李艷紅 封晨 許宏

摘要：本文以工廢公司廠區(qū)（2#線）回轉(zhuǎn)窯焚燒處理線為基礎(chǔ)，尾氣系統(tǒng)處置工藝對焚燒過程中的煙氣進(jìn)行深度治理控制后有效壓降排放濃度，旨在實(shí)現(xiàn)無錫市重點(diǎn)行業(yè)國有企業(yè)大氣污染物超低排放目標(biāo)，以供參考。

關(guān)鍵詞：濕式電除塵系統(tǒng)；SNCR+低溫SCR脫硝聯(lián)用系統(tǒng)；大氣污染；脫銷；逃逸率

DOI：10.12433/zgkjtz.20240142

隨著工業(yè)行業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)量急劇增加，對工業(yè)廢物進(jìn)行焚燒處置是當(dāng)前較為先進(jìn)的處置方式，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢物的無害化處置，減容減量。但在工業(yè)廢物焚燒所產(chǎn)生的煙氣中存在多種有害污染物，含量過高時(shí)，會(huì)對周邊的生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重危害，因此需要采取煙氣凈化工藝控制排放量。根據(jù)無錫市大氣污染防治工作聯(lián)席會(huì)議辦公室目標(biāo)責(zé)任書及《無錫市重點(diǎn)行業(yè)深度減排工作實(shí)施方案》對顆粒物排放指標(biāo)要求，工廢公司對危廢焚燒生產(chǎn)線尾氣處理系統(tǒng)配套成熟高效的WESP濕電除塵器系統(tǒng)及SNCR+低溫SCR脫硝聯(lián)用系統(tǒng)，有效壓降大氣污染物深度減排，持續(xù)改善環(huán)境空氣質(zhì)量，完成無錫市重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)對大氣污染物排放深度治理目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)煙氣排放濃度日均值NOX濃度≤70mg/Nm3、煙塵濃度≤4mg/Nm3、SO2濃度≤20mg/m?。

一、環(huán)保執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB16297－2017

《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》 GB18484－2020

《固定污染源廢氣監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置技術(shù)規(guī)范》 DB37_T3535－2019

二、項(xiàng)目概況

工廢公司針對現(xiàn)有回轉(zhuǎn)窯危廢物焚燒處理后排放廢氣中NOX濃度在75～200mg/Nm3之間，煙塵濃度在11～20mg/Nm3之間，但無法滿足按照《無錫市重點(diǎn)行業(yè)深度減排工作實(shí)施方案》中“工業(yè)廢物焚燒過程中產(chǎn)生的大量煙氣污染物實(shí)現(xiàn)煙氣排放濃度日均值NOX濃度≤70mg/Nm3、煙塵濃度≤4mg/Nm3、SO2濃度≤20mg/m3”的要求，根據(jù)廠區(qū)現(xiàn)有焚燒技術(shù)安全可行性、排放指標(biāo)結(jié)合脫硝技術(shù)工藝特點(diǎn)和工程經(jīng)濟(jì)性，在此背景下，工廢公司以廠區(qū)（2#線）回轉(zhuǎn)窯焚燒處理線為基礎(chǔ)，開展焚燒設(shè)施超低排放系統(tǒng)研究，通過研發(fā)新的處置工藝對焚燒過程中的煙氣進(jìn)行處理控制，在焚燒生產(chǎn)線尾氣處理系統(tǒng)配套成熟高效的WESP濕電除塵器系統(tǒng)及SNCR+低溫SCR脫硝聯(lián)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無錫市重點(diǎn)行業(yè)大氣污染物排放深度治理目標(biāo)，從而提高污染物的脫除效率，有效壓降大氣污染物深度減排。

在工業(yè)生產(chǎn)中，目前主流的有干法和濕法兩種脫硝工藝，其中干法脫硝工藝使用較多，具體如表1所示，在綜合實(shí)際生產(chǎn)和成本支出的情況下，選擇最優(yōu)方案和最佳藥劑對提高脫硝效率、節(jié)省項(xiàng)目投資成本是尤為必要的。

表1中SCR、SNCR、PNCR或是SCR和SNCR聯(lián)用等多種技術(shù)，無疑都各自存在著優(yōu)缺點(diǎn)。在選擇脫硝工藝技術(shù)的同時(shí)，與之配套的關(guān)鍵設(shè)備和藥劑成為后期使用過程中的成本投入和設(shè)備維護(hù)投入是一大關(guān)鍵因素。工業(yè)廢物焚燒普遍在燃燒中控制生成過程，后續(xù)結(jié)合WESP濕電除塵器系統(tǒng)及SNCR+低溫SCR脫硝聯(lián)用技術(shù)，能夠有效地將工業(yè)廢物焚燒爐出口煙氣中NOX污染物排放濃度控制在50mg/m3左右，實(shí)現(xiàn)無錫市重點(diǎn)危廢焚燒行業(yè)企業(yè)對大氣污染物超低排放深度治理的目標(biāo)。

