12
Mar
2020

垃圾焚燒煙氣凈化低溫SCR技術(shù)的發(fā)展現狀和經(jīng)驗總結

發(fā)布者:第一環(huán)保 瀏覽次數:453

垃圾焚燒作為垃圾處理的主要手段之一,在全球發(fā)展已經(jīng)有一百多年的歷史了。SCR系統作為煙氣凈化技術(shù)中氮氧化物的控制技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)脫硝技術(shù))是促進(jìn)垃圾焚燒技術(shù)推廣的重要保障手段,在全球垃圾焚燒領(lǐng)域獲得了廣泛應用。本文通過(guò)對歐洲、日本和中國的垃圾焚燒廠(chǎng)SCR工藝的介紹和分析,對SCR技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行總結和展望。

為了更好了解全球生活垃圾焚燒SCR技術(shù)的發(fā)展現狀,無(wú)錫市華星東方電力環(huán)??萍加邢薰荆ê?jiǎn)稱(chēng)“華星東方”)利用幾年時(shí)間走訪(fǎng)了全球數十座焚燒廠(chǎng),并利用筆者公司在中國地區SCR的工程實(shí)踐經(jīng)驗,對SCR技術(shù)現狀和發(fā)展進(jìn)行分析,希望能為今后的行業(yè)發(fā)展提供一些借鑒和思路。

一、部分發(fā)達國家和地區的SCR技術(shù)應用的案例介紹

(一)歐洲首例SCR系統—Spittlau焚燒廠(chǎng)

通常認為歐洲第一套采用低溫SCR系統的生活垃圾焚燒廠(chǎng)①,是奧地利維也納的Spittlau焚燒廠(chǎng),該焚燒廠(chǎng)規模為3x400t/d處理量。接待筆者的焚燒廠(chǎng)負責人介紹,該廠(chǎng)始建于1969-1971年,在1987年遭遇火災損毀。目前運行的主體煙氣凈化系統于1989年重建并于1992年投入使用,其工藝為:ESP+ Acid scrubber + Basic scrubber +WESP+GGH+LNG+SCR,首次投入使用的SCR運行在280度②,采用蜂窩式催化劑,其工藝流程見(jiàn)圖1。

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圖1 Spittlau在2012年技改前工藝流程圖

2012年始,該廠(chǎng)再次對煙氣系統進(jìn)行了技改,將ESP調整為布袋除塵,換裝了新的蜂窩式催化劑,反應溫度從280度降到190度,并設置了催化劑在線(xiàn)熱再生系統,熱源采用天然氣加熱爐,其運行溫度詳見(jiàn)圖2。

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圖2 Spittlau技改后SCR系統運行溫度

(二)超低溫運行的SCR系統—RZR Herten焚燒廠(chǎng)

位于德國HERTEN地區的RZR焚燒廠(chǎng),擁有4條生活垃圾焚燒線(xiàn)。其煙氣凈化工藝為:SDA+BHF+ GGH+Acid scrubber+ Basic scrubber+Fixed bed activated coke filters+SGH+SCR。筆者于2016年參觀(guān)了該工廠(chǎng),該焚燒廠(chǎng)是筆者唯一見(jiàn)過(guò)的以160度的溫度運行的SCR系統,并連續平穩使用8年,其煙氣凈化工藝流程詳見(jiàn)圖3。


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圖3 RZR Herten焚燒廠(chǎng)全廠(chǎng)立面圖

據其運行人員介紹,因SCR系統運行在較低的溫度,而設計了固定床的活性焦過(guò)濾裝置。運行技術(shù)人員告知筆者即使在設置2段濕法洗滌塔之后,SO3會(huì )不斷富集進(jìn)而影響催化劑的性能。要確保系統長(cháng)時(shí)間平穩運行,除了去除有毒金屬(如:汞等)和有機物外(二噁英/呋喃)③,固定床的活性焦過(guò)濾裝置也能有效阻擋三氧化硫,從而減少下游形成硫酸氫氨的風(fēng)險,進(jìn)而減少對催化劑的影響,從而延長(cháng)了系統的運行時(shí)間。此外,在這一溫度布置固定床的活性焦過(guò)濾裝置,有利于活性焦對二噁英的吸收,防止活性焦自燃,從圖4可以看出其SCR的運行溫度僅為163.2度。

