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超低温SCR脱硝技术在垃圾焚烧发电行业烟气超低排放改造中应用

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2021/3/5     浏览次数:    

一、垃圾焚烧行业现状

1.1、行业现状

  随着政府进一步“推进生活垃圾资源化利用”,我国在运行的垃圾焚烧厂已在2020年6月达到455座,并且过去5年间垃圾焚烧厂数量的年均复合增长率为15.6%,垃圾焚烧能力进一步提高。

 

  垃圾焚烧行业的发展同步引起了垃圾焚烧烟气排放治理的重视,2014年国家环保部发布的《生活垃圾焚烧污染控制标准(GB 18485-2014)》,从2016年始,所有生活垃圾焚烧烟气排放需执行新标准。但随着环保治理的深入,现有《生活垃圾焚烧污染控制标准》已经明显低于其他各行业排放标准,在环保深度治理的趋势下,垃圾焚烧行业排放标准收紧势在必行,并且部分地区已经率先发布。2020年深圳市发布地方标准,2021年河北省发布地方标准。具体执行标准如下:

 

 

1.2、垃圾焚烧行业现行烟气治理技术

  针对垃圾焚烧行业烟气治理技术,根据2014年国家环保部发布的《生活垃圾焚烧污染控制标准》的要求,经过行业内摸索实践,已形成成熟的工艺技术:“SNCR(废气循环)+半干法(干法)脱酸+活性炭+布袋除尘”技术。

  但随着部分地区更严格的排放标准发布,现有的烟气治理技术已不能完全满足实际需求,其中最大的难题在于脱硝问题。

  根据深圳、河北地区最新颁布的排放标准,NOX浓度需要分别小于80 mg/Nm3及120 mg/Nm3,目前垃圾焚烧行业处理NOX主要采用SNCR或废气循环技术,正常垃圾焚烧炉尾气NOX浓度约300~400 mg/Nm3,而SNCR或废气循环技术脱硝效率在50~60%左右,无法满足最新的环保标准。

  面对越来越严的环保要求,有部分环保理念比较超前的企业,在传统工艺流程的布袋除尘器出口,增加“补燃换热+中低温SCR脱硝工艺,彻底解决脱硝问题。但是该工艺存在能源消耗高、设备占地大、工艺流程长等问题。


二、垃圾焚烧行业脱硝提标改造难点

  面对各地区最新环保标准,现有SNCR及废气循环技术无法解决垃圾焚烧行业NOX达标排放问题,需要采用脱硝效率更高的SCR脱硝技术解决该问题。正常情况下,垃圾焚烧烟气从激冷室出来的温度约190℃,再经过脱酸、吸附、除尘,烟气温度只有约150℃。这样在脱硝工艺选择上就存在以下问题:

①、采用在布袋除尘尾部增加“补燃换热+中低温SCR脱硝”工艺,需要将原烟气温度从150℃升至220℃以上进行脱硝处理,该技术采用钒钛体系催化剂,脱硝效率高,成熟稳定,但是需要将烟气升温,能源消耗巨大,运行成本高。

②、中低温SCR脱硝最低起活温度一般在180℃以上,因此可采用在激冷室出口190℃工况环境下增加中低温SCR脱硝,该技术为钒钛体系催化剂,虽然脱硝效率高、不需要升温,但未经脱酸、除尘的烟气中大量硫、粉尘、重金属对催化剂毒害巨大,装置基本无法正常运行。

③、目前已建垃圾焚烧企业,大部分在建设时期考虑到烟气脱酸及除尘,但都未考虑烟气深度脱硝问题,因此现场未能预留足够的脱硝场地。

④、目前国内相较于国外先进国家,垃圾分类水平较差,垃圾焚烧后的烟气成份较为复杂且烟气中的水汽浓度高,对于催化剂在脱硝过程的适应性要求较高。

终上所述,现急需一种性能稳定,能源消耗低,占地面积小和便于实施的SCR脱硝工艺,解决垃圾焚烧行业烟气深度脱硝问题。


三、超低温SCR脱硝技术在垃圾焚烧行业的应用

  针对垃圾焚烧行业烟气脱硝治理存在的问题,我公司与中科院过程所联合研发、具有自主知识产权的非钒钛体系超低温SCR脱硝催化剂及配套脱硝技术,可以很好解决垃圾焚烧烟气脱硝深度治理中性能稳定、能源消耗、占地面积、便于实施等问题。

3.1、超低温SCR脱硝技术简介

  超低温SCR脱硝技术的核心催化剂是安徽晨晰洁净科技有限公司联合中科院过程所,针对超低温脱硝领域催化剂的空缺,经过多年实验室研发、工业化测试及应用,成功研发出一种非钒钛体系,适用于超低温、低硫环境的新型脱硝催化剂(催化剂型号:CDM-2CXTX,专利号:ZL:201610257241.3),填补了国内超低温脱硝技术的空白。

