技术丨垃圾焚烧发电烟气净化 陶瓷多孔波形催化触媒滤管 脱硫除尘脱硝一体化技术的应用

摘要：垃圾焚烧发电行业是典型的高温烟气排放污染行业，大气污染物主要包括粉尘、SO2、NOX、二噁英和重金属，传统的烟气治理工艺处理步骤多、设备数量多、占地面积大、投资大、后期运行的成本高。本文结合垃圾焚烧行业生产过程中产生的烟气污染物排放特征，分析概述垃圾焚烧行业烟气除尘、脱硫脱硝传统工艺的主要问题，提出了“垃圾焚烧高温烟气干法脱硫除尘脱硝一体化设备”的综合治理技术，也就是碳化硅多孔陶瓷波形催化触媒滤管一体化工艺设备，实现脱硫脱硝除尘协同治理，其优点包括：处理垃圾焚烧烟气步骤减少、设备投资费用减少、运行维护简单等，将逐步成为垃圾焚烧行业污染治理的主要线路之一。

关键词：碳化硅多孔陶瓷波形催化触媒滤管技术、一体污染物治理工艺、干法脱硫、除尘脱硝、超低排放

一前言

我国生活垃圾焚烧行业得以迅速发展的同时，国家对烟气排放标准也在进一步提高。故而，为了满足比国标更为严格的烟气排放标准，新建生活垃圾焚烧发电项目往往还采用常规的烟气处理工艺——SNCR+半干法脱酸+干法脱酸+活性炭吸附+布袋除尘+SCR工艺进行组合。这使得整个烟气处理工艺流程加长，整套烟气净化设备占地面积增大，设备投资与运行费用大幅度增加。

因而，生活垃圾焚烧处理行业在不断探索新型烟气处理工艺。本文总结近年来生活垃圾焚烧发电行业涌现出的烟气净化新工艺，包括SNCR（炉内850℃-1000℃喷氨脱硝）+干法脱硫+加湿（可调节干法脱硫工艺的不足）+陶瓷多孔波形触媒滤管（同步进行脱硫、除尘、脱硝）+活性炭吸附重金属工艺等，探讨各工艺的优缺点和其在生活垃圾焚烧发电行业的适用性，为垃圾焚烧行业的烟气处理提供一些新创作——多孔陶瓷波形催化触媒滤管脱硫除尘脱硝一体化技术设备及应用。

二垃圾焚烧发电烟气治理一体化技术设备的最大亮点“多孔陶瓷波形催化触媒滤管”

丹东天皓净化材料有限公司通过技术中心的不断努力，研发出高温烟气脱硫除尘脱硝一体化设备的滤料，广泛应用在垃圾焚烧、水泥窑尾、玻璃制品、冶炼、钢铁、焦化、煤化工等行业，尤其对热能回收利用余热发电非常适用。

制造中国最精益的过滤产品享誉全球。多孔陶瓷波形催化触媒滤管专利技术达到国际国内领先水平，成果转化率高，是国家生态环境部，工业和信息化部共同组织编制的《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录（2023版）》，其中有八项属于《触媒陶瓷滤管一体化超低排放技术及装备》。

陶瓷波形触媒滤管其技术优势如下：

陶瓷波形触媒滤管，其滤材长度3m，（特殊要求情况下，可达3.5m-4m），φ160mm，过滤面积达到3.2㎡（相当于6m长布袋的过滤面积）。与以往的高温陶瓷纤维圆光滤管相比：

（一）较（φ160mm*3m规格过滤面积为1.4㎡），过滤面积增加了一倍还多，大大减少设备的占地面积与空间，相比同类设备的投资减少一倍，可以充分满足原布袋除尘更换陶瓷多孔波形触媒滤管，达到高温低尘烟气效果，利于节能减排，热能利用余热发电，利于SCR催化剂脱硝无堵塞，无中毒事件发生，高效脱硫除尘脱硝超低排放。

（二）陶瓷多孔波形触媒1380℃烧制，可在500℃高温环境条件下长期运行，不变形，不断裂，最高使用温度可达800℃以上，其寿命在8年以上，优于布袋的寿命几倍之多。

（三）结合成熟的干法+半干法脱硫+活性炭+高效除尘+SCR高效脱硝工艺的优点，实现设备一体化。

（四）陶瓷多孔波形触媒滤管工作机理是表面过滤，除尘器运行阻力与布袋除尘器基本相当，在1000Pa左右运行状态下，脱硫脱硝效率在90%以上，除尘效率可达99.9%。

