引言国内大中城市高速发展，生活、生产垃圾不断增加，垃圾焚烧发电成为国内外处置生活垃圾的有效途径之一，用地面积少、减量效果好、资源利用高。但现行的《生活垃圾焚烧污染控制标准》已不能适应新形势下环保理念，其要求需要提高。经济发展先发地区及重点地区，地方政府已有意识地引导包括垃圾焚烧在内的各行业向超低排放改造方向发展。1垃圾焚烧行业背景2014年9月12日，国家发改委、国家生态环境部、国家能源局联合印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》（发改能源〔2014〕2093号），其中超低排放部分指标如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.04.017.T001表1煤电超低排放指标项目NOXSO2粉尘数值50355mg/m³部分地区已经率先发布高于国标及欧盟标准的地方标准，具体执行标准如表2所示。焚烧后主要污染物浓度典型数据如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.04.017.T002表2垃圾焚烧烟气排放指标项目GB 18485-2014EU 2000/76/EC/DB 31/768-2013河北省地标深圳地标（试行）粉尘20.0010.0010.008.0010.00HCl50.0010.0010.0010.0010.00HF—1.00——1.00SO280.0050.0080.0020.0030.00NOX250.00200.00200.00120.0080.00TOC—10.00———CO80.0050.0050.0080.0080.00Hg0.050.050.050.020.02Cd+Tl0.100.050.050.040.04其他重金属1.000.500.500.300.30注：EU 2000/76/EC为欧盟工业排放指令，DB 31/768-2013为上海地标。mg/m³10.3969/j.issn.1004-7948.2021.04.017.T003表3焚烧后主要污染物浓度典型数据项目数值粉尘2 500HCl750SO2350~450NOX280~350重金属未知mg/m³2垃圾焚烧行业现行烟气治理技术2.1超低排放路线形成结合现阶段本行业技术规范、政策的相关条文以及项目实践，烟气净化系统采用“半干法加布袋除尘工艺”：省煤器出口的烟气通过烟道进入装有旋转喷雾器的半干反应塔中，石灰浆和水的雾化液滴与烟气在反应塔中充分均匀混合。通过控制气体的分布、石灰浆流量和雾滴大小以确保液滴接触反应塔内壁之前干燥。细小液滴与含SO2、HCl和HF等污染物的烟气密集接触发生中和反应，从而吸收烟气中SO2、HCl和HF。脱酸后的烟气进入布袋除尘器进行粉尘的捕捉。对于烟气中吸附的重金属、二噁英类的脱除，采用活性炭吸附法，喷射口位于布袋除尘器前端烟道。为了进一步降低污染物浓度，同时兼顾运行经济性，考虑用湿法系统作为深度脱酸措施。超低排放难点在于低温脱硝，其原因在于SCR催化反应对SO2浓度有着严格的要求。市面上常用的催化剂反应温度范围为230 ℃左右和180 ℃左右，允许的SO2浓度分别不超过50 mg/m³和15 mg/m³，通常在脱酸系统后端设置SCR反应器。常用的超低排放技术路线有2条，其对应的SCR脱硝温度分别控制在230 ℃、180 ℃两个温度区间。2.2常用超低排放技术路线一炉内SNCR脱硝+SDA半干法脱酸+ACI+FF+WFGD+SCR脱硝。SGH为蒸汽-烟气换热器，GGH1为烟气-烟气换热器1，GGH2为烟气-烟气换热器2，WFGD为湿法脱酸，WESP为湿式电除尘。省煤器出口工艺流程如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.04.017.F001图1常用超低排放技术路线一省煤器出口①190 ℃~230 ℃的烟气进入SDA半干塔，向塔内喷入浓度为8%~15%的石灰浆液后，通过PID调节（比例、积分和微分调节）控制SDA半干塔出口②烟温为160 ℃。SDA半干塔和布袋除尘器之间设有ACI。除尘器出口③烟温为155 ℃±2 ℃，SO2浓度（≤35 mg/m3），满足反应温度为230 ℃的SCR催化剂的要求。GGH1出口④烟温约190 ℃，SGH出口⑤烟温达到230 ℃，达到催化剂的最佳反应温度，SCR出口NOX含量(≤50 mg/m3)达到超低排放指标。GGH1出口⑥烟温约180 ℃，GGH2出口⑦约130 ℃的烟气后进入湿法塔，湿法塔出口SO2含量（≤5 mg/m3）优于超低排放指标，湿法塔出口⑧烟温约60 ℃，GGH2出口⑨约110 ℃的洁净烟气经烟囱排入大气。2.3常用超低排放技术路线二技术路线二：SNCR+SDA+ ACI+FF+ SCR+ WFGD。省煤器出口工艺流程如图2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.04.017.F002图2常用超低排放技术路线二省煤器出口①190 ℃~230 ℃的烟气进入SDA半干塔，向塔内喷入8%~15%浓度的石灰浆液后，通过PID调节控制SDA半干塔出口②烟温160 ℃。