焚烧炉NOx排放标准收严后有哪些选择？
从是否已有脱硝设备出发，梳理各选项的条件、局限与选择顺序
01 · REGULATORY PRESSURE
排放标准收严后，企业会面临哪些变化？
变化的不只是浓度限值这一项。在韩国，焚烧炉同时承受浓度、总量、费用和许可四种压力，而且各自的作用途径不同。
- 浓度：即韩国《大气环境保全法施行规则》附表8规定的排放允许标准。数值因焚烧设施的种类、容量和建设时间而不同，相关设施的现行标准应直接查阅附表8。在2020年1月施行的修订中，就全部排放设施整体而言，NOx标准平均收严约28%（各设施的收严幅度不同）。[1]
- 总量：根据韩国《关于改善大气管理圈域大气环境的特别法》，在大气管理圈域内NOx·SOx·粉尘排放量达到一定规模以上的企业（第1~3类）在浓度标准之外，还会被分配排放允许总量。[2]即使满足浓度标准，运行时间或处理量一旦增加，总量也可能先成为瓶颈。
- 排污费：在韩国，NOx自2020年起被纳入排污费征收对象。即使在排放允许标准以内，只要排放浓度超过一定水平，就会按排放量征收基本排污费；超过标准则征收超标排污费。不过，获分配NOx排放允许总量的总量管理企业免缴NOx基本排污费，但超过总量时须缴纳总量超标罚款。[11]因此，与勉强达标相比，留有余量往往在费用上更有利。
- 许可：根据韩国《关于环境污染设施综合管理的法律》，综合环境许可对象企业的许可条件中会反映各排放设施的标准。[3]许可条件和许可排放标准会定期复核，设施变更时也会重新审查。
此外还要叠加烟囱自动监测系统（TMS）的管理。韩国TMS的30分钟平均数据是连续6个5分钟数据的平均值，[4]因此即使平均浓度在标准以内，瞬时起伏的区间也可能拉高30分钟平均值。目标有两个：降低平均值，以及减小波动。
不一定。有些现场只需检查现有脱硝设备的运行条件，就能腾出余量。选设备之前，应先确认现有设备是否达到了设计性能。
02 · EXISTING EQUIPMENT
在比较选项之前，应先确认什么？
首先要确认的是现在有没有脱硝设备。同样是标准收严，有设备和没有设备的现场，所需的方案并不相同。
图1. 已有SNCR·SCR的焚烧炉（左）与没有脱硝设备、仅有布袋除尘器的焚烧炉（右）对比（示意图）
左侧为配备炉内喷射（SNCR）和催化反应器（SCR）的企业，右侧为没有脱硝设备、仅有布袋除尘器的企业。
资料来源：基于MICROONE自有技术资料 · AI辅助示意图 · 与实际形状和尺寸不同
已有设备时，需要补强手段
如果已经有SNCR或SCR，与其换成新设备，不如先考虑补足差额的方法。这时要确认的是现有设备为何达到了极限：是还原剂的喷射位置和喷射量有问题，是温度不匹配，还是催化剂已经劣化，补强方法会因此而不同。
没有设备时，需要新建方案
没有脱硝设备的焚烧炉需要从头选择方式。这时不能只看效率，应先画出当前烟气系统中有哪些设备、按什么顺序排列。系统构成请参阅焚烧炉烟气处理系统按什么顺序配置？。空间不足或烟气温度较低的系统，可选方案会大幅减少。
03 · OPTIONS
有哪些选项？各自的条件和局限是什么？
焚烧炉NOx削减选项大致可分为八种。下表比较了各方式的成立条件和会遇到的局限。效率数值因现场条件差异很大，未列入表中。
| 选项 | 成立条件 | 主要局限 |
|---|---|---|
| 强化SNCR | 已有SNCR，且能在焚烧炉内的温度窗口中设置喷射点 | 偏离温度窗口效率会下降；增加还原剂则氨逃逸增加。 |
| 前端SCR（高尘） | 有在除尘前的高温烟气中放置反应器的空间和压力余量 | 催化剂直接暴露于粉尘和有毒成分，需要管理中毒和磨损。 |
