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如何控制垃圾焚烧发电烟气中的NOx污染排放
时间:2018-09-29 09:19:38

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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NOx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NOx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。

垃圾焚烧尾气中含有HCl、SOx、NOx、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NOx。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,NOx的产生方式包括热力型NOx、燃料型NOx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,NOx的浓度值接近于0,温度为1300℃时,NOx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NOx不是垃圾焚烧系统中NOx生成的主要原因。

燃料型NOx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NOx约占总生成量的90%。

瞬时型NOx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NOx生成量亦相对较小。

二、垃圾焚烧过程中NOx控制方式

1燃烧控制技术

燃料型NOx是垃圾焚烧尾气中NOx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NOx的生成。表1列举了利用不同形式的焚烧炉脱除NOx的效果。


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