生活垃圾焚烧发电烟气中NOx污染控制技术综述

引言

现代社会发展中，人民群众物质生活水平不断提升，城市中的各类垃圾与日俱增，对人们的生活环境造成了严重威胁，目前我国城市生活垃圾的处理方式逐步从填埋转为焚烧为主。我国当前应用最广的城市垃圾焚烧设备是机械炉排炉[1]，该设备优势众多，性能良好。在垃圾含水率、垃圾成分等方面具备较强的适应性，同时也能够对垃圾燃烧工况、燃烧空气供给等进行调节，因此应用十分广泛。

1生活垃圾焚烧中NO X的生成过程

垃圾焚烧的过程中，NO X产生的方式一般包括以下几种类型：即瞬时型（快速性）、热力型以及燃料型，具体如下：关于燃料型NO X：其一般是原料中的含氮有机化合物热分解产生N、CN、HCN、NHi等中间基团，后发生氧化反应所产生。在垃圾焚烧中，燃料型NO X大约占整个NO X产生量的90%。焚烧炉内的空气量与燃料型NO X生成率息息相关，若内部空气充足，则生成率相对较高，反之，生成率低。过量空气系数为0.7时，燃料型NO X转化率近于零，但正常工况下，为保障焚烧炉正常运行，过量空气系数取1.5~2[4]。

关于热力型NOx：由前苏联科学家捷里多维奇（Zeldovich）提出，指在高温环境下，空气中的氮氧化生成NO X，又称为温度型NO X。温度是反应的关键性影响因素，燃烧温度在1800K以下，热力型NO X生成量很小，若温度超过1800K，每增加100K，反应速率增大6~7倍。由此可见，在垃圾燃烧系统中，热力型NO X并非NO X形成的主要因素[4]。

关于瞬时型NO X：由费尼莫（Fenimore）于1971年最先提出，指在高温状态下，垃圾中碳氢化合物在燃烧的过程中，会高温分解产生CH自由基，炉膛内的氮气和CH自由基会生成HCN和N，再将进一步形成瞬时型NO X，由于CH等活性根只有在深度富氧条件下才会大量生成，因此垃圾焚烧所生成的瞬时型NO X较少。

2垃圾燃烧过程中对NO X进行控制的有效方式

2.1燃烧控制技术

在垃圾焚烧烟气中，燃烧型NO X是NO X生成的主要方式，在燃烧的过程中，控制NO X的方法首先要遵循3T+E基本原则，包括优化设计垃圾焚烧锅炉几何尺寸，有效控制一次风供给，优化二次风供给，高温条件下较长烟气停留时间，烟气再循环技术等，通过此类措施，NO X可控制在300mg/Nm3以内[5]。

2.2选择性非催化还原(SNCR)法

SNCR主要是在炉膛中850~1100℃温度区间，在O2共存条件下喷入氨液或尿素等还原剂，将NO X还原成氮气和水。该系统投资和维护成本较低，操作简单便捷，但脱硝效率相对较低。氨氮摩尔比、温度等是SNCR脱除NO X的主要影响因素[6]。由于焚烧炉温度是在一定范围内波动，故一般在余热锅炉设2~3层SNCR喷嘴以适应不同的温度工况。提高氨氮比能提高NO X去除率，但同时氨泄漏相应增加，逃逸氨和氯化氢、三氧化硫合成氯化铵及硫酸氢氨沉淀在尾部受热面，导致尾部受热面结垢和堵塞，同时烟囱排出白烟。

2.3选择性催化还原（SCR）法

垃圾焚烧SCR以NH3为脱硝剂，在180~240℃温度区间内，在一定O2含量条件下，通过TiO2-V2O5等催化剂去除烟气中NO X。SCR脱硝效率较高，但需要低温、低尘布置，受烟气含硫量、氨逃逸量以及催化剂等影响较大。由于烟气中含有一定的SO2、SO3，催化脱硝过程会伴随副反应生成硫酸氢氨（ABS）。而ABS 具有吸湿性、腐蚀性以及黏性，会在设备和管道上沉积，导致催化剂失活、流道堵塞等问题，故副产物ABS的产生是垃圾焚烧SCR工程运行中是最大的关注点。在工程设计过程中，降低烟气中二氧化硫浓度有助于ABS的控制，可结合实际经济技术合理性比较考虑增加湿法脱硫工艺，以达到提升二氧化硫去除率的目的。

2.4PNCR

PNCR是新兴的一种脱硝技术，采用气力输送将高分子脱硝剂输送至炉膛内800~850℃反应窗口，使氨基与高分子的化学键断链，释放出含氨自由基与烟气中NO X反应实现脱硝，脱硝效率可达80%。PNCR技术在NO X排放日益严格的大背景下，具有良好的经济效益。目前PNCR技术在部分项目运行过程中存在脱硝剂输送堵塞、喷枪堵塞、氨逃逸高等问题，可采用药剂仓设伴热带、加装空气炮和破拱装置、压缩空气定期清堵等方式解决[7]。

