huì)給環(huán)境造成二次污染。

國產(chǎn)垃圾焚燒電站常規(guī)煙氣凈化系統(tǒng)多采用“SNCR+ 半干法+ 干法+ 活性炭噴射+ 布袋除塵”工藝，該工藝煙氣排放指標(biāo)能達(dá)到歐盟2000/76/EC 排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格及國家有關(guān)節(jié)能減排政策的實(shí)施，寧波、杭州某項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)了“SCR低溫催化+ 濕式脫酸+GGH（煙氣再加熱）”新工藝，該工藝排放標(biāo)準(zhǔn)全面優(yōu)于國家GB18485-2014 和歐盟2010/75/EC 排放標(biāo)準(zhǔn)，為垃圾焚燒電站行業(yè)樹立新標(biāo)桿。

1 煙氣超低排放控制技術(shù)

1.1 脫硝系統(tǒng)調(diào)試要點(diǎn)

在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)階段，對SCR 系統(tǒng)實(shí)施冷態(tài)氣流均布研究、SGH溫度提升技術(shù)、SNCR+SCR 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制研究、低溫催化劑寬低溫范圍適用性研究、NH3/NOx 摩爾比控制優(yōu)化技術(shù)、鍋爐負(fù)荷變化脫硝響應(yīng)自動(dòng)控制策略。驗(yàn)證了SCR 低溫區(qū)段范圍，提升了SNCR+SCR 系統(tǒng)的脫硝效率。

（1）冷態(tài)氣流均布控制技術(shù)

在鍋爐冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)期間，在SCR 反應(yīng)器保持額定進(jìn)氣量時(shí)，利用風(fēng)速儀檢查流量是否均勻分布。利用網(wǎng)格法測定反應(yīng)器后截面上氣流風(fēng)速，檢查煙道導(dǎo)流板對冷空氣氣流不均勻影響，通過調(diào)整達(dá)到入口風(fēng)速均勻系數(shù)< 15%。

（2）SGH 溫度提升技術(shù)

為了更好的掌握催化劑活性溫度適用范圍，在SCR 催化劑試裝前，利用鍋爐沖管期間余熱蒸汽對SCR 反應(yīng)器溫度提升，檢驗(yàn)SGH 溫度提升幅度是否達(dá)到設(shè)計(jì)值，滿足催化劑最低投運(yùn)條件。

（3）SNCR+SCR 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制研究

在SNCR 系統(tǒng)投運(yùn)后省煤器出口NOx 濃度日均值控制在100-200mg/Nm3 且SCR 系統(tǒng)投運(yùn)后煙筒出口NOx 濃度日均值不超過50mg/Nm3 時(shí)，對SNCR+SCR 脫硝效率及氨水耗量進(jìn)行測定，從而比選確定最優(yōu)工況，達(dá)到既保證整體脫硝效率同時(shí)又降低工藝運(yùn)行成本目的。

（4）低溫催化劑寬低溫范圍適用性研究

當(dāng)煙氣溫度低于催化劑的適用溫度范圍下限時(shí)催化劑會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，（NH4）2SO4 或NH4HSO4 生成物附著在催化劑表面，降低催化劑的活性；同時(shí)煙氣溫度高于催化劑的使用溫度，催化劑通道和微孔會(huì)發(fā)生變形，使得催化劑失活。確定低溫催化劑低溫范圍是延長催化劑壽命重要手段。

（5）NH3/NOx 摩爾比控制優(yōu)化技術(shù)

研究表明，NOx 由燃料中的氮元素在燃燒中氧化生成，其NO生成率占絕大部分。以NH3/NOx =0.75、0.8、0.9mol/mol 作為研究對象，有利于研究分析反應(yīng)過程對應(yīng)的氨逃逸情況。SCR 系統(tǒng)入口煙氣NOx 總量由一、二風(fēng)總量乘以SCR 系統(tǒng)入口煙氣NOx 含量確定。

（6）鍋爐負(fù)荷變化脫硝響應(yīng)自動(dòng)控制策略

為了適應(yīng)鍋爐負(fù)荷快速變化，設(shè)計(jì)了噴氨調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制策略。以寧波、杭州某項(xiàng)目最優(yōu)摩爾比工況，調(diào)整反應(yīng)器入口NOx濃度，反應(yīng)器噴氨系統(tǒng)的閉環(huán)控制策略，如下公式所示。

