摘要： 隨著環(huán)保要求的日益嚴格及國家有關節(jié)能減排政策的實施，國內首批規(guī)劃建設的垃圾焚燒電站“SCR低溫催化+濕式脫酸+GGH”煙氣污染物超低排放新工藝應運而生。依托寧波、杭州某項目，通過冷態(tài)試驗、中試試驗、工程示范等研究，實施調試關鍵技術，提高了系統(tǒng)利用率，降低了工藝運行成本，實現(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務之急。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行合理處置，同樣會給環(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能達到歐盟2000/76/EC 排放標準。隨著環(huán)保要求的日益嚴格及國家有關節(jié)能減排政策的實施，寧波、杭州某項目規(guī)劃建設了“SCR低溫催化+ 濕式脫酸+GGH（煙氣再加熱）”新工藝，該工藝排放標準全面優(yōu)于國家GB18485-2014 和歐盟2010/75/EC 排放標準，為垃圾焚燒電站行業(yè)樹立新標桿。

1 煙氣超低排放控制技術

1.1 脫硝系統(tǒng)調試要點

在系統(tǒng)聯(lián)調階段，對SCR 系統(tǒng)實施冷態(tài)氣流均布研究、SGH溫度提升技術、SNCR+SCR 系統(tǒng)聯(lián)動控制研究、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、鍋爐負荷變化脫硝響應自動控制策略。驗證了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

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

（2）SGH 溫度提升技術

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 反應器溫度提升，檢驗SGH 溫度提升幅度是否達到設計值，滿足催化劑最低投運條件。

（3）SNCR+SCR 系統(tǒng)聯(lián)動控制研究

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

（4）低溫催化劑寬低溫范圍適用性研究

當煙氣溫度低于催化劑的適用溫度范圍下限時催化劑會發(fā)生副反應，（NH4）2SO4 或NH4HSO4 生成物附著在催化劑表面，降低催化劑的活性；同時煙氣溫度高于催化劑的使用溫度，催化劑通道和微孔會發(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

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過程對應的氨逃逸情況。SCR 系統(tǒng)入口煙氣NOx 總量由一、二風總量乘以SCR 系統(tǒng)入口煙氣NOx 含量確定。

（6）鍋爐負荷變化脫硝響應自動控制策略

為了適應鍋爐負荷快速變化，設計了噴氨調節(jié)閥自動控制策略。以寧波、杭州某項目最優(yōu)摩爾比工況，調整反應器入口NOx濃度，反應器噴氨系統(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：反應器入口NOx 濃度 mg/Nm3

Q：脫硝效率 %

P1： 鍋爐總風量Nm3/h

K:NH3/NOx 摩爾比

Dp2：反應器出口NOx 濃度的設定值mg/Nm3

Dp3：反應器出口NOx 濃度的測量值mg/Nm3

F1: 噴氨流量的設定值 kg/h

F2: 修正后噴氨流量的設定值 kg/h

1.2 脫硫系統(tǒng)調試要點

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

（1）清水聯(lián)動控制技術

清水聯(lián)動調試流程如下：

工藝水箱注水→燒堿罐→ NaOH 稀釋泵→稀釋罐→ NaOH 供應泵→反應區(qū)

補充水箱注水→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)動試驗結束前，啟動風機維持在100%通風量，記錄此時的脫酸塔進出口壓差是否達到設計值，判斷脫酸塔內部噴嘴、填料、除霧器等是否堵塞。

（2）pH 值控制優(yōu)化技術

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，同時也有利于降低工藝運行成本。

（3）脫酸塔出口溫度控制優(yōu)化技術

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控制在較低水平。根據(jù)設計計算和現(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 超低排放技術應用

（1）低溫催化劑寬低溫范圍適用性研究

杭州某項目，選擇氨水濃度20% 溶液，100%MCR 工況、反應器入口NOx 濃度（標態(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，脫硝效率能達到60% 以上，氨逃逸10mg/m3 以下，且反應器出口NOx 濃度小時均值< 75mg/Nm3，但不建議長期運行在165℃以下，以免造成催化劑失活。

（2）SNCR+SCR 系統(tǒng)聯(lián)動控制研究

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

試驗表明，SNCR+SCR 系統(tǒng)聯(lián)動工況運行方式應加大SNCR系統(tǒng)噴氨量，保證省煤器出口NOx 濃度日均值< 150mg/Nm3時，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)運行，同時氨逃逸偏高，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

杭州某項目在100%MCR 工況、反應器入口NOx（標態(tài)，干基，11O2%） < 200mg/Nm3、NH3/NOx=0.75、0.8、0.9mol/mol 三種工況下，四臺爐SCR 脫硝效率在NH3/NOx=0.8mol/mol 性價比最優(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 工況運行。

（4）鍋爐負荷變化脫硝響應自動控制策略

在寧波、杭州某項目分別實施鍋爐負荷變化脫硝響應自動控制策略，檢驗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)定的控制反應器出口NOx 濃度，系統(tǒng)具備很強魯棒性、穩(wěn)定性、準確性。

（5）pH值控制優(yōu)化技術

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

（6）脫酸塔出口溫度控制優(yōu)化技術

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

3 結論

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