背景

     随着我国现代化进程的逐步发展，城市人口呈指数级增长，城市垃圾量也在不断增加。生活垃圾若不能得到及时而恰当的处理，则会带来一系列的社会问题和矛盾。我国生活垃圾的无害化处理方式主要有填埋、焚烧、堆肥三种方式。垃圾填埋在分解过程中会逐步释放细菌、病毒等有害物质，还容易产生垃圾渗滤液及占用大量土地资源的问题。相比之下，垃圾焚烧技术具有占地小、垃圾减量化稳定化无害化程度高、能量利用率高以及二次污染程度低等优点，已成为目前国外应用比较普遍的垃圾处理方法。

       2021年10月，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》——循环经济助力降碳行动：加强大宗固废综合利用。大力推进生活垃圾减量化资源化，到2025年，城市生活垃圾分类体系基本健全，生活垃圾资源化利用比例提升至60%左右；2021年9月， 生态环境部发布《“十四五”时期深入推进“无废城市”建设工作方案》和《“无废城市”建设指标体系（2021年版）》征求意见。《意见》指出：要加强固体废物系统治理，持续推进固体废物源头减量和资源化利用，最大限度减少填埋量，提高生活垃圾减量化、资源化水平，指导地方做好“十四五”时期“无废城市”建设工作。

     不难看出，国家在逐步加大对垃圾焚烧行业的监管力度，与此同时，垃圾焚烧发电也逐渐成为垃圾处理的主流技术。而烟气净化作为垃圾焚烧发电厂的重要组成部分，决定着垃圾焚烧产生的二次污染物的排放水平，如何控制烟气中污染物的排放浓度也日益受到人们的广泛关注。

二

垃圾焚烧发电厂

烟气脱硝技术现状

垃圾焚烧在处理了大量生活垃圾的同时，创造了大量的电力资源，是当下处理生活垃圾的一种主流形式。但垃圾焚烧烟气中含有大量的污染物，处理不当会造成二次污染，严格控制焚烧烟气中的污染物排放已成为重中之重。

生活垃圾焚烧的烟气中污染物主要包括粉尘 (细小颗粒物) 、酸性气体 (HF、HCl和SO2等) 、氮氧化物、重金属和有机污染物 (主要为二噁英) ，其中二噁英受到广泛关注，其种类多，毒性大。因此，必须采取相应措施对其进行治理，防止有害物质对自然环境和人体造成危害。

目前，垃圾焚烧烟气中NOx的净化系统，一般采用还原法即利用催化剂或高温等条件来提高、加速烟气中NOx与还原剂（NH3、尿素）的还原反应，还原成无污染的氮气和水，从而达到净化NOx污染物。目前进入工业应用的成熟的热力电厂烟气脱硝技术主要包括 SCR、SNCR 和 SNCR/SCR 联用技术等。

2.1

SNCR 脱硝技术

SNCR脱硝技术是在焚烧炉第一烟道或第二烟道内喷射含有氨自由基的还原剂（常用的还原剂为尿素溶液或氨水溶液），NH3与氮氧化物进行反应生成氮气与水的方法。以脱硝还原剂采用20%氨水为例，SNCR主要包括氨水储存与输送系统、稀释水储存与输送系统、计量分配系统、喷射系统以及自动控制系统。

SNCR脱硝效率主要与还原剂喷射区间温度、喷枪的布置与雾化效果以及在反应区域的停留时间等因素有关。在喷氨量一定的条件下，SNCR理论脱硝效率可达90%，但是在实际的运行过程中，由于炉膛内温度分布不均、炉膛负荷波动以及还原剂与烟气无法保证完全混合等因素影响，SNCR系统在工程应用中，氨逃逸控制在8mg/m 以内，SNCR脱硝效率为40%-60%。

