焚烧设施超低排放脱销系统工艺应用研究

李艳红 封晨 许宏

摘要：本文以工废公司厂区（2#线）回转窑焚烧处理线为基础，尾气系统处置工艺对焚烧过程中的烟气进行深度治理控制后有效压降排放浓度，旨在实现无锡市重点行业国有企业大气污染物超低排放目标，以供参考。

关键词：湿式电除尘系统；SNCR+低温SCR脱硝联用系统；大气污染；脱销；逃逸率

DOI：10.12433/zgkjtz.20240142

随着工业行业的不断发展，工业危险废物的产量急剧增加，对工业废物进行焚烧处置是当前较为先进的处置方式，可以实现工业废物的无害化处置，减容减量。但在工业废物焚烧所产生的烟气中存在多种有害污染物，含量过高时，会对周边的生态环境和人体健康造成严重危害，因此需要采取烟气净化工艺控制排放量。根据无锡市大气污染防治工作联席会议办公室目标责任书及《无锡市重点行业深度减排工作实施方案》对颗粒物排放指标要求，工废公司对危废焚烧生产线尾气处理系统配套成熟高效的WESP湿电除尘器系统及SNCR+低温SCR脱硝联用系统，有效压降大气污染物深度减排，持续改善环境空气质量，完成无锡市重点行业企业对大气污染物排放深度治理目标，实现烟气排放浓度日均值NOX浓度≤70mg/Nm3、烟尘浓度≤4mg/Nm3、SO2浓度≤20mg/m?。

一、环保执行标准和规范

《大气污染物综合排放标准》 GB16297－2017

《危险废物焚烧污染控制标准》 GB18484－2020

《固定污染源废气监测点位设置技术规范》 DB37_T3535－2019

二、项目概况

工废公司针对现有回转窑危废物焚烧处理后排放废气中NOX浓度在75～200mg/Nm3之间，烟尘浓度在11～20mg/Nm3之间，但无法满足按照《无锡市重点行业深度减排工作实施方案》中“工业废物焚烧过程中产生的大量烟气污染物实现烟气排放浓度日均值NOX浓度≤70mg/Nm3、烟尘浓度≤4mg/Nm3、SO2浓度≤20mg/m3”的要求，根据厂区现有焚烧技术安全可行性、排放指标结合脱硝技术工艺特点和工程经济性，在此背景下，工废公司以厂区（2#线）回转窑焚烧处理线为基础，开展焚烧设施超低排放系统研究，通过研发新的处置工艺对焚烧过程中的烟气进行处理控制，在焚烧生产线尾气处理系统配套成熟高效的WESP湿电除尘器系统及SNCR+低温SCR脱硝联用系统，实现无锡市重点行业大气污染物排放深度治理目标，从而提高污染物的脱除效率，有效压降大气污染物深度减排。

在工业生产中，目前主流的有干法和湿法两种脱硝工艺，其中干法脱硝工艺使用较多，具体如表1所示，在综合实际生产和成本支出的情况下，选择最优方案和最佳药剂对提高脱硝效率、节省项目投资成本是尤为必要的。

表1中SCR、SNCR、PNCR或是SCR和SNCR联用等多种技术，无疑都各自存在着优缺点。在选择脱硝工艺技术的同时，与之配套的关键设备和药剂成为后期使用过程中的成本投入和设备维护投入是一大关键因素。工业废物焚烧普遍在燃烧中控制生成过程，后续结合WESP湿电除尘器系统及SNCR+低温SCR脱硝联用技术，能够有效地将工业废物焚烧炉出口烟气中NOX污染物排放浓度控制在50mg/m3左右，实现无锡市重点危废焚烧行业企业对大气污染物超低排放深度治理的目标。

三、总体工艺流程

回转窑焚烧处理线急冷塔后面的都属于尾气处理系统，包括中和装置（中和塔）—除尘器—GGH（脏烟气）—脱酸塔—减湿塔—GGH（干净烟气）—SGH（烟气加热器）—引风机—烟囱。为了将回转窑焚烧线焚烧炉尾气烟尘排放浓度≤5mg/m3，在洗涤塔出口增设WESP湿电除尘器系统进一步脱除灰尘和雾滴，确保尾气含尘达标排放。湿式电除尘器系统，就近布置于湿法脱酸塔旁边，烟气进入吸收塔经喷淋液吸收完成脱硫过程，含细微粉尘、雾滴烟气经折板除雾器预除雾、除尘，再进入电除尘（雾）器进一步去除细微粉尘、雾滴，除尘、除雾后净化烟气从顶部排出至烟囱达标排放，收集的液体及电除尘（雾）器冲洗水流入吸收塔内或外排处理。选用的湿式电除尘器采用立式布置，烟气从洗涤塔上部进入，经内气流分布板进入电场内部的阴阳极在电场电晕电流作用下荷电收尘，再通过顶部出口喇叭排出直接进入原直排烟囱上部烟管排出大气。该结构气流均布性较好，保障除尘效率和出口排放。所含的灰尘在极板被吸附聚集，可通过定期喷水清理被补集的灰尘。

