垃圾焚烧厂烟气净化SCR改造设计和脱硝效果分析

垃圾焚烧厂烟气净化SCR改造设计和脱硝效果分析摘要：垃圾焚烧发电厂烟气脱硝一般采纳SNCR工艺即可满意《生活垃圾焚烧污染掌握标准》(GB18485—2014)排放要求。为改善环境,部分地市对辖区内的垃圾焚烧厂提出了更为严格的排放要求,甚至要求某些示范性工厂实现”零排放”。这也使得原有项目或新建项目需要考虑增加或布置SCR脱硝工艺,进一步降低烟气的NOx含量。某垃圾焚烧发电厂在原有半干法脱酸系统基础上增加SCR脱硝改造,使烟气中的NO_x降低到低于80mg/Nm~3,同时二噁英在原有基础上降低50%。因此,本文分析了垃圾焚烧厂烟气净化SCR改造设计和脱硝效果。垃圾焚烧烟气中含有大量的粉尘、HCL、SO2、NOx、二噁英、重金属等有害物质，目前，大多数项目采纳SNCR+半干法+干法+活性炭喷射+布袋除尘器工艺进行烟气处理[1]。烟气中的NOx和Ca(OH)2的反应效率很低，烟气的脱硝主要靠SNCR工艺(选择性非催化还原)进行脱除，但是，在氨逃逸不超标状况下，SNCR通常脱除效率只有40%～50%，只能满意250mg/Nm3的排放要求。随着国家标准和不同地方标准的出台，仅采纳SNCR已不能满意不同地方的排放要求，越来越多的项目需要采纳SCR工艺(选择性催化还原)进一步脱除NOx的排放量。在已经出台的相关标准和政策中，上海、深圳、海南等地的地方标准关于NOx的排放要求明显高于国家标准。另外，在其他未出台地方标准的省份，对于新建垃圾焚烧发电项目，许多地方政府对烟气排放的要求也明显高于国家标准，部分标准如表1所示。<imgsrc=“/UploadFiles/2023001/20235/Env/202305161659176292.jpg”alt=“1.jpg”width=“772”height=“134”/1项目概况本项目为深圳某垃圾焚烧发电厂，自深圳市地方标准出台后，部分已建成企业也逐步要求进行排放“提标”，NOx排放要求满意《深圳市生活垃圾处理设施运营规范》(SZDB/Z233—2017)。本项目原有烟气净化工艺为：SNCR+半干法脱酸+干法脱酸+活性炭吸附+布袋除尘器+引风机+烟囱，项目要求在引风机和烟囱之间增加SCR脱硝系统。2方案设计综合投资和运行成本方面的考虑，本项目采纳“中温SCR脱硝”工艺，运行温度为(230±5)℃，每条焚烧线配置一套SCR脱硝系统，脱硝系统烟气处理流程为：引风机→GGH→SGH→喷氨格栅→SCR反应器→GGH→增压风机→烟囱。前端脱硫除尘后，约145℃烟气经引风机后进入GGH换热器，与SCR出口高温烟气换热后，温度升至195℃，然后烟气进入SGH，其间利用饱和蒸汽将烟气温度由195℃升至约230℃，约230℃的烟气进入SCR反应器发生反应后将二噁英和NOx脱除，从SCR反应器出来的达标烟气进入GGH换热器与除尘器出口的低温烟气混合后温度降至约180℃，然后经增压风机将烟气送入烟囱。考虑到改造系统的施工、催化剂的安装维护，整个SCR系统设置了旁路系统，本项目中氨水储存使用电厂现有的SNCR系统储存罐，三条焚烧炉可以共用氨水输送系统;本项目另外配套2套催化剂再生系统。3主要设备3.1SCR反应器SCR反应器内催化剂根据2+1的方式布置，安装2层，预留1层，反应器设计成烟气竖直向下流淌，反应器入口设气流均布装置。反应器配有可拆卸的催化剂测试元件，便利使用方依据运行工况对测试模块进行取样分析，以便确定催化剂运行状况及再生时间。反应器配有吹灰装置，采纳声波吹灰，每层催化剂布置4个吹灰点，单条线共有12个点。反应器预留了催化剂修理及更换所需的起吊装置和平台，SCR反应器本体设计温度不小于350℃，能承受运行温度400℃的考验，而不产生任何损坏。本工程使用某进口品牌的中温蜂窝催化剂。催化剂模块采纳框架结构，耐高温、耐腐蚀，并便于运输、安装、起吊。催化剂设计反应温度为(230±5)℃，能满意该烟气温度下长期运行，同时催化剂最高能承受运行温度400℃，而不会产生任何损坏。3.2增压风机由于增加的SCR脱硝系统GGH、SGH、催化剂反应器及烟道等会造成压力损失，原有引风机力量不满意SCR脱硝系统所需的运行力量，所以要新增增压风机，每台炉设置1台。该增压风机通过变频器进行转速掌握，并将现有的引风机掌握在肯定范围内运行。另外，停炉时或者再生加热时，该风机和挡板一起同时使用，从而进行流量掌握。3.3SGH蒸汽换热器方案中SGH加热采纳260℃饱和蒸汽，并对SCR脱硝系统饱和蒸汽进汽阀进行程序化掌握，可以依据烟气加热器的不同工况进行温度调整，保证烟气在设定温度范围内与氨气进行反应。SGH采纳翅片式换热管，基材选用20G钢，为防止湍流振动，SGH中间用隔板分隔成左右两组。3.4GGH烟气换热器方案采纳GGH+SGH联合升温方案，设计中充分考虑了蒸汽耗量、排烟温度、占地面积等多方面因素，确保排烟温度低于195℃。GGH壳侧与管侧材质具有良好的抗腐蚀性，壳体材质满意防腐要求，管侧材质采纳ND钢。3.5喷氨系统及再生系统SCR脱硝系统氨水使用原有SNCR脱硝系统的氨水罐，从氨水罐备用接口连接到氨水输送泵，送到混合器使氨气蒸发并同稀释风混合匀称送入SCR喷氨格栅。催化剂表面析出硫铵，会致使脱硝性能下降。催化剂表面硫铵的升华温度为320℃左右，据此设置加热器热风循环系统，以达到使催化剂恢复活性的目的。4运行效果项目建成后，根据协议要求，对脱硝系统进行了(72+24)h的试运行验收，邀请第三方检测单位对SCR脱硝前后的指标进行了同步取样分析，并对(72+24)h时间内SCR系统的原料、能源消耗进行了统计分析，详细数据如表2所示。<imgsrc=“/UploadFiles/2023001/20235/Env/202305161659172744.jpg”alt=“2.jpg”width=“760”height=“255”/由表2数据可以看出，经过SNCR脱硝后，NOx最高均值为221mg/Nm3，通过SCR脱硝系统后，脱硝效果明显，依据喷氨量的不同，脱硝效率也有所不同，在氨逃逸不超标的状况下(≤3mg/Nm3)，脱硝效率最高可以达到84.8%，并全部满意≤80mg/Nm3的排放要求;SCR催化剂对二噁英的脱除也有50%以上的效果;其他各项消耗全部达到设计要求。为进一步了解催化剂的效能变化、验证SCR的性能指标，在SCR脱硝系统运行一年半后重新邀请第三方检测单位对这三条生产线SCR工艺前后同时进行烟气成分检测，并对其他运行数据进行统计，结果如表3所示。由表3可以看出，该系统运行稳定，在正常使用一年半后还有超过80%的脱硝效率，并且脱除二噁英的效果明显。该