危废焚烧系统低温SCR催化剂反应特性试验及应用探索

发布时间：2020-10-29 08:51

　　 目前,危废焚烧处置方法在危废无害化过程中渐成新热点,SCR脱硝方法是常规焚烧过程中采用的氮氧化物控制技术中效率最高的一种,但常用的SCR反应温度需求高,若应用于危废焚烧系统,在危废焚烧的高尘、高硫、高氯甚至高氟的特殊环境之下,会带来催化剂堵塞、腐蚀等问题,失活问题突出,影响长期达标排放的控制效果。本文目的在于筛选出低温区段SCR催化剂,使SCR催化剂能够在除尘脱酸后的相对纯净的气氛下使用,延长运行周期,确保脱硝效果,具有重要现实意义。本文在综述前人成果的基础上,通过一体化成型法及浸渍法制备了不同Ce负载量的多元催化剂Ce/Ti-Al-Si,对其进行脱硝活性测试、SO_2/H_2O抗性测试,并辅以BET、SEM、XRD表征分析手段,实验结果表明,所研究的低温催化剂100℃时开始具备脱硝活性,反应温度达到140℃时脱硝效率达到50%以上,200℃时脱硝效率达到58%,高温SCR受SO_2和H_2O影响较大,5%H_2O+100ppmSO_2共存的情况下,脱硝效率下降幅度接近15%,更证明了先进行脱酸反应脱除SO_2和HCl后再进行低温SCR催化脱硝的必要性。在催化剂低温区段具备低温脱硝活性的试验基础上,本文以浙江省某危废焚烧处置工程为探索对象,通过低温催化脱硝的流程设计,对低温SCR工艺参数进行了探讨,提出了SGH、DGH、GGH+SGH、GGH+DGH四种方案,通过对焚烧废物的工业分析和元素分析,进行系统热力计算,从而进行低温催化剂应用的可行性分析和经济性分析。模拟结果表明,四种方案均能实现脱酸塔出口烟气温度从60℃到140℃,达到低温催化的温度反应区间要求,其中利用天然气进行直接加热的DGH方案,由于天然气成本较高,经济性不强;年耗费最少的是GGH+SGH方案,但所增加烟气阻力最大。本文对于低温SCR催化剂脱硝性能的试验研究,探索实际危废焚烧处置工程烟气净化方案,在达到烟气排放标准的基础上,减少设备损耗、延长设备使用寿命、探索脱硝节能降耗的最佳应用方案,对于提高危废焚烧系统的清洁排放水平具有重要参考价值。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ426;X701
【部分图文】：

浙江大学硕士学位论文1绪论11绪论1.1危险废物处置与焚烧系统1.1.1危废的定义及危害危废是危险固液体废物的简称，有“有害废物”、“有毒废渣”等别称，但对于其统一的定义，不同国家、组织，甚至不同版本的危废书籍中均有差异。根据不同的原则如物理相态、产生源、产生形式等可以对危险废物进行多维度分类。但始终不变的是危险废物的危害特性[1]。危废具有众多危险特性[1,2]，例如腐蚀性、浸出毒性、急性毒性、易燃性等。同时在整个生态循环中，随意排放存储的危废，会经由雨水、地下水的长期渗透扩散，在自然生态循环中迁移、滞留乃至转化，最后对土壤、水域、大气造成重大危害，进而毒害人体，引发危险事故[1,3]。1.1.2危废的产生及处置从统计情况来看：工业危险废物产生量最大，占全部危险废物产生量的70%以上，其次为医疗废物，约占14%。2011年以来危废产生量出现大幅增量，且有逐年上升态势[4,5]。2016年，工业危废产生前五的产业分别是化学原料和化学制品制造、有色金属冶炼及压延加矿采癣非金属矿采选业和电力、热力生产和供应。这些产业和氮氧化物排放量前五、总贡献排放量高达91.5%的行业又有交叉[6]，其中排在第一位的电力行业贡献量达61.7%，工业危废从产生到焚烧处理，不同环节都会产生氮氧化物排放到空气中。图1-1近10年危废产生、综合利用及处置情况（万吨）[7,8]

浙江大学硕士学位论文1绪论3图1-2危废焚烧主要工艺系统流程简图通常，在危废由专用运输车运到处理厂后，会按固液态进行分类接收和贮藏，储存在各厂区专门的储存池中，同时伴随着包括破碎在内的废物预处理工作。尤其是针对液体危废，由于其来料不均匀且不同废物的热值与成分不一，此外有些液体废物夹杂杂物，所以要对其进行预处理及均质调配。危险废物在被送入炉膛进行焚烧处理前，常依据物料的参数对其进行合理搭配，以使焚烧系统能够稳定运行，并且保证危废在炉膛焚烧均匀，最大限度地降低焚烧残渣的热灼减率并延长炉体寿命。危废在炉膛充分焚烧后产生的烟气，经由各类烟气处理系统，完成除尘、脱硫脱硝、二噁英降解等净化流程，在下游引风机作用下送至烟囱进行排放。危废在炉膛焚烧的过程中，会受到较多参数的影响，例如危废的理化性质（如密度、成分、热值、元素分析等）、燃烧传热特性、灰渣物化特性等，以及焚烧炉的机械结构、进风分布规律、燃烧室布置及进料方式等。其中，焚烧温度控制、焚烧反应时间、过量空气系数[1,3]是影响危废焚烧最重要的三个参数。焚烧温度是危废在炉内燃烧过程中权重最大的参数，影响着反应速度、反应生成物质及焚烧污染物的生成。通常，在危废焚烧过程中，将炉膛温度控制在850~1200℃之间，并且使其焚烧过程具有足够的反应时间和O2通入，反应时间依据不同的焚烧过程、焚烧对象来进行控制和管理，一般不低于2s。过量空气系数的大小在危废焚烧过程中直接影响着其反应过程温度、速度及生成物浓度。在通常的固废焚烧过程中，过量空气系数控制在1.2~2.0之间，以确保在高温下彻底焚毁有毒物质及烟气中的有毒有机物。

浙江大学硕士学位论文1绪论10图1-3危废焚烧厂SCR布置方式工艺流程框图此外，与燃煤电厂不同，危废入炉原料种类多样，所含元素种类多，且包含很多有毒重金属，危废焚烧产生的灰渣需要集中处理，危废焚烧产生的烟气含灰量高，也含有更多的F、Cl、S等。依据《火电厂大气污染物2011年排放标准》（GB13223-2011）与《危险废物焚烧污染控制标准》2014年征求意见稿，将常规燃煤电厂与危废焚烧厂排放烟气中所限制的污染物项目列于表1-4。表1-4常规燃煤电厂与危废焚烧厂排放烟气污染物项目对比污染物项目常规燃煤电厂危废焚烧厂烟尘√√二氧化硫√√氟化氢×√氯化氢×√氮氧化物√√汞及其化合物√√铊、镉及其化合物×√
【参考文献】

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本文编号：2860665