 

3.2、超低温SCR脱硝催化剂性能对比

 

3.3、超低温SCR脱硝工艺路线对比

  超低温SCR脱硝工艺采用颗粒体催化剂及配套移动床脱硝反应器,反应器设置在布袋除尘器尾部,工艺流程简单,系统阻力及占地面积小,其工艺如下:

 

  而中低温SCR脱硝工艺一般采用蜂窝体催化剂,系统除了反应器及辅助设备外,还需要加热器、换热器用于加热烟气,该工艺流程较长,系统阻力及占地面积都比较大。

 

3.4、超低温SCR脱硝技术在垃圾焚烧行业应用优势

  新型CDM-2CXTX催化剂正常运行温度在130~180℃之间,针对垃圾焚烧行业,经过脱酸、吸附、除尘后的烟气约150℃,完全适合新型CDM-2CXTX催化剂的应用,该技术的应用有几大优势:

①、脱硝装置置于烟气治理系统的尾部,不用担心酸性气体、粉尘、重金属对催化剂的毒害,为装置的稳定运行提供保障;

②、采用新型CDM-2CXTX催化剂,无需对烟气升温,即可满足各地区最新烟气NOX排放标准,可以大幅度降低装置运行费用,提高企业效益;

③、脱硝装置置于烟气治理系统的尾部,并且可以根据现场场地情况设计反应器结构形式及尺寸,满足场地需求。

④、非钒钛体系催化剂无毒无害,催化剂具备现场再生循环使用能力,彻底失活后可由我司直接回收资源化利用

⑤、超低温SCR脱硝工艺相较中低温SCR脱硝工艺,其工艺路线更短、设备投资、系统阻力及占地面积都更小。

以100000 Nm3/h垃圾焚烧烟气治理为例,与中低温SCR脱硝技术设备配置及能源消耗对比如下(按年运行8000h估算):

 

 

  综合上述表内两种工艺路线的能源消耗,超低温SCR脱硝工艺在能源消耗方面相较中低温SCR脱硝工艺拥有较大的优势。因此从长周期装置运行考虑,超低温SCR脱硝工艺有着良好的应用前景。

3.5、移动床脱硝技术应用

3.5.1移动床技术简介

  移动床脱硝技术是我公司根据多年颗粒体脱硝应用的经验,并从移动床脱硫中得到启发,研发设计的反应器,该反应器可将脱硫、脱硝集合于一体,对SO2及NOX进行同步处理。

  移动床反应器内设置多个床层,其中包括脱硫床层及脱硝床层,脱硫剂及脱硝催化剂全部采用颗粒体,并根据脱硫、脱硝需要设计脱硫层及脱硝层数量及厚度。

 

3.5.2移动床脱硫脱硝一体化优势

①、在反应器内,在脱硝层前装置一层脱硫剂,用于进一步脱除烟气中的酸性气体,在当烟气治理系统中脱酸出现不稳定情况时,充当烟气酸性气体脱除装置,保护超低温脱硝催化剂,使整套SCR脱稳定运行。

②、垃圾焚烧尾气即使经过系统处理也不可避免存在SO2,当SO2不断在催化剂表面积累,导致脱硝效率下降,需要取出再生或者更换催化剂时,只需从反应器底部放出催化剂,从反应器顶部装入催化剂即可,无需停车更换,不影响装置的连续运行,同时催化剂具备现场再生能力。

③、移动床反应器不管是SCR脱硝催化剂还是脱硫剂全部采用颗粒体,这样反应器可以根据现场场地情况设计不同形式及尺寸,满足场地要求。


四、总结及展望

  安徽晨晰洁净科技有限公司与中科院过程所联合研发的,具有自主知识产权的非钒钛体系、超低温高活性CDM-2CXTX型催化剂,填补了国内空白,解决了现有钒钛体系脱硝催化剂无法满足排放温度低于180℃各类烟气脱硝的问题,同时配套移动床脱硝技术,完全适合垃圾焚烧行业尾气治理。

  针对垃圾焚烧行业尾气治理,CDM-2CXTX型催化剂的应用具有无需对原工艺、设备进行改造或进行烟气加热,节能效果显著,占地面积小,且投资省、工期短,易实施。

  安徽晨晰洁净科技有限公司将继续深入开展自主创新与研发工作,提供性能更优、价格更廉的超低温催化剂,帮助业主解决超低温度、超高浓度烟气的达标排放问题、实现超低乃至近零排放。同时,竭诚欢迎广大环保同仁,以求共同发展,合作共赢。


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