8868体育 8868体育官网8868体育 8868体育官网国家和地方对生活垃圾焚烧烟气排放指标的要求日益严苛，现有处理技术和设备难以实现超低排放。催化过滤技术将表面过滤和催化反应相结合，可协同处理多种污染物，高效节能。通过中试试验证明，催化滤袋技术的应用可以使垃圾焚烧烟气中的尘、氮氧化物及二噁英类污染物排放值满足最严格的排放要求，具有良好的应用前景。

　　近年来，随着我国城镇化的持续推进和城市化的迅猛发展，生活垃圾的产生量和处理需求量也大幅增加。在土地资源日益紧张的情况下，垃圾焚烧技术凭借占地面积小，对垃圾减容量高等优势，逐渐代替填埋成为广泛运用的垃圾处理方式。《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》中提出：到2025年底，全国城镇生活垃圾焚烧处理能力达到80万t/d左右，城市生活垃圾焚烧处理能力为65%左右[1]。但生活垃圾焚烧所产生的烟气中含大量污染物，必须采取高效合理的净化措施，降低污染物浓度并控制排放总量，确保各种污染物组分达标排放。

　　生活垃圾的来源和成分繁多复杂，其焚烧烟气的主要特点为：烟气含湿量大，烟气成分复杂，含微量重金属元素。烟气中的粉尘盐分（氯化物和硫酸盐）高、粒径细、粘度高。垃圾焚烧烟气一般含湿量在23%～30%，这是由于垃圾中原本的含水量大，且燃烧过程中一些碳氢化合物生成水汽。垃圾焚烧烟气中污染物种类较多，主要包含颗粒物（烟尘）、酸性气体（HF、HCl、SOX、NOX等）、重金属（Hg、Pb、Cd、Cr等）、有机化合物及有机剧毒性污染物（二噁英）等[6]。

　　现阶段我国生活垃圾焚烧烟气的排放一般执行国家标准《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18458-2014），部分地区如河北、海南等采用更严格的地方标准[3]，国标、河北省地标以及欧盟标准《欧盟工业排放指令》（2010/75/EU）的部分污染物排放指标对比详见表1。

　　“SNCR脱硝+旋转喷雾半干法脱酸+干法喷射+活性炭吸附+袋式除尘”的组合工艺是目前国内垃圾焚烧烟气净化最典型、最常用且成熟的工艺技术[2]。工艺流程通常为：首先在焚烧炉膛高温区域喷入尿素或氨水溶液以降低烟气中的NOX浓度，烟气经余热锅炉冷却后进入脱酸反应塔，与喷入的石灰浆充分混合反应后，烟气中的酸性气体被去除，在反应塔与除尘器之间的烟道内喷入熟石灰粉、活性炭进一步脱除酸性气体和重金属、二噁英，随后烟气进入袋式除尘器。烟气经袋式除尘器除掉烟气中的粉尘及颗粒物后，符合排放标准的烟气通过引风机经烟囱排放至大气。随着排放标准日益严格，部分垃圾焚烧厂还会在布袋除尘后再增设湿法洗涤或SCR脱硝等超净设施。

　　显而易见地，以上技术路线中脱硝、脱硫、脱酸、除尘、脱二噁英（重金属）系统相对独立，导致烟气净化系统流程很长、整体庞大而复杂、所需占地面积大，对应建设成本和运行成本均较高。因此，多种污染物协同脱除的技术开发和产品研发，是当前国内外学者研究的热点，也成为垃圾焚烧烟气净化突破的新方向。

　　袋式除尘器在治理粉尘和烟尘方面效果突出，被公认为控制颗粒状污染物最有效的技术设备之一，其核心是滤料（滤袋）。多种污染物联合脱除催化滤袋的研发可同时实现烟气中二噁英、NOx、Hg0和VOCs等污染物的一体化脱除，在一台除尘器设备上实现除尘、脱硝、脱二噁英类污染物的功能，可以优化工艺流程、减小占地面积、降低建设费用及综合运营成本。同时，烟道尾部除尘设备内的低尘反应环境也有利于催化滤料使用寿命的延长，加速滤料催化过程展开。因此，以除尘滤袋材料为载体，通过适宜的制备方法实现活性组分负载，为多种污染物联合脱除滤料的研发提供了可行性[5]。