优点：具有投资成本低、运行成本低以及系统稳定性强等优点，在垃圾焚烧发电厂应用较多。

缺点：存在脱硝效率偏低、氨逃逸高等缺点，针对NOx超低排放项目仅设置SNCR系统无法达到排放要求。

2.2

SCR 烟气脱硝技术

SCR脱硝技术是在温度为170～350℃并设有催化剂的条件下，喷入一定浓度NH3，NH3与NOx选择性还原成N2和H2O。以脱硝还原剂采用20%~25%氨水为例，SCR系统主要由氨水卸料与储存系统、氨水计量与输送系统、氨水蒸发与喷射系统、SCR反应器、烟气再热系统、催化剂组成。

在垃圾焚烧发电厂中，烟气成分复杂，为延长催化剂使用寿命，SCR通常布置在袋式除尘器后端；为增强SCR系统稳定性，通常将袋式除尘器出口150℃的烟气经过烟气再热系统加热至170℃以上，再进入SCR脱硝。

SCR常用的烟气再热系统是蒸汽-烟气加热器 （SGH）与烟气-烟气加热器（GGH）+蒸汽-烟气加热器（SGH）两种方式，通常采用SGH加热烟气，SCR催化剂运行温度为170~200℃；采用GGH+SGH加热烟气，SCR催化剂运行温度220~240℃。

优点：具有脱硝效率高、脱硝反应温度较低、稳定性强以及氨逃逸少等优点。

缺点：需使用催化剂、消耗蒸汽量以及会增加引风机能耗，使SCR系统投资成本与运行成本高；此外，还需尽量降低SCR入口烟气中SO2浓度、粉尘浓度以延长催化剂的使用寿命。

2.3

PNCR 脱硝技术

PNCR脱硝技术是使用气力输送原理，将粉体状的高分子脱硝剂从储料仓采用负压下料正压输送的方式，通过风机将脱硝剂输送到炉膛内最佳的反应温区，使氨基与高分子的化学键断裂，释放出大量的含氨自由基，氨基与烟气中 NOx发生反应，实现脱硝。该高分子脱硝剂脱硝反应温度比氨水低，反应温度区间为800~900℃，脱硝效率可达到80%。

优点：具有投资成本适中、运行成本适中以及脱硝效率高等优点。

缺点：存在氨逃逸高、故障率高等缺点，该系统并不成熟，还需进一步研究。

2.4

SNCR/SCR 联用技术

（1）SNCR+SCR脱硝：是目前国内NOx超低排放项目使用较多的工艺，经SNCR在炉内脱除部分NOx，再经过SCR系统进一步脱硝，该组合方式运行系统稳定，已被广泛使用。

优点：SNCR+ SCR联合脱硝技术投运初期可保证NOx稳定达标且氨逃逸低。

缺点：催化剂使用时间延长，催化剂性能会逐渐降低，且脱硝的运行成本、投资成本高，不适应于垃圾补贴费低的项目。

（2）SNCR+PNCR脱硝：在目前国内NOx超低排放项目已有应用，经过SNCR与PNCR在炉内完成两级脱硝，从目前使用情况来看，该组合工艺稳定性较差。

优点：NOx排放限值可达到100 mg/m ，且具有投资、运行成本低以及占地面积小等优点。

缺点：系统故障率高，氨逃逸大，针对此工艺的应用还需在防堵以及降低氨逃逸方面进行进一步研究。

2.5

烟气脱硝技术比较分析

关于SNCR、SCR、PNCR、SNCR+SCR以及SNCR+PNCR 的脱硝技术综合对比见表1。

表1 脱硝技术综合对比

针对上述垃圾焚烧行业烟气脱硝治理技术存在的问题，中晶环境科技股份有限公司研发了喜多（SIOD）离子发生器垃圾焚烧烟气脱硝治理技术。

三

喜多（SIOD）离子发生器

氧化脱硝技术

3.1

烟气脱硫脱硝工艺

（1）脱硝部分

喜多（SIOD）离子发生器作为脱硝的核心技术，是中晶环境独立开发具有多项自主知识产权的工艺技术，具有效率高、运行可靠、占地面积小可灵活布置、可与高浓度SO2烟气和其他脱硫工艺结合共同脱硫脱硝等特点。相比SNCR和SNCR+SCR技术而言，该工艺路线是一种可实现无氨脱硝的技术，还可同时脱除多种污染物。