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圖4 RZR Herten焚燒廠(chǎng)的上位機截屏圖

回國后,從該廠(chǎng)提供的催化劑檢修照片來(lái)看其運行狀態(tài)良好,詳見(jiàn)圖5。而其催化劑則是采用了主流的釩鈦基40孔的蜂窩式催化劑,3+1層布置方式,詳見(jiàn)圖6。

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 圖5 催化劑檢修照片 

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 圖6催化劑主要參數表

(三)我們的鄰居—日本東京光丘焚燒廠(chǎng)及其他

2016年華星東方引進(jìn)了三菱重工的煙氣超凈排放技術(shù),三菱重工是全球最早在生活垃圾焚燒廠(chǎng)研發(fā)低溫催化劑并使用低溫SCR技術(shù)的公司。據三菱介紹,其最早進(jìn)行SCR系統工業(yè)測試的焚燒廠(chǎng)是1984年的東京葛飾焚燒廠(chǎng),隨后將其引入工業(yè)化運行,1987年三菱重工在其建設的東京光丘二期焚燒廠(chǎng)首次實(shí)現了低溫SCR系統的工業(yè)化運行,這一時(shí)間比歐洲1992年首例SCR系統投入的時(shí)間早了5年。在撰寫(xiě)本文時(shí),筆者又進(jìn)一步了解了這個(gè)工廠(chǎng)的最新情況,目前該焚燒廠(chǎng)為了適應日本最新的排放值,正在重建過(guò)程中,其改建的煙氣工藝與Spittlau焚燒廠(chǎng)較為相似,圖7顯示了最新設計的污染物排放限值。

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圖7 光丘焚燒廠(chǎng)的最新污染物排放設計要求

從上圖表來(lái)看,該項目的設計指標屬于日本目前最嚴格的地方排放標準,而中國目前個(gè)別地區的污染物排放要求則更為嚴格,如華星東方設計和建設的:寧波鄞州、青島黃島、浙江海寧等焚燒廠(chǎng)的煙氣凈化系統,其N(xiāo)Ox設計排放標準都低于上述排放標準,但日本實(shí)際運行煙氣系統時(shí)則投入更多藥劑,排放更貼近零排放,不少筆者參觀(guān)的焚燒廠(chǎng)除了NOx排放控制在30-40ppm,約70mg/Nm3外,其余污染物指標均小于1ppm運行。

日本焚燒廠(chǎng)的主流煙氣凈化工藝,基本在1996年后確定:(降溫塔)+BHF+Wet Scrubber+SGH+SCR。其SCR的反應溫度基本上都選擇在210-240度之間,催化劑則以板式、波紋板和蜂窩3種較為常見(jiàn),如:東京板橋焚燒廠(chǎng)使用的是板式的催化劑,而東京有明工廠(chǎng)則使用的是蜂窩式的催化劑。

日本對SCR系統的煙氣加熱方式,多采用蒸汽加熱,其蒸汽加熱器占地較大,煙氣溫度需要從濕法洗滌塔出口的保溫溫度上升到200多度,其運行能耗較高,如廣島中工場(chǎng)的就是采取了濕法洗滌塔后飽和溫度直接提升到210度運行,詳見(jiàn)圖8。

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圖8 廣島中工場(chǎng)運行畫(huà)面

(四)低塵高硫布置案例—Amager Bakke焚燒廠(chǎng)

Amager Bakke的建設規模為2x840t/d的處理量,煙氣凈化工藝為:ESP+SCR+ECO+Acid scrubber+Basic scrubber+Condensing scrubber+ Venturi Scrubber,詳見(jiàn)圖9。SCR系統采用波紋板式催化劑,運行溫度為270度。該焚燒廠(chǎng)在SCR系統的上游布置了ESP,未設置脫酸裝置,SCR入口粉塵設計排放值為5mg/Nm3,但由于ESP的實(shí)際運行效果為30mg/Nm3,未能達到設計值。因此,在投運初期對催化劑產(chǎn)生了不小影響,后通過(guò)不斷清灰情況有所緩和。但粉塵對催化劑的性能和使用壽命產(chǎn)生了一定影響,由于該焚燒廠(chǎng)投產(chǎn)時(shí)間不久,還需持續觀(guān)察。