| 后端SCR（低尘） | 有在除尘和酸性气体处理之后放置反应器的场地 | 烟气温度低，多数情况下需要再加热，再加热能耗左右运行费用。 |
| 陶瓷滤管催化过滤器 | 可以新设在高温烟气中同时处理粉尘和NOx的过滤设备 | 以约230~370°C的高温运行为前提，因此与其直接利用低温段的现有布袋除尘器，更多是在高温位置新设过滤设备，投资规模可能较大。[12] |
| 布袋除尘器上部催化模块 | 布袋除尘器上部空间有安装模块的结构余量 | 需通过设计确认荷载、气流和还原剂混合距离，压差可能增大。 |
| 纤维型催化过滤器（催化滤袋） | 布袋除尘器正在运行，且花板·袋笼规格和运行温度匹配 | 需要增加还原剂喷射设备；温度偏低时NOx削减效果会降低。 |
| 优化SNCR + 后端补充 | SNCR运行还有改进空间，且只需补足差额 | 需要同时管理两套设备的还原剂用量和逃逸。 |
| 臭氧氧化 + 湿法洗涤 | 烟气温度低于100°C，且洗涤塔的配置能吸收生成的NO₂·N₂O₅ | 臭氧发生电耗和洗涤废水处理会成为运行费用项目。 |
下面从表中选出四种代表性方式，配图加以整理。可以在卡片中直接比较各方式削减NOx的位置和前提条件。
资料来源：基于MICROONE自有技术资料 · AI辅助示意图 · 与实际形状和尺寸不同
04 · SELECTION CRITERIA
按什么标准、什么顺序进行选择？
标准有五项。其中任何一项不满足，该选项就会从候选中剔除。
- 场地：看是否有放置反应器或附加设备的空间，以及是否有与现有管道和风管连接的路径。没有空间时，剩下的就是在现有设备内解决的方式。
- 投资：不能只看新建费用，还应计入停机期间和改造范围。
- 运行费用：还原剂、再加热燃料、臭氧电耗、催化剂更换以及压差上升带来的风机能耗，构成年度费用。
- 再加热：像后端SCR那样，催化剂越是放在烟气温度降低的位置，再加热负担就越大。
- 设备兼容性：拟采用的方式必须能适应现有布袋除尘器的花板和袋笼规格、荷载以及运行温度范围。
按以下顺序检查
之所以先确认温度，是因为温度条件决定了方式本身。炉内存在SNCR温度窗口时考虑SNCR；锅炉出口烟气落在催化剂温度区间（约250~430°C）内时考虑前端SCR；布袋除尘器运行温度落在催化剂活性区间内时考虑催化过滤；配有湿式洗涤塔且温度低于100°C的系统则考虑臭氧氧化。后端SCR以再加热为前提进行评估。[6]如果不了解温度就先看效率表，就会去比较并不适用的方式。
资料来源：基于MICROONE自有技术资料 · 概念整理
可以。典型配置是用SNCR降低平均值，再在后端抑制波动部分。不过各方式都使用还原剂，因此需要同时管理合计的逃逸量和还原剂用量。
05 · FIBER-TYPE CATALYTIC FILTER
纤维型催化过滤器适合在哪些现场考虑？
催化滤袋是用负载催化剂的滤料制成的滤袋，在过滤粉尘的同时，让NOx在催化剂上被还原。在现有布袋除尘器正在运行、且花板和袋笼规格匹配的现场，只需更换滤袋并增加还原剂喷射设备，就能增设脱硝功能。与需要新建设备或设置反应器的方式相比，场地和改造范围的负担较小，这正是考虑该方式的理由。
考虑之前要确认的条件也很明确。第一，运行温度要落在催化剂活性区间内。第二，布袋除尘器的花板和袋笼规格要与新滤袋匹配。第三，要确保还原剂的喷入位置和混合距离。第四，如果烟气中中毒成分较多，需要单独评估催化剂寿命。全部条件都满足时列为候选；有一项不满足，就与前一章的其他选项进行比较。
图3. 安装普通滤袋的布袋除尘器（左）与增加还原剂喷射设备并更换为催化滤袋的布袋除尘器（右）对比（示意图）