三网络信息服务垃圾焚烧发电行业脱硫除尘脱硝烟气处理路线图

四新型陶瓷多孔波形催化触媒滤管在垃圾焚烧烟气净化处理的应用

以往垃圾焚烧采用袋式除尘工艺，袋式除尘不适用较高的烟气温度范围，高温烟气治理的大多数办法是先通过冷凝，将高温烟气降至布袋除尘器可承受的温度范围（250℃以下），这样不但会增加冷凝冷却设备投资及运行成本，而且会造成热能流失，不利于国家节能减排政策，后续进行脱硫反应时还需再升温。

传统的垃圾焚烧烟气净化工艺弊端，对于整个烟气处理工艺而言，传统技术都是采用单体装置对单污染物净化形成连串治理工艺，导致路线长，占地面积大，治理成本高，对单体治理可能还存在相互干扰。随着国家对污染物排放限制的提高，势必需要对各单体治理设备分别进行改造，这样会加大投资成本，增加系统的复杂性，各方面运行费用都将升高。

五陶瓷多孔波形催化触媒滤管在垃圾焚烧烟气净化过滤的应用

陶瓷多孔波形催化触媒滤管在垃圾焚烧烟气净化领域的主要应用之一是烟气过滤，其主要原理是通过过滤器将烟气中的颗粒物截留在滤管表面，净化烟气。陶瓷多孔波形滤管具有较高的过滤效率和较长的使用寿命，能够有效地捕获烟气中的颗粒物，特别是细微的颗粒物粉尘。

陶瓷多孔波形滤管的基本结构由多孔陶瓷膜组成，其孔径大小可以根据需要进行调控烧制。陶瓷膜的孔径大小对过滤效果有重要影响，通常可以根据烟气中颗粒物的大小选择合适的陶瓷膜孔径。同时，陶瓷多孔波形滤管材料还能够耐受较高的温度和腐蚀性气体，因此在垃圾焚烧烟气净化中，陶瓷多孔波形滤管能够稳定地工作，保证烟气净化效果。

六陶瓷多孔波形催化触媒滤管在垃圾焚烧烟气脱硫的应用

除了烟气过滤外，陶瓷多孔波形滤管还可以应用于垃圾焚烧烟气脱硫过程中，烟气脱硫是垃圾焚烧烟气治理中的重要环节，其目的是减少烟气中的二氧化硫排放，以达到环境保护的要求。

陶瓷多孔波形滤管在烟气脱硫中主要应用于脱硫吸附剂床层的支撑材料，陶瓷多孔波形滤管具有优良的耐腐蚀性和热稳定性，能够承受高温和腐蚀性气体的侵蚀。在脱硫吸附剂床层中使用陶瓷多孔波形滤管作为支撑材料，反应床的作用，不仅能够保持床层的结构稳定，还能提高脱硫剂的利用率。

陶瓷多孔波形滤管脱硫工艺：

（一）初步脱硫，在垃圾焚烧锅炉排烟管道设立多点喷射高活性石灰粉或小苏打粉，使烟气中的二氧化硫与氢氧化钙发生反应，生成硫酸钙和亚硫酸钙。

（二）二次脱硫，含脱硫剂烟气以旋流形式进入脱硫反应塔，在文氏管高速气流冲击下，脱硫剂与烟气酸性气体充分混合。我国生活垃圾焚烧发电行业的常规烟气处理工艺流程中，脱硫工艺通常以半干法工艺为主，干法脱硫工艺多作为半干法脱硫工艺的补充，而世界发达国家生活垃圾焚烧厂脱硫工艺却以干法脱硫工艺为主，采用“加湿-调节-干法等新型脱硫工艺”。相比较于半干法脱硫工艺，常规干法脱硫效率低，消石灰消耗量大。因此新型干法脱硫工艺设置了循环灰系统和喷水系统，即旋流反应塔产生的飞灰再次被输送回干法反应塔，构成氢氧化钙的大比例循环系统，以保证干法反应塔内氢氧化钙处于过量状态，提高氢氧化钙的利用率，提高干法系统的脱硫效率。在此过程中，反应塔顶部烟气进口处配有加湿喷嘴，喷射适量的水，可以使循环灰表面形成水膜，水膜的形成可有效促进酸性气体与灰中残余的碱性物质反应，提高脱硫效率。此工艺中，加入水的量可根据循环灰的量相应调节。

