城市生活垃圾焚烧炉SNCR工艺参数优化与高效NOx减排研究

针对垃圾焚烧过程中NOx排放控制难题，研究人员通过CFD数值模拟系统研究了SNCR系统中雾化粒径（120-200 μm）、喷射速度（34-50 m/s）和雾化角度（30°-50°）对脱硝效率的影响，发现180 μm粒径、42 m/s速度和35°角度组合可实现52.7%的NO去除率和最低NH3逃逸（5.69 ppm），为大型炉排式垃圾焚烧炉SNCR优化提供重要参数依据。

　　

随着城市化进程加速，生活垃圾焚烧发电技术在全球广泛应用，但焚烧过程中产生的氮氧化物(NO_x)严重威胁环境和健康。目前主流的SNCR（选择性非催化还原）技术虽具有成本优势，但其脱硝效率受温度分布、还原剂雾化特性等多因素制约，尤其在成分复杂、热值波动大的生活垃圾焚烧炉中表现不稳定。针对这一难题，来自河南省某研究机构（根据基金项目"河南省科技研发推广专项"推断）的Liu Jun团队在《Waste Management》发表研究，通过CFD（计算流体力学）模拟系统分析了700吨/天垃圾焚烧炉中SNCR系统的关键操作参数影响。

研究采用数值模拟方法，重点考察还原剂雾化粒径、喷射速度和雾化角度三因素交互作用。通过建立焚烧炉三维模型，结合燃烧场与SNCR反应耦合计算，发现180 μm粒径、42 m/s速度和35°雾化角的参数组合可实现52.7%的NO去除率，同时将NH₃逃逸控制在5.69 ppm的最低水平。值得注意的是，在研究的参数范围内，总能找到脱硝效率最高且氨逃逸最低的平衡点，其中雾化粒径对脱硝效率的影响最为显著。

【研究结果】

1. 温度场特征：焚烧炉呈现明显的三阶段分布，前段因垃圾高含水率导致低温（<800°C），中段燃烧区温度达1100-1250°C，恰好处于SNCR最佳温度窗口（950-1050°C）。
2. 参数敏感性：当粒径从120增至200 μm时，NO去除率先升后降，180 μm时达到峰值；速度超过42 m/s会导致还原剂穿透高温区，而角度增大至50°会降低雾化覆盖均匀性。
3. 协同优化：35°雾化角可确保还原剂在最佳温度区充分停留，配合中等速度（42 m/s）实现烟气-还原剂高效混合，避免局部过浓引起的NH₃逃逸。

该研究首次系统揭示了大型炉排式垃圾焚烧炉SNCR的多参数耦合机制，突破传统CFB（循环流化床）锅炉研究范式。实践意义在于：1）提出"粒径优先"的优化策略，指导工程现场快速调参；2）证实中等参数组合（非极端值）可实现效率-经济性平衡；3）为开发适应垃圾成分波动的智能SNCR控制系统奠定理论基础。研究结果对实现《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB 18485-2014）中NO_x排放限值（250 mg/m³）具有重要指导价值，尤其适用于我国大量建设的400-800吨/天级炉排炉改造项目。