高分子脱硝技术（SPR）在垃圾焚烧中的优势探究及实践应用｜舒秀琦

当前主流的NOx脱除技术主要包括SNCR和SCR两种。SNCR技术通过向焚烧炉中喷射还原剂，如氨水或尿素，在特定温度范围内进行非催化还原反应，实现NOx的转化。然而，该技术脱硝效率有限（约40%），单独使用时难以满足日益严格的排放要求。SCR技术在较低温度下利用催化剂促进还原剂与NOx的反应，虽能实现较高的脱硝效率（约80%），但因投资和运行成本高昂、占地面积大、系统复杂性高等问题，限制了其在垃圾焚烧领域的广泛应用。

高分子脱硝技术（SPR）是一种新兴的NOx控制技术，具有工艺简单、脱硝效率高、初投资少和运行成本低等优点，可单独或与SNCR技术配合使用。相比于SCR技术，SPR与SNCR技术配合使用时不仅能提高系统的稳定性，还能进一步降低运行成本，特别适合现有焚烧设施的升级改造。在此背景下，三峰环境集团瞄准市场需求，创新研发了多种高分子脱硝剂及配套工艺设备，成功实现了垃圾焚烧NOx的高效低成本脱除。

▼表1 现有脱硝技术特点对比

高分子脱硝技术原理与优势

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技术原理与机制

高分子脱硝技术是以高分子材料作为载体，把氨基（改性氨）成分聚合负载在高分子材料上，富集催化剂、扩散剂等成分后，形成粉末或颗粒状的高分子药剂。药剂作为还原剂，在650°C-900℃的炉膛高温环境下，氨基和高分子连接的化学键断裂，释放出大量的含氨基官能团，并与烟气中NOx发生还原反应，将其还原成N2和H2O，进而达到脱除NOx的目的，催化剂和扩散剂等成分在这个过程中起到加速反应的作用。

其中，反应方程式为：

NOx +CnHmNs（高分子脱硝剂）=CO₂ + N₂ + H₂O。

反应动力学模型：

r = k ⋅ C_NOx ⋅ C_还原剂 ⋅ e^^(-Ea/RT)

其中，r是反应速率，k是速率常数，C_NOx和C_还原剂分别为NOx和还原剂的浓度，Ea是活化能，R是气体常数，T是反应温度。

传质模型：

J = k_g ⋅ (C_g - C_l)

其中，J是传质通量，k_g是气相传质系数，C_g和C_l分别为气相和液相的溶质浓度。

▲图1  高分子脱硝剂

▲图2  高分子脱硝工艺流程简图

高分子脱硝喷射系统主要由原料储存系统、计量称重系统、喷射系统、自动控制系统、输送管路和喷枪构成。系统运行时由计量给料系统将脱硝剂输送到文丘里喷射器，通过风机将脱硝剂输送到气料分配器，最终经过喷枪均匀分配到炉膛烟道内，整个工艺系统采用干法输送系统，投资低、运行维护简单。图3为高分子脱硝系统工艺流程图，以罗茨风机为动力，将脱硝剂以气力输送的形式输送到合适的位置，核心是实现物料均匀分配到合适的炉膛温度区间（650°C~900℃），使脱硝剂与烟气充分混合并发生化学反应，将烟气中的NOx还原为 N2、H2O等无害气体。

▲图3  高分子药剂进料系统实拍图

在垃圾焚烧中的优势分析

高分子脱硝技术在垃圾焚烧中的应用具有显著优势。首先，该技术具有高效的脱硝性能且兼具稳定性。高分子脱硝利用高温炉膛内的高分子脱硝剂与烟气中的NOx发生反应，将其转化为无害的氮气和水，脱硝效率可达75%以上，且不需要类似于SCR的催化剂，避免了催化剂中毒和堵塞的问题，系统运行更加稳定。

