如何控制垃圾焚烧发电烟气中的NOx污染排放

(1)低温催化剂中毒失活的原因

Ya-JuanShi等的研究表明，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>80mg/m3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/m³，H₂O的体积分数为2%时，SCR的反应效率在6h内由97%降至92%;研究同时表明，由于硫酸氢铵受易分解，将失活的催化剂置于350℃的氦气中2h，催化剂可恢复到初始活性状态。实际工程中，经上游处理过的烟气中仍含有少量的SO_x，SO_x可与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NH₄HSO₄黏性很强，易造成催化剂堵塞、失活。SO_x、NH₃、H₂O、温度是影响NH₄HSO₄生成的主要因素，我国垃圾焚烧尾气的含水率约为20%，温度和含水率不变的情况下，可通过降低SOx、NH3的含量减少NH₄HSO₄的生成。

(2)降低催化剂失活的措施

LiyunSong等的研究表明：烟气温度低于220℃时易生成硫酸氢铵，在催化剂中加入CeO₂，制成有效成分为V₂O₅-MoO₃/CeO₂-TiO₂的改性催化剂，CeO₂能分解生成的硫酸氢铵。但该类型的催化剂尚未商业化应用。

在工程设计中，降低烟气中SO_x的浓度可减少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，去除效率低，脱酸后烟气中SO_x的浓度为100mg/m³。增加湿法脱酸工艺，或选用NaHCO₃作为吸收剂，可提高SO_x的脱除效率，使烟气中SO_x的含量小于50mg/m³，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氨喷射方法对应着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%，从而使喷入的NH₃和烟气充分混合，增大与NO_x的接触量，增加反应效率和防止氨逃逸和硫酸氢铵的生成，延长催化剂的寿命。

(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，水洗容易导致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℃时需要消耗的热能，也解决了NH₄HSO₄中毒、失活的问题，延长了催化剂的使用寿命。

三、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，既节约能量也降低催化剂的磨损，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的浓度低于50mg/m³，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，保证催化剂长期良好性能。

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下抗硫能力强的改性催化剂;优化工艺设计，减少烟气中NH₃和SO_x的浓度，抑制硫酸氢铵的生成。

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