左侧为安装普通滤袋（米色）的布袋除尘器，右侧为增加还原剂喷射设备、并将滤袋更换为催化滤袋（浅灰色）的布袋除尘器。
资料来源：基于MICROONE自有技术资料 · AI辅助示意图 · 与实际形状和尺寸不同
在这一领域，已向客户现场供货并积累运行业绩的催化滤袋供应商屈指可数，如Gore、Topsoe、MICROONE等。2024年，MICROONE向台湾崁顶焚化厂供应了3,300条CataFill™催化滤袋。无论哪种产品，是否适合现场条件都需要逐一评估。
FAQ
常见问题
排放标准收严后，只强化现有SNCR就够了吗？
视现场而定。如果所需削减幅度较小，且能在焚烧炉内的温度窗口中增设喷射点，强化SNCR可能就已足够。削减幅度大或温度波动剧烈时，逃逸增加会成为瓶颈，因此要同时考虑后端补充。
在运行中的焚烧炉上增设脱硝设备，需要停机多久？
取决于方式和改造范围。新建反应器的方式需要风管连接和基础施工，停机时间较长；只需更换滤袋的方式，有时可以安排在定期检修期间完成。准确工期要在现场调查后确定。
催化过滤的运行费用比后端SCR低吗？
视条件而定。后端SCR中，再加热能耗占运行费用的很大一部分；而催化过滤在过滤系统内完成反应，有时不需要单独再加热。但需要同时比较滤袋更换周期和还原剂费用。
臭氧氧化适用于所有焚烧炉吗？
不是。烟气温度须低于100°C，并配置能吸收经臭氧氧化后的水溶性NOx的洗涤塔。不具备这些条件，也就无法期待最高80~95%的削减率。
- 韩国环境部，《〈大气环境保全法施行规则〉修订相关新闻稿》（韩文），韩国政策简报（korea.kr）。政策简报新闻稿
- 《关于改善大气管理圈域大气环境的特别法》（韩文），韩国法制处国家法令信息中心（第17条·第19条）。大气管理圈域法
- 《关于环境污染设施综合管理的法律》（韩文），韩国法制处国家法令信息中心（第8条·第9条）。环境污染设施法
- 韩国环境公团，《CleanSYS术语词典》（30分钟平均数据，韩文）。CleanSYS术语词典
- 美国环境保护署（U.S. EPA），“Air Pollution Control Cost Manual, Section 4 Chapter 1: Selective Noncatalytic Reduction”（选择性非催化还原），2016。EPA SNCR Cost Manual
- 美国环境保护署（U.S. EPA），“Air Pollution Control Technology Fact Sheet: Selective Catalytic Reduction (SCR)”（选择性催化还原技术简介）。EPA SCR Fact Sheet
- GEA，“BisCat catalytic ceramic candle filter”（催化陶瓷滤管）。GEA BisCat
- Topsoe，“CataFlex™”。Topsoe CataFlex
- Gore，“GORE® DeNOx Catalytic Filter Bags”。Gore DeNOx催化滤袋
- Suchak, N. J., US Patent 9,440,188 B2，“Method for removing contaminants from exhaust gases”。US 9440188 B2
- 韩国法制处“易查生活法令信息”，《总量管理企业的排污费免除》（与《大气管理圈域法》第19条相关，韩文）。易查生活法令信息
- Tri-Mer，“Ceramic Filter Systems”（催化陶瓷过滤器运行温度）。Tri-Mer Ceramic Filter Systems