垃圾焚烧发电烟气中NOx污染控制技术
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，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。
生活垃圾焚烧中NOX的生成过程
垃圾焚烧的过程中，NOx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NOx：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NOx大约占整个NOx产生量的90%。焚烧炉内的空气量与燃料型NOx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、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。
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NOx，又称为温度型NOx。温度是反应的关键性影响因素，燃烧温度在1800K(1530℃)以下，热力型NO，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NOx并非NOx形成的主要因素。
关于瞬时型NOx：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，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NOx较少。
垃圾燃烧过程中对NOx进行控制的有效方式
1、燃烧控制技术
在垃圾焚烧烟气中，燃烧型NOx，是NOx生成的主要方式，在燃烧的过程中，控制NOx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，采用烟气再循环技术等，通过此类措施，NOx可控制在300mg/Nm3以内。
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02共存条件下喷入氨液或尿素等还原剂，将NOx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NOx的主要影响因素。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NOx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。
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02含量条件下，通过TiO2-V205；等催化剂去除烟气中NOx，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。
4、PNCR
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N0x反应实现脱硝，脱硝效率可达80%。PNCR技术在NOx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。
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N0x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NOx生成。烟气再循环技术不仅可以有效降低NOx排放量，而且能显著抑制二噁英的产生。
结束语
我国垃圾焚烧发电项目在设计阶段会根据该项目NOx排放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、烟气再循环技术以及SNCR,NOx排放值仍无法稳定控制在100mg/m3以内，因此NOx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。
作者：刘天璐
