第一环保网为您提供最新的环保资讯、环保展会、环保项目招标采购等信息

SCR在医疗废物焚烧烟气治理中的研究

2020-02-05信息来源 : 河南化工

对医疗废物焚烧处理过程废气中低温SCR脱硝技术进行了研究,脱硝温度约280℃,经过SCR脱硝后氮氧化物能够达到超低排放的要,但氨逃逸率较,催化床堵塞严重。提出了下一步措施以完善SCR脱硝技术在医疗废物焚烧烟气治理领域的应用,为医疗废物、生活垃圾焚烧处置行业实现氮氧化物超低排放提供借鉴。

医疗废物具有空间传染、急性传染和潜伏性传染等危险特性,是一种特殊的危险废物。目前在我国医疗废物常用的安全处置方法有焚烧法和消毒灭菌法,其中焚烧法是美国和WHO等国家与组织优先推荐的技,焚烧法不但可以利用高温灭菌使医疗废物无害化,还可以通过焚烧使废物减容减量化。

目前,很多地方环保部门已开始对相关行业大气污染物排放提出更高要求,比如郑州已要求2019年底前,全市燃煤、生物质锅炉完成超低排放改。

作为一种重要的空气污染物,社会对氮氧化物的治理只会越来越重视,要求越来越严格。焚烧废气中的氮氧化物主要以NO和NO2的形式存在,另外还有N2O4、N2O、N2O5等。

作为郑州市唯一一家医疗废物处置单位,公司目前采用焚烧裂解法来处理医疗废,共有两条医疗废物焚烧处理线,医疗废物设计处理能力60t/d。

医疗废物在立式旋转热解气化炉内焚烧裂解,裂解可燃气在二燃室继续燃烧,利用锅炉回收热能,然后经过SCR脱硝、半干法脱酸、活性炭吸附和布袋除尘器除尘后达标烟气排根。烟气在线监测系统数据,我公司脱硝前氮氧化物的排放值(小时值)如图1所示。

连续12h的氮氧化物排放值加权平均,均值为93.1mg/m3。根据«危险废物焚烧污染控制标准»(GB18484-2001),氮氧化物的排放浓度限值为500mg/m3,公司氮氧化物排放值远远低于排放浓度限作。

环保型企业,公司决定研究脱硝技术在医疗废物焚烧烟气氮氧化物减排中的应用情况,以使烟气氮氧化物排放浓度达到超低排放浓度限值(50mg/m3)标准。

1 脱硝技术

目前常用的脱硝技术主要有两种,选择性催化还原脱硝技术(SCR)和非选择性催化还原脱硝技术(SNCR)。相比SNCR脱硝技术,SCR脱硝技术则具有较高的脱硝率,通常可超过90%。

SCR催化剂目前使用最广泛的是以锐钛矿型二氧化钛为载体,以五氧化二钒为主要活性物质的催化剂。

上两种脱硝技术一般采用的脱硝剂是氨,氨还原氮氧化物为氮气,脱硝过程发生的主要反应如下:

2 SCR脱硝实验研究

经研究,采用SCR脱硝技术对脱除医疗废物焚烧烟气中氮氧化物情况进行实验。采用的催化剂参数如表1所示。

图 1 脱硝前氮氧化物的排放值(小时值)

表1 催化剂参数

实验使用单层催化床:还原剂25%氨水;反应温度为280℃左右,烟气量为40000m3/h。利用焚烧系统锅炉产生的蒸汽加热氨水产生氨气,由于整个焚烧系统处于负压状态,用管道把氨气通入催化床之前烟道中与烟气充分混合后在催化床与氮氧化物发生还原反应,氮氧化物被还原为氮气和水。

通入氨气的量根据氨水浓度和氨水罐的氨气消耗时间进行计算。ꎮ经实验,氨气消耗量为25kg/d和20kg/d的氮氧化物脱除后排放数据见图2。

图2 不同氨量下脱硝后烟气氮氧化物排放浓度

由图2可见,为了达到超低排放浓度限值50mg/m3以下,基本上最低氨气通入量为25kg/d,脱硝后氮氧化物排放浓度均值为41.07mg/m3,经计算氨逃逸为5.2×10,-6ꎬ氨逃逸率为15.2%。

实验过程中发现,运行一段时间之后,布袋除尘器和引风机设备内有铵盐产生,氨会与烟气中氯化氢和二氧化硫发生反应生成氯化铵或硫酸铵,布袋除尘器内铵盐有可能造成颗粒物排放浓度上升,引风机内铵盐容易破坏引风机的动平衡,影响系统稳

定运行。脱硝过程中脱硝效率会缓慢下降,经分析,是因为脱硝温度在280℃,而氯化铵的凝固点为350℃,ꎬ硫酸铵的分解温度为280℃,运行中产生的氯化铵和硫酸铵凝固后附着在催化剂表面,覆盖在催化活性点位上,造成催化效率下降。由于条件限制,温度350℃以上的SCR脱硝实验未能进行。

实验过程中出现催化床较快堵塞的情况。医疗废物成分复杂,布袋除尘器之前的烟气中颗粒物浓度极高,在降温的各个阶段均有固体物质冷凝沉积,医疗废物中较高的水分含量更容易使沉积物结块硬化。

经过实验,催化床在运行3~4天后压差从800Pa上升到2500Pa,过高的压差影响整个焚烧系统的正常运行。采用0.7MPa压缩空气在线吹扫方式不能完全恢复催化床的通畅,使用人工用压缩空气对催化床堵塞物吹扫清理后可恢复床层通畅性。

3 结论与建议

①SCR脱硝在医疗废物焚烧系统可以使氮氧化物排放达到超低排放浓度限值(50mg/m3)以下;

②实验过程中使用的单层催化床的催化表面积过小是造成氨逃逸率过大的原因,可扩大催化床有效表面积,提高氨使用率,减小氨逃逸;

③由于铵盐附着在催化剂表面覆盖催化活性点位,容易造成脱硝效率下降,脱硝温度适合在350℃以上以减小铵盐对催化效率的影响;

④由于医疗废物成分过于复杂,会造成催化床较快堵塞,催化床压差升高会影响焚烧系统稳定运行,需要找到合适的在线吹扫方式有效恢复催化床通透性,保证系统长时间连续稳定运行;

⑤目前医疗垃圾和生活垃圾的处置以焚烧工艺为主本文为相关行业氮氧化物的减排提供了借鉴,下一步将继续对医疗废物焚烧烟气脱硝相关问题进一步研究。