（三）三次脱硫工艺过程，经脱硫反应塔旋流排出含尘烟气，通过气流分布装置，均匀的进入陶瓷多孔波形滤管，当含尘烟气被过滤在陶瓷多孔波形滤管表面时，会与滤管表面的预过滤层中的生石灰或碳酸氢盐进一步脱硫，粒径较大的粉尘在重力作用下沉降，粒径较小的粉尘则沉积在陶瓷滤管表面形成粉饼层，以废治废（也叫流化床），形成很大的脱硫反应面积，使得烟气脱硫有了一定的接触反应时间，使得烟气中的二氧化硫等酸性气体脱的更充分，提高了脱硫效率。

（四）过滤的粉饼层，能有效的杜绝有害物质与催化剂直接接触，降低了催化剂受重金属砷、硒以及汞毒化的概率，延长了催化剂的寿命，当粉尘在陶瓷滤管表面沉积到一定值时，利用压缩空气对陶瓷滤管进行脉冲清灰。

（五）脱硫效率：常规干法脱硫工艺Ca/S=1.5-2.0时，脱硫效率一般只能达到65%-80%，在一体化工艺中，高温烟气中的SO2不仅与烟气管道中的氨水反应，还有“加湿-调节-干法新型脱硫工艺补充，还有通过过滤层饼”硫化床的作用进一步增加二氧化硫与脱硫剂反应，从而提高了系统脱硫效率，最高达到98%左右。

七陶瓷多孔波形触媒滤管在垃圾焚烧烟气脱硝的应用脱硝工艺：SNCR+SCR工艺结合脱硝

（一）炉内喷氨SNCR工艺，垃圾焚烧在锅炉燃烧区，温度在850℃-1000℃燃烧高温区，四角对喷，形成旋转烟气流，将高温燃烧产生的一氧化氮、二氧化氮分解产生氨气和水。脱硝效率大约在70%左右。

（二）确定垃圾焚烧温度280℃-420℃。烟气夹带没有反应的氨通过烟道进入反应塔，烟气在没有进入反应塔前，用喷枪喷入适量的氨水，与逃逸的氨共同形成脱硝剂，将均匀分布在烟气旋转气流之中，进行充分反应。

（三）SCR脱硝催化剂，本脱硝工艺的催化剂，是均匀的涂覆在“陶瓷多孔波形催化触媒滤管”的内管上，接触面积大，单位体积比传统蜂窝SCR催化剂负载量加大5倍。能够使停留时间及脱除效率最大化，废气通过催化剂的接触，反应时间长，大约是传统蜂窝孔SCR的3-5倍，催化活性更高，更能有效反应催化。

（四）“陶瓷多孔波形滤管”的催化剂涂覆在滤管里面，有效地控制垃圾焚烧烟气含量重金属砷、硒等有害气体对催化剂的侵害，中毒失活，降低其催化作用。对于垃圾焚烧烟气脱硝而言，主要依靠钒、钛等触媒催化剂均匀负载于陶瓷管内表面，当气体通过时，由于滤管中表面积大，延长了催化剂与烟气中NOx的接触时间，提高了脱硝率。

八陶瓷多孔波形触媒滤管，垃圾焚烧二噁英重金属脱除处理

（一）二噁英的毒性：二噁英是一种无色无味毒性严重的脂溶性物质，是目前发现的无意识合成的毒性最强的化合物，是氰化物的130倍，有“世纪之毒”之称。环境中的二噁英很难自然降解清除，二噁英在750℃以下是相当稳定的，高于此温度即开始分解。

（二）二噁英产生的途径：原生垃圾含有微量二噁英，燃烧温度如达不到，会导致二噁英未经破坏而随烟气排出。

焚烧炉内生成：垃圾焚烧过程中因燃烧温度较低或停留时间太短，含氯有机物氯化产生生成。

焚烧炉外再合成：烟气中未燃尽的有机物在飞灰中的重金属，在300℃-500℃下重新合成，最佳生成温度是300℃。

（三）二噁英治理：控制燃烧温度，二噁英的最佳生成温度是300℃，当燃烧温度达800℃-1000℃时，二噁英将无法生成。因此，控制燃烧温度达到850℃区域达到≥2s时，彻底分解烟气中的二噁英。

（四）提高燃烧效率：因为二噁英的生成与燃烧效率有直接关系，CO的碳可能参与二噁英的生成反应。因此，供氧量充足，能减少CO的生成，可以间接地减少二噁英的生成，烟气中燃烧比较理想的CO指标是低于60㎎/m³，O2浓度不少于6%，在炉膛及二次燃烧室的停留时间不小于2s。