三、總體工藝流程

回轉(zhuǎn)窯焚燒處理線急冷塔后面的都屬于尾氣處理系統(tǒng)，包括中和裝置（中和塔）—除塵器—GGH（臟煙氣）—脫酸塔—減濕塔—GGH（干凈煙氣）—SGH（煙氣加熱器）—引風(fēng)機(jī)—煙囪。為了將回轉(zhuǎn)窯焚燒線焚燒爐尾氣煙塵排放濃度≤5mg/m3，在洗滌塔出口增設(shè)WESP濕電除塵器系統(tǒng)進(jìn)一步脫除灰塵和霧滴，確保尾氣含塵達(dá)標(biāo)排放。濕式電除塵器系統(tǒng)，就近布置于濕法脫酸塔旁邊，煙氣進(jìn)入吸收塔經(jīng)噴淋液吸收完成脫硫過程，含細(xì)微粉塵、霧滴煙氣經(jīng)折板除霧器預(yù)除霧、除塵，再進(jìn)入電除塵（霧）器進(jìn)一步去除細(xì)微粉塵、霧滴，除塵、除霧后凈化煙氣從頂部排出至煙囪達(dá)標(biāo)排放，收集的液體及電除塵（霧）器沖洗水流入吸收塔內(nèi)或外排處理。選用的濕式電除塵器采用立式布置，煙氣從洗滌塔上部進(jìn)入，經(jīng)內(nèi)氣流分布板進(jìn)入電場內(nèi)部的陰陽極在電場電暈電流作用下荷電收塵，再通過頂部出口喇叭排出直接進(jìn)入原直排煙囪上部煙管排出大氣。該結(jié)構(gòu)氣流均布性較好，保障除塵效率和出口排放。所含的灰塵在極板被吸附聚集，可通過定期噴水清理被補(bǔ)集的灰塵。

煙氣經(jīng)過兩級濕法塔脫硫后進(jìn)入濕電除霧器脫除含硫顆粒物，將煙塵濃度由15mg左右降低至4mg以下，深度除塵后進(jìn)入低溫SCR脫銷系統(tǒng)，如圖1所示。由于本項(xiàng)目SCR脫硝位于濕法脫酸的下游，該位置的煙氣經(jīng)干法和濕法脫酸后煙氣硫氧化物含量極少，可減少硫氨的生成，煙氣也經(jīng)過布袋除塵和濕電除霧，煙氣夾雜的顆粒物及含鹽含堿霧滴較少，減少了催化劑因積灰造成堵塞頻率多的情況，可有效延長催化劑的使用壽命，提高脫硝效率。但因?yàn)榉磻?yīng)器處于濕法下游，煙氣溫度偏低60～70℃，故選取低溫催化劑，催化溫度區(qū)間為170～180℃，在進(jìn)入催化劑反應(yīng)器之前通過兩級GGH加熱和輔助燃燒器調(diào)節(jié)達(dá)到該溫度。洗滌塔出口低溫?zé)煔?5℃進(jìn)入SGH煙氣加熱器與鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽換熱，將溫度提升至110℃左右，進(jìn)入GGH煙氣換熱器中與SCR出口煙氣換熱，將煙氣溫度加熱至180℃，之后經(jīng)熱風(fēng)爐加熱至230℃后進(jìn)入SCR脫硝系統(tǒng)，在催化劑的作用下NOX與尿素?zé)峤獬龅陌睔夥磻?yīng)，起到脫除NOX的作用，脫硝后煙氣進(jìn)入GGH換熱器換熱后將煙氣溫度換熱降低至160℃，在引風(fēng)機(jī)的作用下通過煙囪達(dá)標(biāo)排放至大氣中，并由CEMS在線監(jiān)測焚燒煙氣是否達(dá)標(biāo)排放。

四、脫銷系統(tǒng)工藝特點(diǎn)

本系統(tǒng)項(xiàng)目SCR采用40%尿素作為催化還原劑原料，與SNCR系統(tǒng)共用一套尿素儲(chǔ)存系統(tǒng)（使用化學(xué)藥劑尿素符合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2440－2017的要求）。脫硝裝置入口設(shè)計(jì)NOX排放量（24h均值）≤250mg/Nm3， 脫硝裝置出口NOX設(shè)計(jì)排放量（24h均值）≤50mg/Nm3，來自SCR尿素輸送泵的40%尿素通過壓縮空氣霧化，經(jīng)過加熱后的空氣在熱解爐內(nèi)與霧化的尿素混合、蒸發(fā)，形成3%～5%的含氨氣體，送至SCR反應(yīng)器內(nèi)。尿素通過輸送泵輸送至SCR計(jì)量分配單元，該模塊可以調(diào)節(jié)尿素噴量，其調(diào)節(jié)量與反應(yīng)器進(jìn)出口NOX濃度聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)噴射量。

