垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NOx方法技术

本发明专利技术主要关于垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO

【技术实现步骤摘要】
垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法


[0001]本专利技术属于垃圾焚烧行业烟气治理
，主要是关于垃圾焚烧烟气脱硫脱硝
，特别是关于垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法。

技术介绍

[0002]焚烧发电已成为我国城市生活垃圾处理的主要方式。城市生活垃圾中普遍含有硫元素，可分为无机硫和有机硫。我国城市生活垃圾中硫含量通常为0.1～0.6％(湿基)，硫主要来源于橡胶、塑料、餐厨垃圾和纸类。在燃烧过程中，受热分解，高温氧化后生成SO2、SO3、H2S、SO等含硫小分子气体，其中SO2占95％以上。SO2为有刺激性剧毒气体，释放到大气环境中可通过光化学反应生成硫酸和含硫酸盐气溶胶，导致酸雨和雾霾。同时，垃圾焚烧发电过程也会释放大量的氮氧化物(NO
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)，主要包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，是大气主要污染物，可通过大气光化学反应导致臭氧浓度增加和雾霾。SO2和NO
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是垃圾焚烧发电厂首要控制污染物，垃圾焚烧发电厂必须安装脱硫脱硝设施，以保障烟气SO2和NO
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大气排放的稳定达标。
[0003]在焚烧烟气脱除SO2方面，生活垃圾焚烧发电厂普遍采用“半干法+干法”组合工艺脱硫技术(标配)，为末端治理技术。半干法首先将石灰浆或氢氧化钠碱液形成粒径极细的液滴，导流装置强化烟气与雾滴的混合和接触，使高温烟气和石灰浆或碱液雾滴之间进行热交换及反应，首先是烟气中的SO2向石灰浆液雾化小液滴中分配，然后烟气中SO2与碱直接发生反应或与蒸干后的石灰颗粒发生气固反应，接下来在后端的布袋除尘器内继续进行脱硫反应，反应产物进入到布袋除尘器灰中。由于半干法脱硫技术装备无法充分保障垃圾焚烧烟气的SO2充分达标排放，生活垃圾焚烧厂普遍同时使用“干法”进一步脱除烟气中的SO2。干法脱硫是在袋式除尘器前烟道上设置喷射点，喷入中和剂(消石灰或碳酸氢钠)，主要反应在滤袋表面完成，作为半干法脱硫的辅助手段。
[0004]我国现行国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485
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2014)规定SO2排放限值为100mg/Nm3(小时均值)。为控制SO2排放增长，经济发达地区普遍制定了更为严格的SO2排放标准。上海市地方标准《生活垃圾焚烧大气污染物排放标准》(DB31/768
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2013)规定的SO2排放限值为50mg/Nm3(小时均值)。深圳、海南、河北以及天津对新建项目的SO2日均排放限值提出更为严格的要求：低于燃煤电厂的超低排放限值(SO2浓度≤35mg/Nm3，GB13223
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2011)。
[0005]在焚烧烟气脱除NO
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方面，所有生活垃圾焚烧企业均采用选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术。在SNCR脱硝工艺中，尿素溶液或氨水作为还原剂被雾化喷入至900～1050℃高温烟气，将NO
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还原为N2。然而，SNCR技术单独使用的脱硝效率较低，通常低于50％，难以将NO
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的排放水平持续控制在100mg/Nm3以下，增加还原剂尿素和氨水用量会导致氨逃逸增加。因此少部分垃圾焚烧企业安装了选择性催化还原(SCR)脱硝装置。在垃圾焚烧发电设施SCR脱硝工艺中，催化剂模块通常被置于烟气设施后端，反应温度为180～250℃，普遍使用的还原剂为氨水。SCR脱硝技术脱硝效率高，可达90％以上，但设备投资大，运行费用高。
[0006]我国现行国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485
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2014)规定NO
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排放限值为250mg/Nm3(小时均值)。受排放总量限值，东部发达地区普遍要求垃圾焚烧设施NO
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排放限值为100mg/Nm3，甚至有趋向要求达到燃煤电厂超低排放标准(NO
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浓度≤50mg/Nm3，GB13223
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2011)。原有的SNCR脱硝技术难以将NO
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的排放浓度小时均值持续控制在100mg/Nm3以下，同时SCR脱硝技术成本较高。针对这一难题，近2年发展出高分子聚合物非催化还原(PNCR)脱硝技术。该技术是将含还原态氮高分子聚合物通过气力输送装置直接喷入900～1050℃烟气中，可通过SNCR原理脱除烟气中的NO
