如何控制垃圾焚烧发电烟气中的NOx污染排放

北极星环保网讯:垃圾焚烧技术由于其自身特点，有望成为未来中国城市垃圾处置的主要方式。而焚烧烟气中NO_x污染的控制是垃圾焚烧技术得以广泛应用的重要前提。目前处理NO_x的主流方法为SNCR和低温SCR。SNCR将还原剂直接喷入炉膛内，易操作，但脱硝效率较低。

低温SCR采用低温低尘布置，能耗小，但硫酸氢铵的生成制约了低温催化剂的广泛应用。需进一步研发低温具有良好抗硫性能的催化剂，并在工程应用中优化反应器和脱硫工艺的设计，以减少NH₄HSO₄的生成，增加催化剂在线加热装置，从而延长催化剂的寿命。

图1. 垃圾焚烧发电示意图

垃圾焚烧尾气中含有HCl、SO_x、NO_x、粉尘、二恶英和重金属等污染物。垃圾焚烧烟气的污染物控制，能否满足GB18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》或EU2000/76/EC中规定的污染物排放限值要求，成为该技术趋于成熟并广泛应用的重要标志。

目前已建成的垃圾焚烧炉普遍采用的烟气净化工艺流程为“锅炉尾气出口+半干法+干法+布袋除尘器+SCR”，对环保要求比较高的厂区，会增加SNCR脱硝和湿法脱酸，消石灰被用作脱酸工艺半干法+干法的吸收剂。

近年来，为了后续SCR工艺的有效运行并降低SO₂的排放浓度，也有采用NaHCO₃作为脱酸吸收剂。采用活性炭吸附二恶英和重金属，以布袋除尘器去除粉尘，以SNCR和SCR联合去除NO_x。故各工艺的高效运行是垃圾焚烧技术得以广泛应用的技术前提。

一、垃圾焚烧过程中NOx生成机制

目前，国内普遍采用的焚烧炉为机械炉排炉，因其对垃圾种类、含水率适应能力强、垃圾无需预处理、易于调节燃烧空气的供给及控制燃烧工况等特点，被广泛应用于垃圾焚烧系统。在垃圾焚烧过程中，NO_x的产生方式包括热力型NO_x、燃料型NO_x和瞬时型NOx三种。

热力型NOx由过量的O₂及O与N₂反应生成，温度和氧浓度是应的关键因素。温度为1000℃时，NO_x的浓度值接近于0，温度为1300℃时，NO_x的浓度值为10×10-6，温度为1500℃时，NOx的浓度值为200×10-6。而机械炉排炉垃圾焚烧炉炉膛温度为800~1000℃。因此，热力型NO_x不是垃圾焚烧系统中NOx生成的主要原因。

燃料型NO_x由燃料中的氮元素在燃烧中氧化生成，其生成率与炉膛内的空气量关系密切：空气量充足时，生成率较高，空气量较低时，生成率较低。垃圾1300℃时，燃料型NO_x约占总生成量的90%。

瞬时型NO_x是在高温条件下，燃料中的碳氢化合物受热分解产生CH自由基，由CH自由基和炉膛内空气中的N2反应生成，由于燃料分解需要的温度高于常规的炉膛温度，因此瞬时型NO_x生成量亦相对较小。

二、垃圾焚烧过程中NO_x控制方式

1燃烧控制技术

燃料型NO_x是垃圾焚烧尾气中NO_x生成的主要方式。在燃烧程中，通常通过空气分级燃烧、烟气分级燃烧和烟气再循环等技术控制燃料型NO_x的生成。表1列举了利用不同形式的焚烧炉脱除NO_x的效果。

表1. 不同形式焚烧炉内NO_x的脱除量

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