2.5烟气再循环

烟气再循环技术是使用低空气比燃烧技术降低NO X生成的技术。在垃圾焚烧系统中，抽取部分净化后尾部烟气作为部分二次风回流至焚烧炉，在炉内形成贫氧燃烧区抑制NO X生成。烟气再循环技术不仅可以有效降低NO X排放量，而且能显著抑制二噁英的产生[8]。

2.6垃圾焚烧烟气净化系统常用脱硝工艺

我国垃圾焚烧发电项目在设计阶段会根据该项目NO X排放

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刘天璐刚杰刘超

（北京高能时代环境技术股份有限公司北京100095）

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标准选择一定的工艺组合。目前氮氧化物减排越来越受到重视，垃圾焚烧氮氧化物排放浓度限值低于100mg/Nm3成为一个趋势。一般情况下，采用燃烧控制、烟气回流以及SNCR，NO X排放值仍无法稳定控制在100mg/m3以内，因此NO X排放限值为100mg/m3的垃圾焚烧项目一般采用SNCR+SCR、SNCR+PNCR 的工艺组合。在一二线城市重点项目中辅以湿法脱酸，进一步提高脱硝效率。

结语

综上所述，本文主要对NO X在城市垃圾焚烧中的生成方式进行了分析，同时对垃圾燃烧过程中NO X的有效控制方式进行了研究，阐述了目前常见的脱硝工艺。在今后发展中，应将系统运行稳定性、经济性作为重点研究内容，以实现对工艺的全面优化。

参考文献

[1]孙燕.几种垃圾焚烧炉及炉排的介绍[J].环境卫生工程,2002(2):77-80.

[2]刘磊,李鹏飞,彭洋洋,等.风险评估法结合文献类比法在垃圾焚烧发电项目职业病危害预评价中的应用[J].环境与职业医学,2018,35(4):341-346.

[3]刘梦飞.先进技术,还“美丽中国”以碧水蓝天———中国恩菲工程技术有限公司垃圾焚烧“三废”处理技术综述[J].中国有色金属,2017(4):554-547.

[4]梁增英.城市生活垃圾焚烧炉SNCR脱销技术研究.博士学位论文.华南理工大学.2011.4.

[5]白亮诚.生活垃圾焚烧处理工程技术.中国建筑工业出版社.

[6]徐维.垃圾焚烧发电烟气中NOx污染控制技术综述.建筑工程技术与设计.2017(19).P503.

[7]刘焕联,庞博.垃圾焚烧烟气脱硝工艺选择及案例分析.环境卫生工程.2018（26）.P19-22.

[8]张建东.烟气再循环技术在垃圾焚烧中的效果分析.山东工业技术.2014（10）.P136.

圾进行处理时，相关的工作人员可以通过晾晒的方法蒸发出垃圾内部蕴含的水分，直到水分蒸发之后再对垃圾进行分类处理。此外，由于垃圾存在大量不同的种类类别，因此，可以将按照垃圾自身的材质大致分为四种类型：第一类为塑料类，第二类而金属类、第三类为骨料类、第四类为腐蚀的植物土壤。这些废弃的垃圾都可以利用特殊的技术进行资源化的处理利用。同时。对金属材质的垃圾可以利用点选或者磁选的方式进行分类，而塑料材质的垃圾可以利用风力分选的方式来进行选择与分类，而部分骨料以及腐蚀植物土壤则可以利用机械设备的方式进行分类处理。

3.2强化垃圾资源的分类利用

当对垃圾进行资源化分类之后，相关的工作人员可以将部分金属垃圾运到垃圾的回收机构中进行直接的贩卖，而其他类型的垃圾需要进行二次加工，强化这些垃圾的资源化利用。而部分塑料垃圾需要进行一定程度的清理，之后对其进行焚烧，当做燃料来进行使用，但是废气塑料在燃烧的过程当中会产生大量的有害物质，不仅仅会都周围造成污染还会对人们的身体健康产生一定程度上的危害。因此，必须加强对周围环境的监管或者安装一些净化系统，这样可以有效的降低燃烧当中的有害物质。腐蚀的植物土壤可以经过特殊的加工技术将其转换，利用其中蕴含的营养物质，加强土壤中养分的含量。不过当前时期，由于大量的腐蚀植物中含有较多的有害物质，极易对自然环境造成破坏，因此，不适合进行大规模的运用，不过，却可以促使其作为建筑工程的施工材料，进行施工，以此来确保最大程度的保障自然环境的绿色健康，同时在垃圾资源利用领域中取得最大的效果。

结语

针对目前国内很多的中小型生活垃圾填埋场，实现矿化垃圾的开采以及综合利用具有一定的发展空间，这也是未来国内垃圾处理的重要策略。在具体的实施过程当中，相关人员需要关注有害废弃物以及气体对周围所造成的影响，防止有害污染物没有进行及时处理产生环境污染，提高垃圾开采以及资源化利用的水平，推动国内社会经济的快速发展。

参考文献

[1]王宝佳.城市生活垃圾场填埋作业的分析[J].环境与发展, 2018,30(09):37+39.

[2]成瑞.东北某市生活垃圾处理现状分析与资源化工艺方案[D].哈尔滨工业大学,2014.

作者简介

苏水兰（1977.4-），女，汉，本科，工程师，研究方向：简易垃圾填埋场资源化利用，土壤及地下水修复。

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