SDA半干塔和布袋除尘器之间设有ACI。除尘器出口③烟温约(155 ±2) ℃。GGH1出口④约107 ℃的烟气后进入湿法塔，湿法塔出口SO2浓度（≤5 mg/m3）满足反应温度为180 ℃的SCR催化剂的要求。湿法塔出口⑤烟温约60 ℃，GGH1出口⑥烟气升温至108 ℃，GGH2出口⑦烟气进一步升温至145 ℃，SGH出口⑧烟温达到180 ℃，达到催化剂的最佳反应温度。NOX含量（≤50 mg/m3）达到超低排放标准，GGH2出口⑨约140 ℃的洁净烟气经烟囱排入大气。2.4两条常用超低排放技术路线局限性分析分析上述两条技术路线：路线一，烟气经过SDA半干塔后，降温至160 ℃。为保证进入SCR系统高效稳定运行，需要用大量的蒸汽将烟气从190 ℃加热至230 ℃，对成本控制不利。另外，排烟温度过低，水蒸气液化的风险较高。路线二，烟气再加热阶段蒸汽消耗虽低于第一种方案，但经济性仍较差；且半干塔与湿法塔功能重叠，增加投资成本。180 ℃催化剂相较于230 ℃催化剂，价格较高，性能及稳定性略低。两条路线中，整个烟气系统频繁的升温降温，系统稳定性较差。尽管催化剂具有很强的选择性，但仍有一些副反应发生，如SO2被氧化为SO3，造成烟气中的SO3不减反增。另外，SCR系统中未参与还原反应的NH3会产生逃逸进入烟气中。在上述2条技术路线中，对SO3和NH3均缺乏必要的脱除手段。3新的超低排放技术路线及SDS干法脱酸工艺3.1新的超低排放技术路线限于常用超低排放技术路线的局限性，介绍一条技术路线：SNCR+SDS+ACI+FF+ SCR+WFGD+WESP（湿式电除尘）。省煤器出口工艺流程如图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.04.017.F003图3新的超低排放技术路线省煤器出口①烟气温度190 ℃~230 ℃，SDS干法脱酸系统布置在省煤器与布袋除尘器之间，经过SDS干法脱酸后，SO2浓度（≤35 mg/m3）满足反应温度为230 ℃的SCR催化剂的要求。经SGH加热至230 ℃的烟气进入SCR反应器，脱除NOX。随后进入湿法塔及湿式电除尘进行深度脱酸除尘，其各环节指标参数如表4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.04.017.T004表4烟气净化技术路线三中各环节烟气污染物指标项目烟气温度/℃粉尘/(mg/m3)重金属/(mg/m3)NOX/(mg/m3)SO2/(mg/m3)HCl/(mg/m3)二噁英类/(ngTEQ/m3)原始值—2 500有280~350350~4507003.00省煤器出口1190~2302 500有140~175350~4507003.00布袋除尘器入口2185~2253 000有140~175350~4507003.00布袋除尘器出口3180~23010无140~17535200.06SGH出口423010无140~17535200.06SCR反应器出口522010无5035200.06GGH出口614010无5035200.06湿式电除尘出口7655无50550.06GGH出口81455无50550.033.2SDS干法脱酸工艺SDS干法脱酸工艺采用NaHCO3为吸附剂，净化效果与采用Ca(OH)2为脱酸剂的SDA半干法相差不大。普遍用于煤电厂以及玻璃、水泥等行业的工业炉烟气治理。SDS干法脱酸是将粗颗粒（d50值约为200 μm）的NaHCO3，研磨至20 μm~35 μm的微粉后，作为高效脱酸剂，通过正压输送至SDS反应烟道内，NaHCO3在高温条件下迅速分解，其反应机理如下：2NaHCO3→140 ℃Na2CO3+H2O+CO2Na2CO3在生成阶段有强烈的反应活性，与烟气中SO2、HCl等酸性物质主动地发生反应，实现高效脱酸：2Na2CO3+O2+2SO2→2Na2SO4+2CO2Na2CO3+2HCl→2NaCl+H2O+CO2Na2CO3+2HF→2NaF+H2O+CO2副反应：Na2CO3+SO3↔Na2SO4+CO2省煤器出口烟气温度区间在190 ℃~230 ℃，NaHCO3在140 °C ~250 °C温度区间有高度活性，Na/S在2.2~2.6就足够。研究表明：在研磨至一定的粒度后，d9020 μm的NaHCO3对SO2去除率高于95%，d9035 μm的NaHCO3对HCl去除率甚至高于99%。4结语相较SDA半干法脱酸，SDS干法脱酸避免了粘壁、管道结垢堵塞、雾化盘磨损、运营维护成本高等现象；同时，SDS干法工艺与省煤器出口烟气温度区间相匹配，避免半干法喷水带来的烟气温降，减少了后续SCR脱硝再热烟气阶段的能耗，排烟温度稳定在140 ℃以上。在湿法塔后端设置湿电除尘，能够稳定脱除烟气中的SO3和逃逸的NH3。并高效率地捕捉PM2.5和气溶胶。文章提出的超低排放技术新路线，3个主要污染物排放数据均优于表1中的超低排放指标。