1项目背景
国内某垃圾焚烧厂，采用往复式机械炉排焚烧炉，烟气净化采用“选择性非催化还原法(SelectiveNon-Catalytic Reduction，SNCR)+半干法+干法+活性炭喷射+袋式除尘器+SCR”处理工艺。其中，SCR系统早期采用国外某颗粒状催化剂模块，反应温度为170℃。
催化剂自投运半年后，分别两次对各条焚烧线的催化剂理化性能进行了测定，检测结果显示颗粒状催化剂中有少量硫酸氢氨及碱金属残留，催化剂脱硝活性有所下降，通过再生处理后，催化剂活性有所回升。本文选取其中一条焚烧线作为试验线，在试验线上测试国内某蜂窝状钒钨钛脱硝催化剂，先后进行了5次测试。
2测试目标及内容
(1)在正常工况下对安装了蜂窝状SCR催化剂的试验线进行脱硝试验测试，验证其脱硝效果。从催化剂的压损检测、活性检测和脱硝效率3个方面进行判定。
(2)调整工况，寻找SCR催化剂的脱硝效率与反应温度、喷氨量之间的关系。
(3)开展SNCR-SCR法联合脱硝测试试验，寻找合适的反应温度及喷氨量等组合参数，使系统的整体脱硝效率达到最佳水平。为了充分了解国内该蜂窝状催化剂脱硝特性，前后共进行过5次跟踪测试。
3测试仪器及方法
本次测试仪器主要有Testo340(2台)、青岛崂应3012H(1台)、ECOM-J2KN(1台)等可移动检测设备，配合该焚烧厂的烟气在线监测系统(ContinuousEmissionMonitoringSystem，CEMS)，主要测试SCR反应器进出口的NO，NO2，O2，NH3，H2O和粉尘的浓度，以及反应区温度、烟气流量、压力等。为了保证监测数据的准确性和一致性，检测设备需提前校核。SCＲ系统未投用氨水蒸发器，试验过程中将浓度为24%左右的氨水喷入烟气主管道内汽化后，进入SCＲ反应器中。改变试验工况，通过烟气分析仪及CEMS在线监测烟气中NOx浓度的变化。
4测试结果
4.1催化剂压损测试结果
从该垃圾焚烧厂的集散控制系统(DistributedControlSystem，DCS)数据可知，试验线的蜂窝状催化剂从投入运行至第3次测试以来，SCR反应器阻力随锅炉负荷维持在550～600Pa之间波动。2016年5月至8月以来，SCＲ催化剂压损维持在500～650Pa之间波动，没有明显变化，统计曲线见图1。催化剂采用蜂窝式设计，运行阻力低且稳定，压损对粉尘不敏感，可满足垃圾焚烧行业布袋除尘器之后的运行需要。
4.2催化剂活性测试结果
在第4次试验期间，从试验线SCＲ系统共采集5例催化剂样品。测试结果表明，尽管上层催化剂中杂质及碱性金属的累积量明显高于下层催化剂，但催化剂未见明显硫酸氢铵附着，对催化剂中毒影响不大。此外，烟气中的飞灰含量虽对压损影响有限，但长期堆积在催化剂表面的粉尘会逐步占据催化剂表面活性位点，从而阻碍了氨参与脱硝反应的通道;另外，飞灰中含有的碱金属也会毒化催化剂。因此，为了保持较高的脱硝效率，建议焚烧厂每年定期对催化剂表面进行清灰。
4.3催化剂脱硝效率
蜂窝状催化剂5次测试的脱硝效率如图2所示。SCR反应器反应温度在167℃左右，喷氨量在15～19L/h，烟囱排烟中测得的氨逃逸量(标准状态下)为2.1～7.2mg/m^3。除了2016年4月SCR反应器入口NOx平均浓度(标准状态下)达到154mg/m3外，其他时间段平均浓度(标准状态下)在90～100mg/m^3。
由图2可知，第3次测试的脱硝效率最低，这是由于测试之前过量喷氨导致SCＲ反应器中的氨残留量增加，引起催化剂模块腐蚀，导致催化剂活性下降。当停止喷氨一天后再次测试时，SCR反应器的脱硝效率重新升至50%左右。因此，为了确保催化剂的活性，需严格控制喷氨量。
从该垃圾焚烧厂现场运行数据可知，试验线SCR反应器安装蜂窝状催化剂后，烟气出口的NOx浓度及氨逃逸量达标情况更稳定。
5结果讨论
试验线SNCR反应区过量喷氨后，所逃逸的氨部分被布袋除尘器捕获，剩余的氨通过SCR反应器后由烟囱排出。因此，即使SCＲ反应器不喷氨，也有部分来自SNCR反应区的氨逃逸至SCR反应器。经初步统计计算，在不同焚烧工况下SNCR反应区过量喷氨时，会有35～50mg/m^3(标准状态下)的氨逃逸至SCR反应器。在运行工况稳定的条件下，保持SNCR反应区喷氨量不变，SCR反应器入口NOx浓度(标准状态下)为72.55～119.51mg/m^3，出口NOx浓度(标准状态下)为47.28～64.37mg/m^3，氨逃逸量(标准状态下)为4.8～7.5mg/m^3。单独通过蒸汽加热器对进入SCR反应器前的烟气进行加热至反应温度，检测该温度下的SCＲ反应器的脱硝效率，其结果如图3所示。
从图3可知，SCR催化剂的脱硝效率随着温度的上升而上升，但166℃以后脱硝效率上升的幅度变缓，但消耗蒸气量增多。从经济性及工程维护的角度考虑，在能够保证SCＲ反应器的脱硝效率在46%左右的情况下，维持反应温度在166～170℃即可。
6结论
通过某生活垃圾焚烧厂SCR脱硝试验线改用蜂窝状催化剂后进行多次脱硝测试，可得出以下结论：
(1)该蜂窝状催化剂自投运以来，运行阻力低且稳定，压力长期稳定在700Pa左右，压损对粉尘不敏感。
(2)从经济性及工程维护的角度考虑，在能够保证SCR反应器脱硝效率的情况下，反应温度维持在166～170℃即可。
(3)根据测试结果，为保证催化剂的脱硝活性及使用寿命，需定期对催化剂进行表面清理及再生。