垃圾焚烧发电烟气中NOx污染控制技术

2.3选择性催化还原(SCR)

SCR反应器的布置方式有3种:高温高尘、高温低尘、低温低尘，三种布置方式的比较如表2-2所示：

表2-2：SCR反应器布置方式比较

垃圾焚烧烟气净化布袋除尘器出口的烟气温度为150℃，采用高温布置需将烟温增加到350℃，耗能大。低温低尘布置兼顾了催化剂磨损小和能耗小的两大优点，但是低温SCR催化剂的性能有待进一步研究。

2.3.1低温催化剂中毒失活的原因

Ya-JuanShi等[14]的研究表明，硫酸氢铵的生成引起催化剂的失活;黄海凤等的研究表明，温度为140℃时，烟气中的SO2浓度大于80mg/Nm3时，生成的硫酸氢铵引起催化剂失活;MahnazPourkhalil等的研究表明，当入口烟气温度为200℃，SO2浓度为286mg/Nm3，H2O的体积百分含量为2时，SCR的反应效率在6h内由97%降到92%，研究同时表明，由于硫酸氢铵受热易分解，将失活的催化剂置于350℃的氦气中2h，催化剂能恢复到初始的活性状态。

实际工程中，经上游处理过的烟气中仍含有少量的SOx，SOx与SCR脱硝过程中逃逸的氨反应生成NH4HSO4，NH4HSO4熔点为145℃，沸点为350℃，液态的NH4HSO4粘性很强，造成催化剂堵塞、失活。SOx、NH3、H2O、温度是影响NH4HSO4生成的主要因素，我国垃圾焚烧尾气含水率为20%左右，温度和含水率不变的情况下，通过降低SOx、NH3的含量减少NH4HSO4的生成。

2.3.2降低催化剂失活的措施

LiyunSong等[17]的研究表明，烟气温度低于220℃时易生成硫酸氢铵，在催化剂中加入CeO2，制成成份为V2O5-MoO3/CeO2-TiO2的改性催化剂，CeO2能分解生成的硫酸氢铵。该类型的催化剂还未商业化应用。

在工程设计中，降低烟气中SOx的浓度以减少NH4HSO4的生成。目前普遍采用的脱酸工艺为半干法+干法，吸收剂为消石灰，去除效率较低，脱酸后烟气中SOx的浓度为100mg/Nm3。增加湿法脱酸工艺，或选用NaHCO3作为吸收剂，增加SOx的脱除效率，使烟气中SOx的含量小于50mg/Nm3，减少硫酸氢铵的生成，延长催化剂的寿命。

周英贵等的研究表明，不同的SCR氨喷射方法对应不同的氨氮摩尔比的标准偏差值，合理的喷氨设置能使该数值达到4.72%;樊庆锌等[19]的研究表明烟气流速相对标准偏差小于15%，氨氮摩尔比的标准偏差小于10%，脱硝效率增加。

在SCR工艺设计中，反应器内设计速度的最大标准偏差为平均值的15%，氨氮摩尔比的最大标准偏差为平均值的10%。使喷入的NH3和烟气充分混合，增大与NOx的接触量，增加反应效率，减少氨逃逸，减少硫酸氢铵的生成，延长催化剂的寿命。

2.3.3催化剂在线加热再生

工程中解决催化剂NH4HSO4中毒、失活的方式有水洗和加热再生，水洗容易将催化剂的有效成分冲刷流失。设计中采用了在线加热的再生方式，再生温度为350～400℃，设计再生周期为6000h/次，既避免了设计温度为350℃需要消耗的大量热能，也解决了NH4HSO4中毒、失活的问题，延长了催化剂的使用寿命。

3.结论：

1)目前适用于垃圾焚烧炉氮氧化物处理的工艺主要有SNCR和低温SCR。

2)SNCR的主要优点是模块化程度较高，操作简单方便，但脱硝效率较低，难以满足较高的排放标准。

3)低温SCR布置于低温低尘的位置，既节约了能量也降低了催化剂的磨损，但硫酸氢铵的形成引起了催化剂的中毒、失活。针对上述问题的解决方案为：

优化反应器结构设计，增强烟气和还原剂的混合程度，增加反应效率，减少氨逃逸;改进脱酸工艺，如增加湿法，或干法半干法的吸收剂由NaHCO3代替消石灰，增加脱硫效率，使脱酸后烟气中SO2的浓度小于50mg/Nm3。从而减少SCR系统中硫酸氢铵的生成，延长催化剂的使用寿命;提高运行管理能力，做好催化剂的清扫、再生，以保证催化剂在较长时间内有良好的性能。

4)针对目前未能解决的问题，建议工艺未来的研发侧重于开发低温时抗硫能力强的改性催化剂;优化工艺设计，减少烟气中NH3和SOx的浓度，抑制硫酸氢铵的生成。

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