焚燒設施超低排放脫銷系統工藝應用研究

李艷紅 封晨 許宏

摘要：本文以工廢公司廠區（2#線）回轉窯焚燒處理線為基礎，尾氣系統處置工藝對焚燒過程中的煙氣進行深度治理控制后有效壓降排放濃度，旨在實現無錫市重點行業國有企業大氣污染物超低排放目標，以供參考。

關鍵詞：濕式電除塵系統；SNCR+低溫SCR脫硝聯用系統；大氣污染；脫銷；逃逸率

DOI：10.12433/zgkjtz.20240142

隨著工業行業的不斷發展，工業危險廢物的產量急劇增加，對工業廢物進行焚燒處置是當前較為先進的處置方式，可以實現工業廢物的無害化處置，減容減量。但在工業廢物焚燒所產生的煙氣中存在多種有害污染物，含量過高時，會對周邊的生態環境和人體健康造成嚴重危害，因此需要采取煙氣凈化工藝控制排放量。根據無錫市大氣污染防治工作聯席會議辦公室目標責任書及《無錫市重點行業深度減排工作實施方案》對顆粒物排放指標要求，工廢公司對危廢焚燒生產線尾氣處理系統配套成熟高效的WESP濕電除塵器系統及SNCR+低溫SCR脫硝聯用系統，有效壓降大氣污染物深度減排，持續改善環境空氣質量，完成無錫市重點行業企業對大氣污染物排放深度治理目標，實現煙氣排放濃度日均值NOX濃度≤70mg/Nm3、煙塵濃度≤4mg/Nm3、SO2濃度≤20mg/m?。

一、環保執行標準和規范

《大氣污染物綜合排放標準》 GB16297－2017

《危險廢物焚燒污染控制標準》 GB18484－2020

《固定污染源廢氣監測點位設置技術規范》 DB37_T3535－2019

二、項目概況

工廢公司針對現有回轉窯危廢物焚燒處理后排放廢氣中NOX濃度在75～200mg/Nm3之間，煙塵濃度在11～20mg/Nm3之間，但無法滿足按照《無錫市重點行業深度減排工作實施方案》中“工業廢物焚燒過程中產生的大量煙氣污染物實現煙氣排放濃度日均值NOX濃度≤70mg/Nm3、煙塵濃度≤4mg/Nm3、SO2濃度≤20mg/m3”的要求，根據廠區現有焚燒技術安全可行性、排放指標結合脫硝技術工藝特點和工程經濟性，在此背景下，工廢公司以廠區（2#線）回轉窯焚燒處理線為基礎，開展焚燒設施超低排放系統研究，通過研發新的處置工藝對焚燒過程中的煙氣進行處理控制，在焚燒生產線尾氣處理系統配套成熟高效的WESP濕電除塵器系統及SNCR+低溫SCR脫硝聯用系統，實現無錫市重點行業大氣污染物排放深度治理目標，從而提高污染物的脫除效率，有效壓降大氣污染物深度減排。

在工業生產中，目前主流的有干法和濕法兩種脫硝工藝，其中干法脫硝工藝使用較多，具體如表1所示，在綜合實際生產和成本支出的情況下，選擇最優方案和最佳藥劑對提高脫硝效率、節省項目投資成本是尤為必要的。

表1中SCR、SNCR、PNCR或是SCR和SNCR聯用等多種技術，無疑都各自存在著優缺點。在選擇脫硝工藝技術的同時，與之配套的關鍵設備和藥劑成為后期使用過程中的成本投入和設備維護投入是一大關鍵因素。工業廢物焚燒普遍在燃燒中控制生成過程，后續結合WESP濕電除塵器系統及SNCR+低溫SCR脫硝聯用技術，能夠有效地將工業廢物焚燒爐出口煙氣中NOX污染物排放濃度控制在50mg/m3左右，實現無錫市重點危廢焚燒行業企業對大氣污染物超低排放深度治理的目標。

三、總體工藝流程

回轉窯焚燒處理線急冷塔后面的都屬于尾氣處理系統，包括中和裝置（中和塔）—除塵器—GGH（臟煙氣）—脫酸塔—減濕塔—GGH（干凈煙氣）—SGH（煙氣加熱器）—引風機—煙囪。為了將回轉窯焚燒線焚燒爐尾氣煙塵排放濃度≤5mg/m3，在洗滌塔出口增設WESP濕電除塵器系統進一步脫除灰塵和霧滴，確保尾氣含塵達標排放。濕式電除塵器系統，就近布置于濕法脫酸塔旁邊，煙氣進入吸收塔經噴淋液吸收完成脫硫過程，含細微粉塵、霧滴煙氣經折板除霧器預除霧、除塵，再進入電除塵（霧）器進一步去除細微粉塵、霧滴，除塵、除霧后凈化煙氣從頂部排出至煙囪達標排放，收集的液體及電除塵（霧）器沖洗水流入吸收塔內或外排處理。選用的濕式電除塵器采用立式布置，煙氣從洗滌塔上部進入，經內氣流分布板進入電場內部的陰陽極在電場電暈電流作用下荷電收塵，再通過頂部出口喇叭排出直接進入原直排煙囪上部煙管排出大氣。該結構氣流均布性較好，保障除塵效率和出口排放。所含的灰塵在極板被吸附聚集，可通過定期噴水清理被補集的灰塵。

