北極星大氣網訊:2020年中華人民共和國第十三屆全國人民代表大會第三次會議於5月22日召開，中國人民政治協商會議第十三屆全國委員會第三次會議於5月21日召開。近年來，兩會的環保議題與民眾切身相關，得到了民眾越來越高得關注度，為了滿足人民對美好生活得嚮往，國家工業煙氣排放標準不斷收緊，煙氣治理市場競爭如火如荼。專注於SCR脫硝催化劑研發的優美科，在SCR催化劑解決方案領域一直處於領先地位，為打贏藍天保衛戰做出了傑出的貢獻。
隨著我國社會經濟的快速發展，城鄉生活垃圾產生量也飛速增加，垃圾焚燒發電、熱能利用日漸成為生活垃圾處理的主要方式。垃圾焚燒尾氣的淨化，包括除塵、脫硫、脫硝、脫二噁英等工藝技術也應運而生。
優美科公司基於其在歐美垃圾焚燒尾氣SCR脫硝先行業績的應用經驗，在DNX®SCR催化劑中低溫度高效脫硝、協同脫除二噁英、硫酸氫銨（ABS）累積失活模擬及解決方案、靈活便利的安裝等關鍵技術點上優勢突出。
1.中低溫高效脫硝
優美科DNX®SCR脫硝催化劑外觀為獨特的波紋式催化劑。
圖1 優美科DNX®SCR脫硝催化劑外觀
DNX®SCR催化劑具有三態微孔（TPS）結構，微觀結構由大微孔、中微孔、小微孔錯綜構成。TPS可以大大提升SCR反應的傳質擴散過程，同時可以發生高效的「表面SCR反應」及可觀的「淺表層(納米級)SCR反應」，提高了SCR的反應速率，顯著增加催化劑的反應活性，在低溫（可低至170℃）時的催化活性亦非常可觀。
圖2DNX®SCR催化劑三態微孔（TPS）示意圖
優美科應用於垃圾焚燒尾氣脫硝的DNX®SCR脫硝催化劑，其起活溫度可低至170℃，在垃圾焚燒尾氣SCR脫硝常用的170~200℃具備較高的脫除效率。
圖3NOx/二噁英脫除率 vsSCR入口溫度
（設計條件：空速4500 1/h，入口NOx 200 mg/Nm3,dry@11%O2（as NO2），入口二噁英：1 ng/Nm3,dry@11%O2,氨逃逸 2.5 mg/Nm3,dry@11%O2）
2.協同脫除二噁英
垃圾焚燒時產生的二噁英會引發許多健康問題。
優美科的DNX®SCR脫硝催化劑在脫硝的同時，可實現二噁英超高效率的協同脫除。二噁英在催化劑上的氧化分解效率最高可＞99%，二噁英可脫除到＜0.01 ng TEQ/Nm3。
二噁英的氧化分解反應是典型的氣、固相催化反應，為催化劑的「表面反應」及「淺表層(納米級)反應」，且反應在極短的時間（~10-3s）內即可完成。脫二噁英反應對煙氣的壓力並不敏感，在煙氣壓力≤0.5Mpa g條件下均可進行。
優美科的DNX®SCR脫硝催化劑通過催化氧化去除氣態二噁英。反應方程式如下：
CwHxOyClz+O2 CO2+H2O+HCl
二噁英的分解要求SCR的反應溫度＜275℃，大於275℃的反應溫度會促使二噁英的重新生成。在煙氣溫度275~300℃之間，二噁英的分解速率依然大於生成速率，然而其脫出效率已經降低。在溫度＞300℃，且煙氣煙氣中存在碳氫化合物及HCl時，SCR出口的二噁英濃度將大於SCR入口的二噁英濃度。垃圾焚燒尾氣中二噁英在DNX®SCR脫硝催化劑上的脫除率與反應溫度之間的關係見圖3。
優美科的DNX催化劑在NOx及二噁英的脫除上有很明顯優勢，在同等煙氣條件和性能要求下，所需的催化劑體積比其他廠家少約25%。這得益於DNX®SCR催化劑的三態微孔（TPS）結構，加速了二噁英由氣體向催化劑表面及淺表層微孔中的傳質。
3.硫酸氫銨（ABS）累積失活模擬及解決方案
