對(duì)醫(yī)療廢物焚燒處理過(guò)程廢氣中低溫SCR脫硝技術(shù)進(jìn)行了研究，脫硝溫度約280℃，經(jīng)過(guò)SCR脫硝后氮氧化物能夠達(dá)到超低排放的要，但氨逃逸率較，催化床堵塞嚴(yán)重。提出了下一步措施以完善SCR脫硝技術(shù)在醫(yī)療廢物焚燒煙氣治理領(lǐng)域的應(yīng)用，為醫(yī)療廢物、生活垃圾焚燒處置行業(yè)實(shí)現(xiàn)氮氧化物超低排放提供借鑒。
醫(yī)療廢物具有空間傳染、急性傳染和潛伏性傳染等危險(xiǎn)特性，是一種特殊的危險(xiǎn)廢物。目前在我國(guó)醫(yī)療廢物常用的安全處置方法有焚燒法和消毒滅菌法，其中焚燒法是美國(guó)和WHO等國(guó)家與組織優(yōu)先推薦的技，焚燒法不但可以利用高溫滅菌使醫(yī)療廢物無(wú)害化，還可以通過(guò)焚燒使廢物減容減量化。
目前，很多地方環(huán)保部門(mén)已開(kāi)始對(duì)相關(guān)行業(yè)大氣污染物排放提出更高要求，比如鄭州已要求2019年底前，全市燃煤、生物質(zhì)鍋爐完成超低排放改。
作為一種重要的空氣污染物，社會(huì)對(duì)氮氧化物的治理只會(huì)越來(lái)越重視，要求越來(lái)越嚴(yán)格。焚燒廢氣中的氮氧化物主要以NO和NO2的形式存在，另外還有N2O4、N2O、N2O5等。
作為鄭州市唯一一家醫(yī)療廢物處置單位，公司目前采用焚燒裂解法來(lái)處理醫(yī)療廢，共有兩條醫(yī)療廢物焚燒處理線(xiàn)，醫(yī)療廢物設(shè)計(jì)處理能力60t/d。
醫(yī)療廢物在立式旋轉(zhuǎn)熱解氣化爐內(nèi)焚燒裂解，裂解可燃?xì)庠诙际依^續(xù)燃燒，利用鍋爐回收熱能，然后經(jīng)過(guò)SCR脫硝、半干法脫酸、活性炭吸附和布袋除塵器除塵后達(dá)標(biāo)煙氣排根。煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，我公司脫硝前氮氧化物的排放值(小時(shí)值)如圖1所示。
連續(xù)12h的氮氧化物排放值加權(quán)平均，均值為93.1mg/m3。根據(jù)?危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)?(GB18484-2001)，氮氧化物的排放濃度限值為500mg/m3，公司氮氧化物排放值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于排放濃度限作。
環(huán)保型企業(yè)，公司決定研究脫硝技術(shù)在醫(yī)療廢物焚燒煙氣氮氧化物減排中的應(yīng)用情況，以使煙氣氮氧化物排放濃度達(dá)到超低排放濃度限值(50mg/m3)標(biāo)準(zhǔn)。
1 脫硝技術(shù)
目前常用的脫硝技術(shù)主要有兩種，選擇性催化還原脫硝技術(shù)(SCR)和非選擇性催化還原脫硝技術(shù)(SNCR)。相比SNCR脫硝技術(shù)，SCR脫硝技術(shù)則具有較高的脫硝率，通?？沙^(guò)90%。
SCR催化劑目前使用最廣泛的是以銳鈦礦型二氧化鈦為載體，以五氧化二釩為主要活性物質(zhì)的催化劑。
上兩種脫硝技術(shù)一般采用的脫硝劑是氨，氨還原氮氧化物為氮?dú)?，脫硝過(guò)程發(fā)生的主要反應(yīng)如下:
2 SCR脫硝實(shí)驗(yàn)研究
經(jīng)研究，采用SCR脫硝技術(shù)對(duì)脫除醫(yī)療廢物焚燒煙氣中氮氧化物情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。采用的催化劑參數(shù)如表1所示。
圖 1 脫硝前氮氧化物的排放值(小時(shí)值)
表1 催化劑參數(shù)