（五）烟气末端净化前，采用活性炭喷射吸附法去除，反应塔出口烟道布置活性炭导入装置，喷入比面积大于800㎡/g的活性炭，以吸附二噁英及重金属。

（六）陶瓷多孔波形催化触媒滤管去除二噁英，附着催化剂的陶瓷滤管在脱硝除尘的同时，还可以去除二噁英，在钒基催化剂的作用下，二噁英与氧气反应，被分解为CO2、H2O、HCL等无毒物质排出。

九陶瓷多孔波形催化触媒滤管在垃圾焚烧高温烟气净化的应用

脱硫、除尘脱硝一体化应用工艺：SNCR+触媒SCR+干法+加湿调节+活性炭喷射+陶瓷多孔波形催化触媒滤管除尘。

（一）陶瓷多孔波形催化触媒滤管——干法加湿调节脱硫

在垃圾焚烧烟气300℃-420℃高温净化治理中，烟气通过烟道时喷射脱硫剂干粉，使烟气中的二氧化硫与氢氧化钙发生反应，生成硫酸钙和亚硫酸钙。

初步脱硫后的含尘烟气进入反应塔进行加湿调节，形成半干法脱硫状态，充分提高脱硫剂反应效率。

反应塔的含尘烟气通过气流分布装置进入陶瓷多孔波形滤管过滤室，当烟尘过滤到陶瓷滤管表面时，会与陶瓷滤管表面预过滤的粉尘层中的石灰或碳酸氢盐进一步反应脱硫。

（二）陶瓷多孔波形触媒滤管280℃-420℃高温除尘

烟气中的粉尘和含硫灰被阻隔在陶瓷滤管的表面形成粉饼层，随着烟气流经陶瓷波管，被烟气携带的Ca(OH)2均匀地分布在陶瓷滤管表面的粉饼层上，形成很大的脱硫反应面积，使得烟气中的二氧化硫等酸性气体脱除更充分，提高脱硫效率。

滤管上粉饼层也杜绝了有害物质与催化剂的直接接触，降低了催化剂受重金属砷、硒以及汞毒化的概率，延长催化剂使用寿命，当粉尘在滤管表面过滤到一定值时，利用压缩空气对滤管脉冲清灰。

（三）陶瓷多孔波形触媒滤管——脱硝净化

垃圾焚烧烟气的脱硝工艺路线，SNCR颅内脱硝+烟气管道喷射部分氨水脱硝+反应塔内脱硝+陶瓷多孔波形触媒滤管除尘后脱硝。

陶瓷多孔波形触媒滤管的内表面涂覆以钒、钛为主的脱硝催化剂，代替SCR工艺，有效避免催化剂与粉尘及有毒物质接触，根本上解决催化剂堵塞、中毒、失活等问题，提高了催化剂长期工作的效率，也大大延长了使用寿命。

经过脱硫除尘后的高温低尘的烟气缓慢穿过催化剂滤管涂层，烟气中的氮氧化物与氨气在波管内壁催化剂的作用下发生反应，产生氨气和水，经过处理后的洁净烟气温度大约为300℃左右，可设预热回收系统，最后利用引风机通过烟囱排放。

（四）陶瓷多孔波形触媒滤管——活性炭喷射捕获二噁英、重金属

垃圾焚烧烟气末端净化，采用活性炭喷射吸附法去除二噁英、重金属有毒物质，反应塔烟气出口烟道设置活性炭导入装置，喷入比表面积大于800㎡/g的活性炭以吸附捕获二噁英、重金属。

十结语

本文主要研究分析垃圾焚烧发电行业烟气净化工艺的相关应用情况，着重阐述陶瓷多孔波形催化滤管技术产品应用的可行性，垃圾焚烧运用陶瓷多孔波形催化滤管脱硫、除尘、脱硝一体化，是今后烟气净化技术及未来科技发展的趋势，耐高温烟尘，耐各种腐蚀气体腐蚀，过滤效率高，是脱硝催化剂介质材料最大的亮点，能避开垃圾焚烧烟气重金属有毒气体的毒化、催化剂的失活和中毒的现象出现，还能使催化剂的反应面积扩大N倍。

随着生活垃圾焚烧行业烟气排放标准逐步提高，烟气处理新工艺、新技术的不断研发，希望我们的垃圾焚烧烟气净化技术工艺能给您提供一些解决思路，做好垃圾焚烧发电的烟气净化工作，能有效地保证人民生存在良好、健康的生活环境中。

作者：周清仁    联系电话：18841519549

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