垃圾焚燒常採用中低溫（反應溫度170~200℃）SCR工藝，又因為進入SCR的煙氣中存在SOx，SOx與噴入SCR反應器的氨氣反應會生產硫酸氫銨（ABS），ABS的產生會加速催化劑的失活，對於SCR下遊設備產生堵塞腐蝕等問題。
硫酸氫銨（ABS）的生成及分解反應方程式（可逆反應）為：
生成
SO3＋H2O→H2SO4
NH3(g)＋H2SO4(g)→NH4SO4(l)
分解
NH4SO4→NH3＋SO3＋H2O
當煙氣溫度低於ABS的露點溫度時，會造成ABS的累積。ABS的露點的決定於SO3，NH3及H2O在廢氣中的分壓，其分壓與濃度成正比，所以ABS的露點決定於SO3，NH3及H2O在廢氣中的濃度。
ABS可於任何溫度（SCR操作溫度窗口）生成，低於露點溫度生成加速並累積。
ABS可於任何溫度（SCR操作溫度窗口）揮發分解（消解），高於露點溫度分解（消解）加速，我們推薦在ABS露點以上10℃作為最低連續運行溫度。
ABS可由煙氣攜帶消解（尤其在高塵、高流速煙氣中）。
ABS在SCR系統中的生成與分解（消解）是一個動態平衡過程，如果分解（消解）的速率高於生成的速率，ABS則不會累積；反之，ABS則會累積
由於催化劑表面微孔的毛細作用，ABS在催化劑表面的露點溫度相對較高。ABS對催化劑的影響是可逆的，理論上只要煙氣溫度高於ABS露點並持續一段時間，累積的ABS則可以完全分解。不過，在SO3含量或者SO2氧化率高時，需要至少350℃的煙氣溫度和充足的時間才能分解。
優美科研發出獨有的「ABS累積及分解計算模型」，計算評估了該項目煙氣淨化流程中ABS形成的風險，量化了ABS累積及分解的速率。提出了準確的ABS累積周期為數千小時，即在SCR催化劑投用後，經過一個累積周期，其活性將受到ABS的抑制而影響設計排放值。
為了避免ABS對SCR及催化劑的影響，要求SCR上遊工藝流程必須有半乾法脫硫(消石灰)+幹法脫硫（消石灰或者小蘇打）+（噴活性炭粉）布袋除塵器，以將進入SCR的SO3濃度降低接近於0。
為了應對可能存在的意外的ABS問題，優美科首先提出ABS加熱分解方案，設計出催化劑ABS加熱分解再生的工藝流程圖（PFD）及主要工藝參數，同時考慮到ABS分解的節能問題，即利用SCR煙氣流量一定比例的高熱空氣（煙氣）加熱催化劑數小時即可將沉積於催化劑上的ABS完全分解。
圖4典型的ABS加熱分解工藝流程圖
4.靈活便利的安裝
優美科可為客戶提供除了標準催化劑模塊（截面約1x2m）布置安裝外，推薦使用截面466x466mm，高不超過700mm，單塊質量不超過35kg的催化劑單元布置安裝，實現催化劑安裝免大型吊裝設備、免焊接，靈活便利。
圖5單元安裝的DNX®SCR脫硝催化劑
5.應用案例
優美科公司自1993年開始致力於垃圾焚燒項目汙染物排放控制，至今在中國已有近20個垃圾焚燒尾氣SCR脫硝應用業績。
優美科公司為著名的丹麥哥本哈根ARC垃圾焚燒項目提供了SCR系統設計包及脫硝催化劑，該項目於2018年正式投入使用，催化劑在保證95%的脫硝效率的同時，也保證了98%的脫二噁英效率。
自2019年3月至今，優美科DNX®SCR脫硝催化劑在浙江義烏市垃圾焚燒發電廠提升改造項目4×750t/d機械爐排垃圾焚燒鍋爐煙氣脫硝項目中實現低溫、長時間的良好運行。該項目的設計保證值為在24000小時內，SCR裝置達到NOx從150到50 mg/Nm3dry@11% O2、二噁英從0.1到＜0.05 ngTEQ/Nm3的排放要求，催化劑的實際脫硝性能及二噁英脫除性能明顯優於保證值。
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