垃圾焚燒發電廠煙氣工藝提升對垃圾處理費的影響

2020-12-14 全國能源信息平臺

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摘要：本文對垃圾焚燒煙氣處理工藝提升進行技術分析,並以某個2×600t/d的焚燒廠為例,對因煙氣工藝提升而增加的投資和運行成本進行分析,並評估其對垃圾處理費的影響。

目前國內相當一部分焚燒廠採取「半乾法+ 幹法」的脫酸工藝和「SNCR」的脫硝工藝，而這種脫酸和脫硝工藝已無法滿足新煙氣排放標準的要求，因此需要對煙氣處理的脫酸工藝和脫硝工藝進行升級，以達到新的排放標準。

1 煙氣工藝技術的提升

1.1 煙氣脫硝工藝的提升

目前，國內垃圾焚燒廠脫硝工藝大部分採取SNCR 系統，該系統可使煙氣中NOx 濃度降低至200mg/Nm3。但該工藝已無法滿足目前部分地方政府對環保的新要求，因此煙氣脫硝工藝需要增加SCR 脫硝系統。

SCR 系統（選擇性催化還原脫硝工藝）的原理是將袋式除塵器出口的煙氣通過加熱器加熱到適合的溫度進入SCR 反應塔，在催化劑的作用下煙氣中的NOx與還原劑NH3 進行脫NOx反應。NH3 將NOx 分解為氮氣和水蒸氣。SCR 系統脫NOx 效率高，通常效率能達到60% 以上。

目前，SCR 系統工藝選擇的關鍵有兩個：①技術可靠；②催化劑及反應溫度選擇( 最經濟選擇)。其中，催化劑及反應溫度選擇與投資、運行費用等的經濟相關性較大。目前國內南京江南/ 江北項目SCR 系統催化劑使用低溫催化劑（170℃），北京首鋼/ 海澱項目採取中溫催化劑（230℃）。低溫催化劑與中溫催化劑相比的優點是使用溫度低，蒸汽消耗量小，缺點是對SOx濃度更加敏感，單價格高，供貨來源單一。採取低溫催化劑雖然建設費用較高，但運行費用較低，綜合比較採取低溫催化劑更有優勢。

同時，根據目前採取了低溫催化劑工廠的運行案例來看，NOx 的排放濃度能夠穩定地達到80mg/Nm3 以下。由此，低溫催化劑SCR 系統是首要選擇。

目前生活垃圾焚燒項目中採用的SCR 還原劑有氨水和尿素兩種。相比較而言，採用氨水作為還原劑，投資成本、運行成本均較低；採用尿素作為還原劑安全性相對較好，但需增設尿素熱解裝置，投資及運行成本較高。從投資、運行成本、布置及安全性考慮，建議採用25% 氨水作為SCR 系統的還原劑，同時作為SNCR 系統的還原劑。

1.2 煙氣脫酸工藝的提升

目前，垃圾焚燒發電廠有相當一部分採取了「半乾法+ 幹法」的脫酸工藝，如上海金山、南京江北、南京江南、北京海澱、北京首鋼等項目。

旋轉噴霧半乾法（SDA）是目前國內外垃圾焚燒廠應用最廣泛的煙氣脫酸工藝，主要由吸收劑（Ca(OH)2）製備、吸收劑漿液霧化、霧化漿液和煙氣混合等系統組成。吸收劑為濃度9％～13％的石灰石漿液。

「半乾法+ 幹法」工藝投資較節省，運行費用較低，但根據實際數據表明，其脫酸的效率以及排放指標的穩定性均無法滿足最新排放標準的要求。特別當垃圾中塑料等含氯成分增加時，煙氣中HCl 原始濃度較高。為了穩定可靠地達到排放標準，目前較可行的工藝是增加一套「溼法」的脫酸工藝，確保煙氣達標排放。

溼法工藝採用的吸收劑為燒鹼溶液，燒鹼溶液從洗滌塔上部的噴嘴噴入，煙氣從洗滌塔下部進入，兩者進行充分的化學反應，產生各種Na2SO4、NaCl 等鹽類 ，隨吸菸廢水排出。煙氣淨化後的溫度約63℃，再經GGH 系統加熱至125℃後排放至空氣中。煙氣經溼法除酸後HCl 濃度在10mg/Nm3 以內，SOx 濃度在30mg/Nm3 以內，完全滿足最新的排放標準。

在設置SCR 工藝的基礎上設置溼法工藝，由於低溫催化劑SCR 系統對SOx 的濃度十分敏感，所以需將溼法設於SCR 工藝上遊，如正常使用催化劑，SOx 濃度不宜超過20mg/Nm3，方可保證催化劑正常使用壽命。按此工藝，需相應增加GGH 塔，對溼法處理後的煙氣進行熱量交換回收，以減少將煙氣加熱到SCR 反應溫度所需的蒸汽量。

1.3 新增廢水處理系統

煙氣工藝提升後，雖然可以顯著減少煙氣中NO x 和各種酸性氣體排放量，但同時也會產生大量的廢水。所以需要新增一套廢水處理系統，該系統按照常規藥劑螯合+ 過濾的方式處理洗煙廢水，處理後的洗煙廢水全部回用於爐渣冷卻。

2 新增工藝系統經濟分析

為了滿足各地新的煙氣排放標準，根據煙氣處理工藝提升的技術分析，需新增SCR 脫硝系統、溼法脫酸系統及洗煙廢水處理系統。

2.1 投資分析

以某個規模為2×600t/d 的焚燒廠為例，新增工藝方案的投資額共計7100 萬元，增加明細如表1 所示。

2.2 運行成本分析

2.2.1 藥劑費

新增工藝系統運行所需的藥劑費用，如溼法脫酸系統使用的NaOH 溶液（30%）、SCR 系統使用的氨水（25%）、SCR 催化劑，以及洗煙廢水藥劑等需要的費用。

2.2.2 電費

主要包括幾方面：因SCR 系統SGH 加熱使用蒸汽而減少的發電量、新增工藝系統耗電設備的耗電增加量、煙氣淨化系統阻力增加所引起的引風機壓頭增加的耗電量。最終比對按上網售電收入的差值考慮。

以某2×600t/d 的焚燒廠為例，新增工藝方案的運行成本共增加2060.29 萬元，增加明細如表2 所示。

2.3 對垃圾處理費的影響

垃圾焚燒發電廠通過垃圾處理費獲得收益，因此由於煙氣處理工藝提升而增加的投資和運行成本，最終需反應在垃圾處理費上。根據以上對某個規模為2×600t/d 的焚燒廠進行的經濟性分析，對於新增SCR 脫硝系統、溼法脫酸系統以及吸菸廢水系統後，增加的投資及運行成本對垃圾處理費的影響如表3。

3結語

以某規模為2×600t/d 的焚燒廠為例，原該項目垃圾處理費為75 元/t，提升煙氣處理工藝後，需增加垃圾處理費68 元/t，增幅達到91%。

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