F1[Kg/h]= [(Dp1 ×P1×Q）×K]

F2[Kg/h]= F1×[ kp×(Dp2-Dp3)+1/TI ∫（Dp2-Dp3）dt ]

Dp1：反應(yīng)器入口NOx 濃度 mg/Nm3

Q：脫硝效率 %

P1： 鍋爐總風(fēng)量Nm3/h

K:NH3/NOx 摩爾比

Dp2：反應(yīng)器出口NOx 濃度的設(shè)定值mg/Nm3

Dp3：反應(yīng)器出口NOx 濃度的測量值mg/Nm3

F1: 噴氨流量的設(shè)定值 kg/h

F2: 修正后噴氨流量的設(shè)定值 kg/h

1.2 脫硫系統(tǒng)調(diào)試要點(diǎn)

對濕式脫酸系統(tǒng)實(shí)施工藝試驗(yàn)驗(yàn)證，提高了燒堿溶液的利用率、減少了超細(xì)粉塵和鹽成分夾帶，實(shí)現(xiàn)了粉塵、SO2、HCl等污染物的協(xié)同高效脫除。

（1）清水聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)

清水聯(lián)動(dòng)調(diào)試流程如下：

工藝水箱注水→燒堿罐→ NaOH 稀釋泵→稀釋罐→ NaOH 供應(yīng)泵→反應(yīng)區(qū)

補(bǔ)充水箱注水→減濕液罐→減濕液循環(huán)泵→脫酸塔上部減濕水槽

脫酸塔→冷卻液循環(huán)泵廢水排水坑→排污泵→外系統(tǒng)

清水聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)結(jié)束前，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)維持在100%通風(fēng)量，記錄此時(shí)的脫酸塔進(jìn)出口壓差是否達(dá)到設(shè)計(jì)值，判斷脫酸塔內(nèi)部噴嘴、填料、除霧器等是否堵塞。

（2）pH 值控制優(yōu)化技術(shù)

煙氣中的酸性氣體經(jīng)GGH 裝置降溫形成酸霧并溶解在噴淋冷卻部和高效減濕部的噴淋液中或與噴淋液反應(yīng)生成酸性溶液，合理控制噴淋液pH 值，既可以有效減除煙氣中酸性氣體，同時(shí)也有利于降低工藝運(yùn)行成本。

（3）脫酸塔出口溫度控制優(yōu)化技術(shù)

由于酸性氣體在噴淋液中的溶解度隨著煙氣溫度的降低而升高，為提高酸性氣體在噴淋液中的溶解度，煙氣在脫酸塔冷卻段的出口煙氣溫度應(yīng)控制在較低水平。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算和現(xiàn)場論證，減濕液熱交換器出口減濕液溫度控制在50 ～ 65℃，煙氣出口溫度可控制在60 ～ 70℃左右。

2 超低排放技術(shù)應(yīng)用

（1）低溫催化劑寬低溫范圍適用性研究

杭州某項(xiàng)目，選擇氨水濃度20% 溶液，100%MCR 工況、反應(yīng)器入口NOx 濃度（標(biāo)態(tài)，干基，11O2%）< 200mg/Nm3 情況下，選定3 組不同催化劑活性溫度158℃、176℃、188℃，分別測定SCR 系統(tǒng)脫硝效率和氨逃逸。

試驗(yàn)表明， 該低溫催化劑具有SCR 脫硝寬低溫范圍160 ～ 200℃控制能力，脫硝效率能達(dá)到60% 以上，氨逃逸10mg/m3 以下，且反應(yīng)器出口NOx 濃度小時(shí)均值< 75mg/Nm3，但不建議長期運(yùn)行在165℃以下，以免造成催化劑失活。

（2）SNCR+SCR 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制研究

在寧波某項(xiàng)目進(jìn)行3 個(gè)工況測試：即SNCR 系統(tǒng)投運(yùn)后省煤器出口NOx 濃度日均值分別控制在100、150、200mg/Nm3 且SCR系統(tǒng)投運(yùn)后煙筒出口NOx 濃度日均值不超過50mg/Nm3 時(shí)，對SNCR+SCR 脫硝效率及氨水耗量進(jìn)行測定。