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圖9  Amager Bakke焚燒廠(chǎng)的工藝流程圖

該焚燒廠(chǎng)位于海邊,因在SCR系統前未設置脫酸工藝,故脫酸全部由濕法系統承擔,其因此增加的廢水排放經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理后直接排向大海,這種設計大大降低了處理廢水中氯離子的成本。如在在非海邊地區,則應在SCR系統之前設置脫酸,或在SCR系統之后設置半干法或干法脫酸裝置,以便減少了廢水處理成本。筆者認為,采取高溫濾筒或設計PTFE濾袋可耐受的運行溫度,在SCR系統前置小蘇打干法脫酸工藝,更有利于系統的經(jīng)濟性運行。

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圖10 Amager Bakke焚燒廠(chǎng)的排放數據截屏

從該焚燒廠(chǎng)煙氣工藝投運后的效果來(lái)看,不僅大大降低了系統阻力降,避免了多次使用GGH和SGH系統,而且由于提升了SCR運行溫度,從上述的排放數據來(lái)看,SCR系統獲得了極其高的脫除效率,其N(xiāo)Ox排放日均值達到了驚人的0.1mg/Nm3,詳見(jiàn)圖10。只是此種布置方式下的催化劑壽命是否會(huì )受到高硫煙氣的影響,還有待觀(guān)察。

二、中國垃圾焚燒氮氧化物排放現行標準及低溫SCR系統的典型應用

(一)中國垃圾焚燒氮氧化物排放標準的現狀

在中國《生活垃圾焚燒污染控制標準》GB 18485-2014的出臺后,NOx的排放值被確定為250mg/Nm3,11%的基準含氧量。但在隨后幾年中,各地都陸續出臺了更為嚴苛的地方標準。以浙江、山東、江蘇、廣東,河北、海南等地新出臺的排放要求為列,部分新落地項目簽署的NOx排放要求達到了100mg/Nm3。而在部分地區,焚燒廠(chǎng)被要求執行火電廠(chǎng)排放標準、地方行政法規或通知中要求的排放標準,其甚至達到了50mg/Nm3,6%基準含氧量,這在短時(shí)間內使得中國在低溫SCR領(lǐng)域的工程技術(shù)和催化劑技術(shù)的發(fā)展變得迫在眉睫。

(二)中國首批SCR系統典型應用

2009年前后,中國的生活垃圾焚燒市場(chǎng)啟動(dòng)了對NOx排放控制技術(shù)的調研和示范項目招投標工作⑤。首先啟動(dòng)的是SNCR技術(shù)的引進(jìn)和開(kāi)發(fā)工作,華星東方(注:公司前身名為華星電力,2015年底將煙氣事業(yè)部剝離后變更設立為華星東方)首先與日本荏原公司在福建漳州項目合作開(kāi)發(fā)了第一套SNCR系統,隨后華星東方在江橋項目開(kāi)展了更高效率的SNCR技術(shù)的研發(fā)和實(shí)踐工作。2011年,隨著(zhù)部分地區NOx排放要求的進(jìn)一步提升,中國在2012年同時(shí)啟動(dòng)了3個(gè)低溫SCR示范工程,分別是:北京首鋼魯家山,南京光大江南,南京上環(huán)投江北④。其中魯家山采用的是240度的SCR系統設計,而江南和江北分別采用更低的160度和170度的設計,此3個(gè)項目均先后于2014年投入運行。

南京江北項目,全稱(chēng)南京江北靜脈產(chǎn)業(yè)園生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)煙氣凈化工程項目,位于中國江蘇省南京市,日處理城市生活垃圾2000噸,采用4臺日處理500t的往復式機械爐排焚燒爐,煙氣凈化采用“SNCR+SDA+NaHCO3噴射+AOC噴射+BHF+SGH+SCR”處理工藝,華星東方承接了該項目的整個(gè)煙氣凈化系統。