烟气经过两级湿法塔脱硫后进入湿电除雾器脱除含硫颗粒物，将烟尘浓度由15mg左右降低至4mg以下，深度除尘后进入低温SCR脱销系统，如图1所示。由于本项目SCR脱硝位于湿法脱酸的下游，该位置的烟气经干法和湿法脱酸后烟气硫氧化物含量极少，可减少硫氨的生成，烟气也经过布袋除尘和湿电除雾，烟气夹杂的颗粒物及含盐含碱雾滴较少，减少了催化剂因积灰造成堵塞频率多的情况，可有效延长催化剂的使用寿命，提高脱硝效率。但因为反应器处于湿法下游，烟气温度偏低60～70℃，故选取低温催化剂，催化温度区间为170～180℃，在进入催化剂反应器之前通过两级GGH加热和辅助燃烧器调节达到该温度。洗涤塔出口低温烟气65℃进入SGH烟气加热器与锅炉产生的饱和蒸汽换热，将温度提升至110℃左右，进入GGH烟气换热器中与SCR出口烟气换热，将烟气温度加热至180℃，之后经热风炉加热至230℃后进入SCR脱硝系统，在催化剂的作用下NOX与尿素热解出的氨气反应，起到脱除NOX的作用，脱硝后烟气进入GGH换热器换热后将烟气温度换热降低至160℃，在引风机的作用下通过烟囱达标排放至大气中，并由CEMS在线监测焚烧烟气是否达标排放。

四、脱销系统工艺特点

本系统项目SCR采用40%尿素作为催化还原剂原料，与SNCR系统共用一套尿素储存系统（使用化学药剂尿素符合标准GB/T 2440－2017的要求）。脱硝装置入口设计NOX排放量（24h均值）≤250mg/Nm3， 脱硝装置出口NOX设计排放量（24h均值）≤50mg/Nm3，来自SCR尿素输送泵的40%尿素通过压缩空气雾化，经过加热后的空气在热解炉内与雾化的尿素混合、蒸发，形成3%～5%的含氨气体，送至SCR反应器内。尿素通过输送泵输送至SCR计量分配单元，该模块可以调节尿素喷量，其调节量与反应器进出口NOX浓度联锁，实现自动调节喷射量。

为了防止烟气中的粉尘在换热器内部结块堵塞或发生结盐现象，换热器顶部设置了喷淋水管，定期喷水进行清洗维护。二级GGH冷侧出口的烟气温度达到160℃，在GGH出口烟道上设置小型辅助燃烧器，对烟气温度进行调整，确保进入SCR反应器的烟气满足催化剂的使用需求。辅助燃烧器的出力在正常工况下满足将烟气加热到300℃的能力，此外，运行一段时间后，催化剂表面会积聚一定量的硫氨，影响催化剂性能，辅助燃烧器的最大出力可短期提高烟气温度，吹入SCR反应器内，使硫氨分解，达到催化剂“再生”的效果。

SCR反应塔中的催化剂在正常运行条件下使用寿命不低于24000h（第一次通烟气开始计算），超过使用寿命时效期后期继续运行会提升氨逃逸率，且SCR催化剂具有一定的毒性，为了避免催化剂中毒现象，并充分合理利用催化剂，SCR反应器采用立式布置，烟气自上部进入，内部催化剂设三层，两用一备，备用层不装填催化剂，待后期催化剂临近使用寿命时，补充装入备用层，可最大程度上发挥上两层催化剂的使用效率。

SCR脱硝催化反应公式如下：

4NO+4NH3+O2（催化剂）→4N2+6H2O

2NO+4NH3+2O2（催化剂）→3N2+6H2O

GGH烟气换热器：为提升SCR入口烟气温度，达到SCR催化剂所需的设计温度，同时减少辅助燃料的消耗量，可以采用GGH烟气加热器对排放烟气进行加热。SGH出口110℃左右烟气与SCR出口230℃左右烟气进行换热，将烟气温度升高至180℃左右，再经热风炉加热至230℃后进入SCR脱硝系统。热风炉的主要作用是通过助燃燃烧器加热GGH出口烟气，将烟气温度由180℃加热至230℃。热风炉安装于GGH顶部，采用比例调解式燃烧器助燃，设计柴油消耗量约40kg/h，燃烧器柴油消耗量约80kg/h。

表中数据按年运行300天（7200h计），柴油：8500元/t，天然气：4.35元/m3，单条线使用GGH年辅助燃料消耗费用为244.8万元（柴油）或150万元（天然气），不使用GGH辅助燃料消耗费用为489.6万元（柴油）或300万元（天然气），因此在实际运行中使用GGH烟气换热器并使用天然气作为辅助燃料更为经济、高效、节约。

整套超低排放脱销系统安装，利用厂区现有设备设施，不改变现有工艺流程，尽可能降低工程投资和运行费用。脱硝装置的自动控制计算机系统为PLC系统，该系统的自动化程度控制室内完成对还原剂和脱硝系统的控制及运行参数的调节。脱硝效率可达90%以上，机械寿命长达三年以上，确保烟气烟尘及氮氧化物达标排放，满足严格的排放需求。

五、结语

回转窑危废焚烧生产线尾气处理配套WESP湿电除尘器系统及SNCR+低温SCR脱硝系统实现了全流程监控，提高整套设备系统运行的自动化、流畅性及稳定性。通过脱硝工艺深度治理后的排放烟气中的NOX、烟尘含量按照国家及地方环保部门排放标准达标排放，并按照环保总量控制要求在确保达标的同时进一步削减NOX的排放量，不断提升无锡市重点行业污染治理水平，全面提升大气污染物治理绩效，有效压降排放浓度，压减排放总量。

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