　　一般催化滤料层的表面仍为物理过滤层，其脱除粉尘颗粒的作用与常见的滤袋相同，同时还可避免过多的粉尘颗粒影响催化过滤层的正常运行。催化过滤层通常是涂敷在物理过滤层上，起到催化降解污染物的作用，由于大部分固态的污染物已被脱除，因此针对的主要是气态的污染物，如二噁英、Hg0、NOx等。选取不同的催化剂，脱除的污染物种类和效果不同。国外对催化滤袋的研究与应用早于国内，但也存在包括成本价格高昂、对使用温度和气氛条件等有严格要求、应用范围较小等问题，因此研发新型的催化剂材料及其制备方法是目前国内的热点研究方向。

　　某生活垃圾焚烧发电厂采用机械炉排炉焚烧工艺，配置2条350t/d焚烧线MW汽轮发电机组；场内同步配套建设一座300t/d的垃圾渗滤液处理站和占地35亩的飞灰填埋场；烟气净化系统采用“SNCR+旋转雾化半干法+干法+活性炭喷射+布袋除尘”处理工艺。该工程于2017年开工建设，2018年竣工，目前整套设备运行正常、平稳，环保指标优于《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）。

　　本次催化滤袋应用的中试工艺流程如图3所示。试验装置主要包括电加热器系统、喷氨系统、钠基干法脱硫系统、催化过滤系统、仪表控制系统。从旋转喷雾半干法脱硫塔进出口引出两路烟气作为试验线/h，标准湿基）进入布袋除尘器前依次喷入氨气（质量浓度约20%）和小苏打（碳酸氢钠），使烟气与NH3充分混合并脱酸后进入催化布袋除尘器。

　　催化布袋除尘器中采用复合双层催化滤袋，以两层滤袋复合填充而成。外层滤袋具备高的通量和过滤精度，拦截过滤含重金属和二噁英的粉尘和脱酸副产物并经脉冲喷吹至集尘灰斗外排。低尘烟气通过内袋，与负载的纳米催化剂充分接触，气态二噁英被催化分解，同时NOX被催化还原。

　　通过不断调整优化烟气温度、氨水喷入量以及小苏打投加量等试验参数，中试系统稳定运行后，委托第三方测试机构进行检测，结果见表2。同时委托另一家专业机构对二噁英的检测结果为：进口烟气中二噁英浓度0.775ngTEQ/Nm3，净化后二噁英平均浓度降低至0.017ngTEQ/Nm3，试验装置总体脱除二噁英的效率为97.8%。

　　结果表明，在温度为170~200℃，过滤风速0.67m/min左右时，使用催化滤袋对烟气中污染物的协同去除效果显著，可以使垃圾焚烧烟气中的各类污染物排放值满足最严格的排放要求。

　　虽然目前垃圾焚烧厂污染物已实现达标排放，但随着国家标准越来越严格，排放限值也将进一步降低。常规工艺路线无法达到超净排放的要求，特别是NOX的排放容易超标，若在后端再增加SCR配套的设备设施，不仅大幅增加建设投资和运行成本，也容易出现改造场地局促、改造工程量大、氨逃逸过量、催化剂中毒等一系列问题。传统超低排放改造工艺路线 传统超低排放改造路线图

　　由于SCR布置在布袋除尘器之后，即使采用中低温催化剂，最低的有效反应温度仍需达到180~200℃，因此布袋除尘器之后需要增加烟气加热系统，同时失效的废弃催化剂需要作为危废处理，造成投资成本和运行费用都较高。若使用催化滤袋技术，可仅对现有的布袋除尘器进行升级改造，相对于后置SCR的超低排放改造技术，有以下优势：

　　催化滤袋技术能辅助实现超低排放，对比常规的超净改造技术（如后置SCR）具有工艺流程简洁、多污染物协同处理、运行成本低等诸多优势。

　　近年来随着人们对环保质量要求的日益提高，生活垃圾焚烧烟气净化排放标准将会更严格，建议规划设计中的垃圾焚烧发电项目在烟气净化工艺设计时有超前意识，烟气排放设计标准应比国家标准更严格。而已经采用常规工艺流程的焚烧厂在提效改造时，应采用更先进更环保节能的协同治理技术，在满足多种污染物达到超净排放的同时还能缩短改造工期、节约建设投资、降低年运行成本，构建更为高效的烟气治理模式。

　　[1] 侯海瑞. 催化滤袋在垃圾焚烧烟气多污染物去除中的应用[J]化工装备技术，2022,43（5）：11-14.8868体育 8868体育平台8868体育 8868体育平台