技术原理：通过几种简单化学物质发生反应生成一种具有氧化性的气体物质，并在脉冲低电压的作用下产生电离离子。该离子具有强氧化作用，然后用空气稀释至一定比例并通过鼓风机送入烟道与烟气混合，该离子与烟气接触后，将NO氧化为NO2，该离子对于NO和SO2的氧化有选择性，其先氧化NO，过量后才会氧化SO2，所以通过控制摩尔比，可控制该离子只氧化NO而不氧化SO2，烟气进入吸收塔内，被氧化的NO变为NO2被碱性吸收剂材料吸收，由于该离子相对稳定，不易湮灭，可以随烟气进入吸收塔而不消失，随着烟气继续氧化NO，直至NO全部氧化吸收剂吸收，因此利用该离子发生器可以达到NO的全部去除，实现NO的超净排放。

（2）脱硫部分

脱硝的氧化剂在脱硫方面的促进作用可以通过控制摩尔比，将烟气中一定量的二氧化硫氧化成三氧化硫，三氧化硫极易被SDA的脱硫剂吸收，从而减少出口二氧化硫的排放。

为保证项目脱硫脱硝一体协同达标，在氧化脱硝工艺中，氮氧化物的脱除过程包括氧化过程和吸收过程。为保证充分的吸收效果，本项目在吸收塔入口烟道及吸收塔上设置梯级氧化还原吸收装置。常规的吸收反应为Ca(OH)2吸收氧化后的NO2、N2O5等氮氧化物。梯级氧化还原吸收装置吸收的原理为在NO被氧化后，加入一种还原性水溶液，将氧化后的NO2、N2O5等还原为N2，从而实现吸收的目的。这一氧化-还原装置设置多级，可以大大提高脱硝效率。

3.2

工艺流程

经过离子发生器产生的氧化性离子的氧化后，在烟道氧化区段后端加入还原区段，对烟气高价氮氧化物还原效率达到50%。氧化还原后的烟气进入旋转喷雾吸收塔，石灰浆液泵送至雾化器雾化，喷入的雾化水用以降低吸收塔内的烟温，烟气中SO2/NOx以及部分SO3在塔内与雾化的石灰浆液充分接触，从而使得SO2/NOx和部分SO3与吸收剂反应转化为可以瞬间完成的离子型反应，完成SO2/NOx和部分SO3其它多污染物的高效协同净化；雾化浆液在高温烟气中失水变为粉态随烟气进入布袋除尘器，将烟气中的的粉尘脱除下来，干净的烟气经由引风机通过烟囱排放。

脱硝剂制备工艺流程

3.3

工艺优势

（1）脱硫脱硝在SDA塔内一体化解决脱硫脱硝，工艺流程短，操作简单；

（2）对原有系统阻力增加小于100pa，原有的压力系统、引风机不需要更换；

（3）系统改造增加电负荷用量较小，最大电负荷增加不超过500kw；

（4）对原有SDA系统改造较小，不需要对原有设备进行更换；

（5）占地面积较小，利用主抽风机墙外及旧烟囱周边空地即可；

（6）设计两级吸收系统，适应烟气波动性较强，可保证运行稳定性；

（7）施工工期较短，满足大修75天同步通烟运行条件，不需要另行的烟道对接时间。

四

结语

垃圾焚烧发电作为实现垃圾无害化、减量化和资源化最为有效的方法，已成为各地应对垃圾处理难题的普遍选择。在国家相关环保政策趋严的同时，垃圾焚烧行业也在朝着精细化、智能化、低碳化、社会化、系统化、枢纽化方面进行高质量发展。在“减污降碳”的大背景下，既可以实现超低排放标准又能实现无氨脱硝、工艺流程简单、设备运行稳定、可提高电厂的经济效益和社会效益的垃圾焚烧烟气脱硝技术将成为垃圾焚烧发电厂的首选。

作者：徐丽影（中晶环境市场部）

编辑：董怡泽

审核：付玉辉