該項目脫硝系統采用SNCR+SCR的聯(lián)合工藝,設計煙氣流量11.62萬(wàn)Nm3/h(濕基),設計采用殼牌SDS壁流式粒子催化劑模塊,還原劑為25%濃度的氨水,運行溫度170度,設計效率≥46.7%,設計條件如下:

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為減少硫酸氫氨對催化劑的影響⑥,工程師在設計半干法時(shí)候,采用了持續小蘇打噴射工藝作為脫酸補充手段,以確保進(jìn)入SCR系統的SOx小余10mg/Nm3。該項目于2013年開(kāi)始建設,于2014年先后投入半干法和脫硝系統。在該項目投標方案設計階段,華星東方考慮到粒子狀催化劑缺少相同工況的運行經(jīng)驗,具有不確定性,設計增加了SGH系統和催化劑備用層,并設計兼容了蜂窩式催化劑的布置,整個(gè)系統設計并未使用殼牌提供的石化行業(yè)方案。事實(shí)證明這為日后更換蜂窩式催化劑提供了必要的條件,該設計也成為了國內170-180度段低溫SCR系統設計的參考范例。

(三)華星東方對低溫催化劑應用的探索和實(shí)踐

2014年SCR系統投入使用,初期脫硝效率在170度時(shí)效率滿(mǎn)足并超出設計值要求的46.6%效率,但隨著(zhù)時(shí)間的推移,粉塵對粒子固定床式的催化劑模塊產(chǎn)生了巨大影響,導致催化劑壓差持續攀升,微塵滯留在催化劑模塊持續造成的催化劑堿金屬中毒。為了評定是否可繼續使用此催化劑,華星東方進(jìn)行了進(jìn)一步的測試。

2015年底,在確認各系統平穩運行后,特別是確認除塵器運行穩定后,重新填入全新的粒子催化劑模塊,華星東方開(kāi)始了一次對1號爐SCR反應器的壓差測試(2015年12月14日-2016年1月18日),結果顯示:SCR反應器阻力從600Pa上升至3300Pa,用時(shí)32天,期間多次對SCR入口粉塵取樣測試,其數據波動(dòng)范圍為3-5 mg/Nm3。

隨后,工程師對催化劑進(jìn)行了效率測試,由于SDA投入運行近1年,人員尚在磨合期,期間SOx的日均值可平穩控制在20mg/Nm3以下,其部分脫硝相關(guān)數據,詳見(jiàn)圖11。

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圖11 粒子狀催化劑效率測試數據

如2014年投入新的催化劑相似,2015年12月投入的新催化劑,也具有較好的化學(xué)活性,噴氨量在11L/h左右時(shí),約49%的脫硝效率,氨逃逸控制在3~4mg/Nm3,平均NSR約為2.8。

在進(jìn)行上述檢測前,我們對2號線(xiàn)的催化劑性能分別于2015年9月18日/19日及10月15日/16日還進(jìn)行了2次效率檢測,此時(shí)2號線(xiàn)的累計有效使用時(shí)間約為5個(gè)多月,在控制相同邊界條件如:噴氨量,氨逃逸量,鍋爐負荷,煙氣流量等數據的情況下,其2次檢測效率約在30-40%之間。2015年11月華星東方工程將粒子狀催化劑送美國進(jìn)行了部分理化分析,數據詳見(jiàn)圖12(注:圖12中的1號線(xiàn)樣品為上文所述壓差測試前的取樣,2號線(xiàn)樣品為上文所述效率測試后取樣)。

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圖12 粒子狀催化劑的部分理化分析數據

上述測定表明4條線(xiàn)催化劑均出現了K、Ca、Na、Mg等堿金屬中毒現象;3#線(xiàn)催化劑表面S未見(jiàn)明顯升高現象,其余幾條線(xiàn)S出現了升高現象;除2#線(xiàn)外,其余催化劑均有Cl含量升高現象;1#到4#線(xiàn)催化劑活性分別下降24%和31% 、4%和5%、27%和28%、25%和40%。與此同時(shí),粒子狀催化劑在中國其他同類(lèi)項目中的應用也遇到了類(lèi)似問(wèn)題。