煙氣經過兩級濕法塔脫硫后進入濕電除霧器脫除含硫顆粒物，將煙塵濃度由15mg左右降低至4mg以下，深度除塵后進入低溫SCR脫銷系統，如圖1所示。由于本項目SCR脫硝位于濕法脫酸的下游，該位置的煙氣經干法和濕法脫酸后煙氣硫氧化物含量極少，可減少硫氨的生成，煙氣也經過布袋除塵和濕電除霧，煙氣夾雜的顆粒物及含鹽含堿霧滴較少，減少了催化劑因積灰造成堵塞頻率多的情況，可有效延長催化劑的使用壽命，提高脫硝效率。但因為反應器處于濕法下游，煙氣溫度偏低60～70℃，故選取低溫催化劑，催化溫度區間為170～180℃，在進入催化劑反應器之前通過兩級GGH加熱和輔助燃燒器調節達到該溫度。洗滌塔出口低溫煙氣65℃進入SGH煙氣加熱器與鍋爐產生的飽和蒸汽換熱，將溫度提升至110℃左右，進入GGH煙氣換熱器中與SCR出口煙氣換熱，將煙氣溫度加熱至180℃，之后經熱風爐加熱至230℃后進入SCR脫硝系統，在催化劑的作用下NOX與尿素熱解出的氨氣反應，起到脫除NOX的作用，脫硝后煙氣進入GGH換熱器換熱后將煙氣溫度換熱降低至160℃，在引風機的作用下通過煙囪達標排放至大氣中，并由CEMS在線監測焚燒煙氣是否達標排放。

四、脫銷系統工藝特點

本系統項目SCR采用40%尿素作為催化還原劑原料，與SNCR系統共用一套尿素儲存系統（使用化學藥劑尿素符合標準GB/T 2440－2017的要求）。脫硝裝置入口設計NOX排放量（24h均值）≤250mg/Nm3， 脫硝裝置出口NOX設計排放量（24h均值）≤50mg/Nm3，來自SCR尿素輸送泵的40%尿素通過壓縮空氣霧化，經過加熱后的空氣在熱解爐內與霧化的尿素混合、蒸發，形成3%～5%的含氨氣體，送至SCR反應器內。尿素通過輸送泵輸送至SCR計量分配單元，該模塊可以調節尿素噴量，其調節量與反應器進出口NOX濃度聯鎖，實現自動調節噴射量。

為了防止煙氣中的粉塵在換熱器內部結塊堵塞或發生結鹽現象，換熱器頂部設置了噴淋水管，定期噴水進行清洗維護。二級GGH冷側出口的煙氣溫度達到160℃，在GGH出口煙道上設置小型輔助燃燒器，對煙氣溫度進行調整，確保進入SCR反應器的煙氣滿足催化劑的使用需求。輔助燃燒器的出力在正常工況下滿足將煙氣加熱到300℃的能力，此外，運行一段時間后，催化劑表面會積聚一定量的硫氨，影響催化劑性能，輔助燃燒器的最大出力可短期提高煙氣溫度，吹入SCR反應器內，使硫氨分解，達到催化劑“再生”的效果。

SCR反應塔中的催化劑在正常運行條件下使用壽命不低于24000h（第一次通煙氣開始計算），超過使用壽命時效期后期繼續運行會提升氨逃逸率，且SCR催化劑具有一定的毒性，為了避免催化劑中毒現象，并充分合理利用催化劑，SCR反應器采用立式布置，煙氣自上部進入，內部催化劑設三層，兩用一備，備用層不裝填催化劑，待后期催化劑臨近使用壽命時，補充裝入備用層，可最大程度上發揮上兩層催化劑的使用效率。

SCR脫硝催化反應公式如下：

4NO+4NH3+O2（催化劑）→4N2+6H2O

2NO+4NH3+2O2（催化劑）→3N2+6H2O

GGH煙氣換熱器：為提升SCR入口煙氣溫度，達到SCR催化劑所需的設計溫度，同時減少輔助燃料的消耗量，可以采用GGH煙氣加熱器對排放煙氣進行加熱。SGH出口110℃左右煙氣與SCR出口230℃左右煙氣進行換熱，將煙氣溫度升高至180℃左右，再經熱風爐加熱至230℃后進入SCR脫硝系統。熱風爐的主要作用是通過助燃燃燒器加熱GGH出口煙氣，將煙氣溫度由180℃加熱至230℃。熱風爐安裝于GGH頂部，采用比例調解式燃燒器助燃，設計柴油消耗量約40kg/h，燃燒器柴油消耗量約80kg/h。

表中數據按年運行300天（7200h計），柴油：8500元/t，天然氣：4.35元/m3，單條線使用GGH年輔助燃料消耗費用為244.8萬元（柴油）或150萬元（天然氣），不使用GGH輔助燃料消耗費用為489.6萬元（柴油）或300萬元（天然氣），因此在實際運行中使用GGH煙氣換熱器并使用天然氣作為輔助燃料更為經濟、高效、節約。

整套超低排放脫銷系統安裝，利用廠區現有設備設施，不改變現有工藝流程，盡可能降低工程投資和運行費用。脫硝裝置的自動控制計算機系統為PLC系統，該系統的自動化程度控制室內完成對還原劑和脫硝系統的控制及運行參數的調節。脫硝效率可達90%以上，機械壽命長達三年以上，確保煙氣煙塵及氮氧化物達標排放，滿足嚴格的排放需求。

五、結語

回轉窯危廢焚燒生產線尾氣處理配套WESP濕電除塵器系統及SNCR+低溫SCR脫硝系統實現了全流程監控，提高整套設備系統運行的自動化、流暢性及穩定性。通過脫硝工藝深度治理后的排放煙氣中的NOX、煙塵含量按照國家及地方環保部門排放標準達標排放，并按照環保總量控制要求在確保達標的同時進一步削減NOX的排放量，不斷提升無錫市重點行業污染治理水平，全面提升大氣污染物治理績效，有效壓降排放濃度，壓減排放總量。

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