為了防止煙氣中的粉塵在換熱器內(nèi)部結(jié)塊堵塞或發(fā)生結(jié)鹽現(xiàn)象，換熱器頂部設(shè)置了噴淋水管，定期噴水進(jìn)行清洗維護(hù)。二級GGH冷側(cè)出口的煙氣溫度達(dá)到160℃，在GGH出口煙道上設(shè)置小型輔助燃燒器，對煙氣溫度進(jìn)行調(diào)整，確保進(jìn)入SCR反應(yīng)器的煙氣滿足催化劑的使用需求。輔助燃燒器的出力在正常工況下滿足將煙氣加熱到300℃的能力，此外，運(yùn)行一段時(shí)間后，催化劑表面會(huì)積聚一定量的硫氨，影響催化劑性能，輔助燃燒器的最大出力可短期提高煙氣溫度，吹入SCR反應(yīng)器內(nèi)，使硫氨分解，達(dá)到催化劑“再生”的效果。

SCR反應(yīng)塔中的催化劑在正常運(yùn)行條件下使用壽命不低于24000h（第一次通煙氣開始計(jì)算），超過使用壽命時(shí)效期后期繼續(xù)運(yùn)行會(huì)提升氨逃逸率，且SCR催化劑具有一定的毒性，為了避免催化劑中毒現(xiàn)象，并充分合理利用催化劑，SCR反應(yīng)器采用立式布置，煙氣自上部進(jìn)入，內(nèi)部催化劑設(shè)三層，兩用一備，備用層不裝填催化劑，待后期催化劑臨近使用壽命時(shí)，補(bǔ)充裝入備用層，可最大程度上發(fā)揮上兩層催化劑的使用效率。

SCR脫硝催化反應(yīng)公式如下：

4NO+4NH3+O2（催化劑）→4N2+6H2O

2NO+4NH3+2O2（催化劑）→3N2+6H2O

GGH煙氣換熱器：為提升SCR入口煙氣溫度，達(dá)到SCR催化劑所需的設(shè)計(jì)溫度，同時(shí)減少輔助燃料的消耗量，可以采用GGH煙氣加熱器對排放煙氣進(jìn)行加熱。SGH出口110℃左右煙氣與SCR出口230℃左右煙氣進(jìn)行換熱，將煙氣溫度升高至180℃左右，再經(jīng)熱風(fēng)爐加熱至230℃后進(jìn)入SCR脫硝系統(tǒng)。熱風(fēng)爐的主要作用是通過助燃燃燒器加熱GGH出口煙氣，將煙氣溫度由180℃加熱至230℃。熱風(fēng)爐安裝于GGH頂部，采用比例調(diào)解式燃燒器助燃，設(shè)計(jì)柴油消耗量約40kg/h，燃燒器柴油消耗量約80kg/h。

表中數(shù)據(jù)按年運(yùn)行300天（7200h計(jì)），柴油：8500元/t，天然氣：4.35元/m3，單條線使用GGH年輔助燃料消耗費(fèi)用為244.8萬元（柴油）或150萬元（天然氣），不使用GGH輔助燃料消耗費(fèi)用為489.6萬元（柴油）或300萬元（天然氣），因此在實(shí)際運(yùn)行中使用GGH煙氣換熱器并使用天然氣作為輔助燃料更為經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)約。

整套超低排放脫銷系統(tǒng)安裝，利用廠區(qū)現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施，不改變現(xiàn)有工藝流程，盡可能降低工程投資和運(yùn)行費(fèi)用。脫硝裝置的自動(dòng)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為PLC系統(tǒng)，該系統(tǒng)的自動(dòng)化程度控制室內(nèi)完成對還原劑和脫硝系統(tǒng)的控制及運(yùn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)。脫硝效率可達(dá)90%以上，機(jī)械壽命長達(dá)三年以上，確保煙氣煙塵及氮氧化物達(dá)標(biāo)排放，滿足嚴(yán)格的排放需求。

五、結(jié)語

回轉(zhuǎn)窯危廢焚燒生產(chǎn)線尾氣處理配套WESP濕電除塵器系統(tǒng)及SNCR+低溫SCR脫硝系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全流程監(jiān)控，提高整套設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化、流暢性及穩(wěn)定性。通過脫硝工藝深度治理后的排放煙氣中的NOX、煙塵含量按照國家及地方環(huán)保部門排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)排放，并按照環(huán)保總量控制要求在確保達(dá)標(biāo)的同時(shí)進(jìn)一步削減NOX的排放量，不斷提升無錫市重點(diǎn)行業(yè)污染治理水平，全面提升大氣污染物治理績效，有效壓降排放濃度，壓減排放總量。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧靖，羅慧，劉玉坤.生活垃圾焚燒煙氣脫硝技術(shù)對比[J].節(jié)能與環(huán)保，2021（07）：66-68.

[2]王翾.危險(xiǎn)廢物焚燒過程中氮氧化物的排放控制[J].山西化工，2023，43（02）：175-177.

[3]王保銀.垃圾焚燒廠煙氣凈化SCR改造設(shè)計(jì)和脫硝效果分析[J].中國資源綜合利用，2020，38（11）：177-179.

[4]能士峰，劉慶嶺，張旺，等.垃圾焚燒SCR 脫硝催化劑的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工，2022（02）：31-34.

[5]周志新.垃圾焚燒煙氣處理采用 SCR 工藝催化劑的選擇及運(yùn)行中的注意事項(xiàng)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2020（28）：100-101.