在上述問(wèn)題出現后,壓差問(wèn)題直接導致系統無(wú)法投入,而如此低溫的設計工況,沒(méi)有任何一家進(jìn)口催化劑廠(chǎng)商愿意嘗試供貨。為更好地解決江北催化劑堵塞和硫酸氫氨中毒的問(wèn)題,華星東方投入了大量人力物力財力,對粒子催化劑進(jìn)行了初步元素分析,確認了其釩的有效含量。為了改善催化劑堵塞的問(wèn)題,采取了更好的成型配方將催化劑做成了蜂窩式,以解決壓差問(wèn)題。為了提升催化劑的抗硫性,憑借我們初期設計預留的備用層空間,加倍調整了催化劑使用量,并減少了催化劑的總釩含量和改善釩在催化劑內的分布。同時(shí),工程師調整了SCR上下游系統的運行工況如:溫度和煙氣含水等,改善催化劑的運行工況。

隨后,工程師尋找了不同的催化劑代工廠(chǎng),用定制的蜂窩式催化劑替換了原有的粒子狀催化劑。為獲取更多的試驗數據,華星東方工程師先后將幾個(gè)不同配方的催化劑試樣分別布置到瀚藍環(huán)境的佛山焚燒廠(chǎng),上海嘉定焚燒廠(chǎng)內的試驗裝置中,詳見(jiàn)圖13。

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圖13 華星東方工程師在嘉定焚燒廠(chǎng)內進(jìn)行試驗數據取值

本文僅就南京江北定制催化劑的實(shí)驗情況進(jìn)行介紹。首先,進(jìn)行的是定制催化劑的阻力測試,實(shí)驗數據表明自2015年11月20日投入運行至2016年6月18日期間,SCR反應器阻力隨鍋爐負荷維持在560Pa~600Pa之間波動(dòng),沒(méi)有明顯變化。

其次,對催化劑的效率進(jìn)行了安裝初期(詳見(jiàn)圖14)、投運30天(詳見(jiàn)圖15)、150天(詳見(jiàn)圖16)、210天(詳見(jiàn)圖17)的4次取樣測試,以下為4次測試的相關(guān)數據(運行溫度170-175度)。

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圖14 定制催化劑初裝效率測試數據

定制的催化劑在開(kāi)始運行階段,具有較好的化學(xué)活性,噴氨量在8~15L/h范圍內時(shí),具有約61%脫硝效率,氨逃逸平均值控制在4~8mg/Nm3之間,平均NSR值為3.6和4.8,脫硝效率隨噴氨量上升沒(méi)有明顯變化,氨逃逸值變化明顯。

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圖15 定制催化劑30天效率測試數據

30天監測在穩定運行后,噴氨量維持在11~12L/h之間,脫硝平均效率約52%,氨逃逸平均值2~3mg/Nm3,平均NSR為3。

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圖16 定制催化劑150天效率測試數據

150天監測,噴氨量分別做了17 L/h和25L/h兩種工況,對應NSR分別為6.0和6.1,脫硝平均效率約32.4%和42.9%,氨逃逸平均值2.1mg/Nm3和7.9mg/Nm3。

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圖17 定制催化劑210天效率測試數據

由于幾次催化劑監測,其性能呈逐步下降趨勢。在第4次測試前,SCR停止噴氨約20小時(shí),測試時(shí)噴氨量為15L/h和25L/h兩種工況,對應NSR為7(噴氨量25L/h未測得數據),脫硝平均效率54.2%和59.3%,氨逃逸平均值3.8mg/Nm3和10.6mg/Nm3。