其次，高分子脱硝技术对焚烧系统的影响小，适应性强。该技术适用于多种燃料类型和焚烧条件，在650°C~900°C的温度区间内高效反应（针对一种药剂的温度适应区间仅100-200℃），不改变现有炉膛结构，也不影响锅炉负荷，安装简便，占地空间小，并避免了氨逃逸和二次污染。

最后，高分子脱硝系统具有较高的经济性和环境效益。其投资成本远低于SCR系统，且运行成本低，不需要昂贵的催化剂和复杂的储存管理，显著减少了NOx排放，降低大气污染，符合严格的环保标准，具备良好的环保效益。

实践应用与案例分析

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典型工程案例介绍

案例一：重庆市巴南区某垃圾焚烧项目

在重庆市巴南区某垃圾焚烧项目的2#焚烧线上，实际烟气流量为100,000 Nm³/h，初始烟气NOx排放值为400 mg/Nm³。该项目采用了三峰环境自主研发的高分子脱硝剂及其配套工艺系统，进行了单独高分子脱硝和高分子脱硝联合SNCR脱硝的技术试验。

实施后，单独使用高分子脱硝技术时，NOx日均值降至约93 mg/Nm³，脱硝效率达到75%。当高分子脱硝结合SNCR技术使用时，NOx日均值进一步降至约73 mg/Nm³，脱硝效率提高至81%。相比传统SCR脱硝工艺，采用高分子脱硝技术可显著降低运行成本，成本降低了约73%。

案例二：山东省东营市某垃圾焚烧项目

在山东省东营市某垃圾焚烧项目的1#和2#焚烧线上，实际烟气流量为80,000 Nm³/h，初始烟气NOx分别为380 mg/Nm³和350 mg/Nm³。项目采用了三峰环境自主研发的高分子脱硝剂及其配套工艺系统，1#炉和2#炉进行了性能测试。

1#炉在单独使用高分子脱硝技术时，NOx排放日均值降至约88 mg/Nm³，脱硝效率为77%；结合SNCR系统后，NOx排放日均值降至约72 mg/Nm³，脱硝效率提升至81%。2#炉单独使用高分子脱硝技术时，NOx排放日均值降至约59 mg/Nm³，脱硝效率达到83%。采用高分子脱硝与SNCR联锁模式后，脱硝成本相比SCR技术降低了约70%。

案例三：浙江省金华市某垃圾焚烧项目

在浙江省金华市某垃圾焚烧项目的2#焚烧线上，实际烟气流量为80,000 Nm³/h，初始烟气NOx排放值为350 mg/Nm³。项目引入高分子脱硝技术，并进行了72小时的性能测试，测试内容包括单独运行高分子脱硝系统和SNCR+高分子脱硝联合运行。

测试结果显示，高分子脱硝技术的NOx平均排放浓度约61 mg/Nm³，脱硝效率为82%。与传统的SNCR+SCR组合相比，SNCR+高分子脱硝组合在运行成本和维护成本方面具有显著优势，运行成本相比于SCR技术降低约57%，且系统故障率低，提高了整体运行的稳定性。

▼表2  典型工程案例运行情况

应用效果评估与技术挑战

高分子脱硝技术在各项目中表现出显著的NOx排放降低效果，脱硝效率普遍达到75%以上。即便如此，与单独使用高分子脱硝相比，高分子脱硝联合SNCR技术展示出更优越的性能。结合SNCR技术后，脱硝效率提高到81%以上，氨逃逸控制更加稳定。相较SCR脱硝技术，高分子脱硝技术运行成本可降低55%-75%。因此，综合考虑脱硝效果和经济效益，高分子脱硝技术不仅能够实现较高的脱硝效率，还能显著降低运行成本，是目前较为理想的脱硝技术方案。

结论与展望

尽管如此，该技术仍面临一些挑战，包括药剂脱硝效率的上限、氨逃逸控制需加强、药剂温度适应窗口范围需要扩大以及给料稳定性需提升。未来，通过不断的技术研发和优化，有望解决这些挑战，进一步提升脱硝效率和经济效益，为垃圾焚烧领域提供更加高效和经济的脱硝解决方案。

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