實(shí)驗(yàn)使用單層催化床:還原劑25%氨水;反應(yīng)溫度為280℃左右，煙氣量為40000m3/h。利用焚燒系統(tǒng)鍋爐產(chǎn)生的蒸汽加熱氨水產(chǎn)生氨氣，由于整個(gè)焚燒系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)，用管道把氨氣通入催化床之前煙道中與煙氣充分混合后在催化床與氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，氮氧化物被還原為氮?dú)夂退?/p>
通入氨氣的量根據(jù)氨水濃度和氨水罐的氨氣消耗時(shí)間進(jìn)行計(jì)算。?經(jīng)實(shí)驗(yàn)，氨氣消耗量為25kg/d和20kg/d的氮氧化物脫除后排放數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2。
圖2 不同氨量下脫硝后煙氣氮氧化物排放濃度
由圖2可見(jiàn)，為了達(dá)到超低排放濃度限值50mg/m3以下，基本上最低氨氣通入量為25kg/d，脫硝后氮氧化物排放濃度均值為41.07mg/m3，經(jīng)計(jì)算氨逃逸為5.2×10，-6?氨逃逸率為15.2%。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行一段時(shí)間之后，布袋除塵器和引風(fēng)機(jī)設(shè)備內(nèi)有銨鹽產(chǎn)生，氨會(huì)與煙氣中氯化氫和二氧化硫發(fā)生反應(yīng)生成氯化銨或硫酸銨，布袋除塵器內(nèi)銨鹽有可能造成顆粒物排放濃度上升，引風(fēng)機(jī)內(nèi)銨鹽容易破壞引風(fēng)機(jī)的動(dòng)平衡，影響系統(tǒng)穩(wěn)
定運(yùn)行。脫硝過(guò)程中脫硝效率會(huì)緩慢下降，經(jīng)分析，是因?yàn)槊撓鯗囟仍?80℃，而氯化銨的凝固點(diǎn)為350℃，?硫酸銨的分解溫度為280℃，運(yùn)行中產(chǎn)生的氯化銨和硫酸銨凝固后附著在催化劑表面，覆蓋在催化活性點(diǎn)位上，造成催化效率下降。由于條件限制，溫度350℃以上的SCR脫硝實(shí)驗(yàn)未能進(jìn)行。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)催化床較快堵塞的情況。醫(yī)療廢物成分復(fù)雜，布袋除塵器之前的煙氣中顆粒物濃度極高，在降溫的各個(gè)階段均有固體物質(zhì)冷凝沉積，醫(yī)療廢物中較高的水分含量更容易使沉積物結(jié)塊硬化。
經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，催化床在運(yùn)行3~4天后壓差從800Pa上升到2500Pa，過(guò)高的壓差影響整個(gè)焚燒系統(tǒng)的正常運(yùn)行。采用0.7MPa壓縮空氣在線(xiàn)吹掃方式不能完全恢復(fù)催化床的通暢，使用人工用壓縮空氣對(duì)催化床堵塞物吹掃清理后可恢復(fù)床層通暢性。
3 結(jié)論與建議
①SCR脫硝在醫(yī)療廢物焚燒系統(tǒng)可以使氮氧化物排放達(dá)到超低排放濃度限值(50mg/m3)以下;
②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用的單層催化床的催化表面積過(guò)小是造成氨逃逸率過(guò)大的原因，可擴(kuò)大催化床有效表面積，提高氨使用率，減小氨逃逸;
③由于銨鹽附著在催化劑表面覆蓋催化活性點(diǎn)位，容易造成脫硝效率下降，脫硝溫度適合在350℃以上以減小銨鹽對(duì)催化效率的影響;
④由于醫(yī)療廢物成分過(guò)于復(fù)雜，會(huì)造成催化床較快堵塞，催化床壓差升高會(huì)影響焚燒系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，需要找到合適的在線(xiàn)吹掃方式有效恢復(fù)催化床通透性，保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行;
⑤目前醫(yī)療垃圾和生活垃圾的處置以焚燒工藝為主本文為相關(guān)行業(yè)氮氧化物的減排提供了借鑒，下一步將繼續(xù)對(duì)醫(yī)療廢物焚燒煙氣脫硝相關(guān)問(wèn)題進(jìn)一步研究。