由此可見(jiàn),水及NH3、SOx、Na2O等可溶物易占據催化劑活性位,阻斷煙氣在活性位與還原劑接觸,影響脫硝效率。210天測試前停止噴氨20小時(shí),依靠SNCR氨逃逸及活性位水溶液中氨的蒸發(fā),仍有30%左右的效率,重新噴氨后達到了54%以上的脫硝效率,已基本達到安裝初期效率。長(cháng)時(shí)間的高NSR運行后停止噴氨,有利于活性位水分的蒸發(fā)、氨氣的析出和可溶物結晶隨煙氣沖刷而帶走,對催化劑的活性恢復有促進(jìn)作用。

在4次檢測后,工程師對定制催化劑進(jìn)行了監測分析,期間共采集試樣8例,其中6例為催化劑,分別標記為一層南、一層中、一層北、二層南、二層中、二層北。

測試結果如下:

①一層催化劑中雜質(zhì)累積量明顯高于二層催化劑(非催化劑組分SiO2、SOx、FeOx等含量相對較高);

②一層中催化劑水分含量及SOx、Na2O等可溶性物質(zhì)含量明顯多于其他部位,而其他難溶性雜質(zhì)含量又明顯低于其他部位。

③可溶性物種如SOx,Na2O,K2O等呈梯度分布(一層催化劑含量明顯高于二層催化劑);不溶性的物種如CaO,Al2O3,MgO、P2O5等兩層催化劑沉積量相近且中部明顯少于兩側。

④所檢催化劑未見(jiàn)明顯硫酸氫氨附著(zhù)。

2017年7月間,即在催化劑投入1年多后,我們再次對3號爐的定制催化劑進(jìn)行了性能檢測,其測試結果詳見(jiàn)圖18。

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圖18 定制催化劑第5次效率測試數據

可以看出,運行1年多后的蜂窩式催化劑的活性下降了一半,已無(wú)法滿(mǎn)足運行需求,隨后我們將催化劑樣品送同濟大學(xué)進(jìn)行理化分析,確認為硫酸氫氨和部分堿金屬中毒。通過(guò)新購置的加熱爐進(jìn)行了一次離線(xiàn)熱再生(詳見(jiàn)圖19),該催化劑恢復了一部分活性,至此該配方的催化劑試驗結束。

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圖19 定制催化劑進(jìn)行熱再生

隨后經(jīng)過(guò)與催化劑廠(chǎng)商的進(jìn)一步溝通和提供實(shí)驗數據,Ceram愿意在我司確保10mg/Nm3的SOx濃度的控制情況下,提供催化劑使用。目前,進(jìn)口的Ceram催化劑仍在持續運行和檢測中,以便確認此類(lèi)工況運行是否能夠達到常規技術(shù)協(xié)議約定的3年使用壽命。

(四)中國快速發(fā)展的低溫SCR市場(chǎng)和相關(guān)業(yè)績(jì)

隨著(zhù)首批投產(chǎn)的3個(gè)示范項目陸續積累的工程經(jīng)驗后,中國生活垃圾焚燒市場(chǎng)的低溫SCR市場(chǎng)獲得了快速發(fā)展。

除了相對風(fēng)險較小的240度運行項目外,如:北京順義,寧波慈溪,山東泰安,山東臨沂,山東萊西,青島小澗西等;

以南京江北設計為雛形的布置在SDA下游的180-190度低溫SCR項目陸續投產(chǎn)。如:寧波鄞州,湖北仙桃,深圳鹽田技改,青島黃島,西安高陵等一批項目,開(kāi)啟了中國低溫SCR市場(chǎng)的快速發(fā)展。

隨著(zhù)煙氣凈化超低排放技術(shù)的推廣,布置于SDA和濕法洗滌塔下游的SCR系統也獲得了一定的推廣,如:廣東增城,深圳東部,深圳老虎坑,浙江海寧,??谌?,杭州建德等。

截止目前,華星東方參與的中國建設和在建SCR系統的焚燒廠(chǎng)已經(jīng)超過(guò)了30座,而全中國建設和在建SCR系統的焚燒廠(chǎng)已經(jīng)超過(guò)了100座。

三、低溫SCR工藝應用的一些總結

綜合上述發(fā)達國家和地區的工程案例和中國地區的工程實(shí)踐,華星東方在SCR系統工程實(shí)踐中積累了部分經(jīng)驗:

(一)不同煙氣凈化工藝布置下SCR系統的設計

SCR作為煙氣凈化系統中去除氮氧化物的主要設施,應根據整體煙氣凈化中煙氣的含水率,Sox和粉塵的濃度,項目的投資概算和運行要求進(jìn)行設計,可選擇的主流SCR布置工藝如下:

(1)采用SDA+BHF +GGH+SGH+SCR布置的工藝方式,運行溫度控制在240度左右,SOx的運行控制要求相對較為寬松,催化劑選型用量相對較少。該工藝成熟投資小,風(fēng)險小。

(2)采用SDA+BHF+GGH1+WET+GGH2+SGH+SCR工藝布置方式,運行溫度控制在180-190度,可不考慮熱再生系統。該工藝成熟,投資大,風(fēng)險最小。

(3)采用SDA+BHF +SGH+SCR布置的工藝方式,運行溫度控制在180度左右,SOx的運行排放值不宜超過(guò)10mg/Nm3,控制煙氣含水率,同時(shí)設計考慮催化劑的熱再生措施。該工藝在全球尚未有3年以上連續運行案例,雖然投資小,但催化劑壽命具有一定的縮短風(fēng)險,還需進(jìn)一步觀(guān)察。

(4)采用ESP/BHF+SCR+ECO工藝布置方式,運行溫度控制在240-280度之間,應考慮設置吹灰裝置,宜考慮在除塵裝置前設置小蘇打干法脫酸裝置;該工藝案例投產(chǎn)時(shí)間尚短,還需積累工程經(jīng)驗,但該工藝具有較高的經(jīng)濟性。

(二)催化劑的選型在不同工藝布置下的選擇

目前催化劑應用主要有板式,蜂窩式,波紋板式三種⑦,但在國內垃圾焚燒領(lǐng)域的實(shí)踐中由于板式的占地較大,除筆者在日本見(jiàn)過(guò)有類(lèi)似工程實(shí)踐外(如:東京板橋焚燒廠(chǎng)),國內應用過(guò)的主要有:粒子狀,蜂窩式和波紋板式樣三種:

(1)在催化劑選型時(shí),應避免采用粒子狀催化劑;在布袋除塵器之后直接布置SCR系統,應優(yōu)先選用蜂窩式催化劑;在濕法洗滌工藝下游布置SCR系統,可選用蜂窩式和波紋板是催化劑。

(2)入口煙氣溫度170℃~175℃,SO2濃度長(cháng)期運行在10mg/Nm3(平均值)左右,固態(tài)硫酸氫銨的生成溫度降低,對催化劑的影響低于前期估值,但仍明顯高于240度段的布置。

(三)SCR系統設計和運行的注意要點(diǎn)

(1)SCR反應器入口煙氣均布裝置宜進(jìn)行CFD模擬,確保氣流分布均勻,避免局部沖刷催化劑影響效率及催化劑壽命。

(2)脫硝效率隨NSR升高而增大,但影響有限;NSR實(shí)測值遠大于理論值,約為理論值的10倍。過(guò)量的氨噴射量,并未造成氨逃逸的顯著(zhù)增高,富裕的氨最終都將以溶液的形式占據到活性位上,造成催化劑性能的降低。

(3)催化劑選型用量應當考慮氨逃逸的設計值,部分地區對此有限制,如:北京已經(jīng)對氨逃逸排放作出了強制性規定為2.5mg/Nm3。在未做出強制性排放要求的地區,可以參考筆者所在公司主編的《垃圾發(fā)電站煙氣凈化系統技術(shù)規范》DL/T1967-2019,選擇5mg/Nm3的逃逸值進(jìn)行設計。

(4)低溫環(huán)境下,通過(guò)增加催化劑的供應量來(lái)保證脫硝效率和延長(cháng)使用壽命是可行的一種方法。

(5)在擋板門(mén)的選型和設計時(shí),一定要確保其性能。在SCR系統運行和切換時(shí),一定要避免長(cháng)時(shí)間切換至旁路運行,以避免SCR反應器內腐蝕。