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。目前，部分垃圾焚烧企业采用“SNCR+PNCR”组合脱硝技术，可将烟气NO
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排放浓度小时均值控制在100mg/Nm3以下，但仍然难以达到燃煤电厂超低排放标准。
[0007]因此，垃圾焚烧发电厂的“半干法+干法”组合工艺脱硫技术存在下述弊端：(1)脱硫剂消耗量大、脱硫效率低；在绝大部分垃圾焚烧发电企业，通过半干法脱硫可以去除烟气中70～90％的SO2，但参与脱硫反应的氢氧化钠和石灰比率极低，对于消石灰通常低于20％。没有发生反应的氢氧化钠和石灰直接进入到布袋除尘器灰中，难以再回收利用。因此，半干法脱硫的氢氧化钠和石灰用量过大，造成浪费。在干法脱硫工艺中，参与脱硫反应的碱性物质比率更低，这主要是因为干法脱硫剂在脱硫塔后注射，在布袋除尘器中进行反应，这一工段温度通常在150℃以下，而干法脱硫的最佳温度为200～250℃。因此干法脱硫存在更为严重的脱硫剂过量使用问题。总体上，为了将烟气中SO2的排放浓度小时均值控制在35mg/Nm3及以下，垃圾焚烧企业高量添加脱硫剂，使得布袋除尘器灰中CaO的含量超过20％，钙硫比超过7:1(理想状态为1～2:1)，pH超过12.5。(2)难以保障高硫烟气的达标排放；目前，部分城市生活垃圾焚烧炉在协同处理城市污泥。由于城市污泥中硫含量较高(0.7～0.8％，干基)，导致焚烧烟气中SO2浓度升高。为使SO2排放浓度达到超低排放水平(SO2排放浓度小时均值不高于35mg/Nm3)，采取的措施为：增加半干法脱硫工艺中石灰浆的用量(石灰浆为消石灰水溶液浆，通常浓度为10～11％，受溶解度限制和雾化要求，浓度不能再提高，因此通过增加石灰浆中石灰含量增加脱硫效率是不可行的)。石灰浆用量的增加导致脱硫塔出口烟温低至140℃以下(正常温度：160℃以上)，烟温的降低导致的后果包括：
①
脱硫塔后烟道内壁、布袋除尘器内壁和烟囱内壁腐蚀加速；
②
导致除尘布袋内外压差增加，迫使增加引风机输出功率。
[0008]垃圾焚烧发电厂现有脱硝技术存在的缺点：(1)SNCR脱硝技术脱硝效率偏低；所有生活垃圾焚烧企业均采用SNCR脱硝技术，此技术脱硝效率通常低于50％，难以将NO
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的排放水平持续控制在100mg/Nm3以下，增加还原剂尿素和氨水用量会导致氨逃逸增加。(2)“SNCR+PNCR”脱硝技术仍难以保障NOx超低排放；为将NO
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的排放水平持续控制在100mg/Nm3以下，部分企业在保持原有SNCR系统运行基础上增设了PNCR脱硝系统，形成“SNCR+PNCR”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法，其特征在于：将含有钙、锰元素的脱硫脱硝药剂喷射到垃圾焚烧锅炉的炉膛顶部或高温烟气区域并可在后续烟气全降温过程中实现协同脱硫脱硝。2.根据权利要求1所述的垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法，其特征在于：所述含有钙、锰元素的脱硫脱硝药剂包括复配型一体化脱硫脱硝药剂。3.根据权利要求2所述的垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法，其特征在于：所述复配型一体化脱硫脱硝药剂包括钙基脱硫剂和一体化脱硫脱硝催化剂。4.根据权利要求3所述的垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法，其特征在于：所述钙基脱硫剂与一体化脱硫脱硝催化剂的组成比例为0.1～99.9:99.9～0.1。5.根据权利要求1～4任一项所述的垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法，其特征在于：所述含有钙、锰元素的脱硫脱硝药剂用量为1～10kg/t垃圾。6.根据权利要求1～4任一项所述的垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法，其特征在于：所述含有钙、锰元素的脱硫脱硝药剂的形态包括化学负载型、物理混合造粒型和物理混合粉体型的至少一种。7.根据权利要求6所述的垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法，其特征在于：所述化学负载型是将一体化脱硫脱硝催化剂分散于溶液中，然后与钙基脱硫剂混合，再烘干或煅烧，最后研磨即得。8.根据权利要求6所述的垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法，其特征在于：所述物理混合造粒型是将粉末状钙基脱硫剂和粉末状一体化脱硫脱硝催化剂加入到造粒机中；将有机粘结剂配制成水溶液，喷雾喷淋到混合料上或添加到混合料中，进行造粒；干燥，过筛筛选直径为0.5～2.0mm的颗粒即得。9.根据权利要求8所述的垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法，其特征在于：所述有机粘结剂为脲醛树脂水溶液或可溶性淀粉溶液。10.根据权利要求8所述的垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法，其特征在于：钙基脱硫剂、一体化脱硫脱硝催化剂和有机粘结剂的组成比例为78～95:18～1:6～2。11.根据权利要求6所述的垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法，其特征在于：物理混合粉体型是将粉末状钙基脱硫剂和粉末状一体化脱硫脱硝催化剂物理混合均匀，制成粉末混合物，密封包装。12.根据权利要求3、4、7～11任一项所述的垃圾焚烧烟气高温脱除SO2协同催化脱除NO
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方法，其特征在于：所述钙基脱硫剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：周卫华，陈谦，张海军，
申请(专利权)人：嘉兴沃特泰科环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：