試驗(yàn)表明，SNCR+SCR 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)工況運(yùn)行方式應(yīng)加大SNCR系統(tǒng)噴氨量，保證省煤器出口NOx 濃度日均值< 150mg/Nm3時(shí)，系統(tǒng)整體脫硝效率> 60%，滿足煙筒出口NOx 濃度日均值< 50mg/Nm3。隨著SNCR 系統(tǒng)噴氨量持續(xù)增加，SNCR 系統(tǒng)受脫硝效率限制，省煤器出口NOx 濃度日均值< 100mg/Nm3 無法連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)氨逃逸偏高，對后續(xù)半干法+ 布袋除塵工藝有一定影響。推薦SNCR 系統(tǒng)維持省煤器出口NOx 濃度日均值100 ～ 150mg/Nm3 之間。

（3）NH3/NOx 摩爾比控制優(yōu)化技術(shù)

杭州某項(xiàng)目在100%MCR 工況、反應(yīng)器入口NOx（標(biāo)態(tài)，干基，11O2%） < 200mg/Nm3、NH3/NOx=0.75、0.8、0.9mol/mol 三種工況下，四臺(tái)爐SCR 脫硝效率在NH3/NOx=0.8mol/mol 性價(jià)比最優(yōu)。隨著NH3/NOx 摩爾比增加，脫硝效率提升有限，但氨逃逸顯著升高。推薦SCR 系統(tǒng)維持在NH3/NOx=0.8mol/mol 工況運(yùn)行。

（4）鍋爐負(fù)荷變化脫硝響應(yīng)自動(dòng)控制策略

在寧波、杭州某項(xiàng)目分別實(shí)施鍋爐負(fù)荷變化脫硝響應(yīng)自動(dòng)控制策略，檢驗(yàn)SCR 噴氨閉環(huán)控制功能，在鍋爐80% ～ 100%MCR工況下，控制系統(tǒng)均能穩(wěn)定的控制反應(yīng)器出口NOx 濃度，系統(tǒng)具備很強(qiáng)魯棒性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性。

（5）pH值控制優(yōu)化技術(shù)

在寧波、杭州某項(xiàng)目分別采用單因素置換法研究最優(yōu)pH 值工況。試驗(yàn)結(jié)果表明，杭州某項(xiàng)目濕式脫酸系統(tǒng)在滿足SO2 脫除效率> 95% 情況下，實(shí)施冷卻液循環(huán)水pH 值6.5，減濕液循環(huán)水pH 值8 試驗(yàn)方案最優(yōu)，且NaOH（30%）耗量最低。寧波某項(xiàng)目確定冷卻液循環(huán)水pH 值6.0，減濕液循環(huán)水pH 值8 試驗(yàn)方案最優(yōu)，同時(shí)NaOH（30%）耗量最低。

（6）脫酸塔出口溫度控制優(yōu)化技術(shù)

在杭州某項(xiàng)目同樣實(shí)施單因素置換法研究最優(yōu)脫酸塔出口溫度控制。試驗(yàn)結(jié)果表明，減濕液熱交換器出口減濕液溫度維持在55℃，SO2 脫除效率> 95%，且輔機(jī)電耗最低，有效的降低了廠用電率。

3 結(jié)論

通過對垃圾焚燒電站“SCR 低溫催化+ 濕式脫酸+GGH（煙氣再加熱）”控制技術(shù)研究，形成了一整套系統(tǒng)優(yōu)化控制調(diào)試方法。在項(xiàng)目執(zhí)行過程中，實(shí)施冷態(tài)試驗(yàn)、中試試驗(yàn)、工程示范等研究，保證了煙氣排放指標(biāo)超過歐盟2000 標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了國內(nèi)垃圾焚燒電站行業(yè)最好煙氣超低排放標(biāo)準(zhǔn)，即粉塵、SO2、NOx 實(shí)際排放濃度日均值分別不超過5mg/Nm3、10 mg/Nm3、50mg/Nm3，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各類煙氣污染物協(xié)同高效脫除，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益和環(huán)境效益。