垃圾焚烧HF去除工艺优化：中天威尔陶瓷一体化技术攻克氟化物治理难题

在垃圾焚烧发电行业迅猛发展的背景下，烟气中氟化氢（HF）的高效去除已成为环保达标的关键瓶颈。传统“石灰干法/半干法脱酸+活性炭吸附+布袋除尘”组合工艺虽能处理部分HF，但面临效率不稳定、副产物处理难、系统复杂等挑战，特别是在处理含氯塑料等高氟垃圾时，HF浓度波动大，对治理工艺的适应性提出更高要求。中天威尔环境科技股份有限公司基于十余年陶瓷材料研发经验，创新推出陶瓷一体化多污染物超低排放烟气治理系统，为垃圾焚烧HF去除工艺优化提供了全新的技术路径。

一、垃圾焚烧烟气HF治理的技术挑战与行业痛点

垃圾焚烧烟气成分复杂，除常规污染物外，HF等酸性气体的产生具有显著的不确定性。厨余垃圾中的含氟化合物、塑料制品（如PTFE）、某些纺织品及工业混杂垃圾均可能贡献氟源。HF不仅腐蚀后续设备，还与烟气中的碱金属反应生成低熔点氟化物，造成SCR催化剂中毒、布袋糊袋等问题。当前主流工艺存在以下局限：

• 脱酸效率受限：半干法脱酸塔对HF的去除效率通常在90%-95%，难以稳定满足超低排放（如＜1mg/Nm³）要求，且对入口浓度波动敏感。
• 协同治理能力弱：传统工艺分段设计，脱酸、除尘、脱硝设备串联，占地面积大，且各单元相互影响，如脱酸后粉尘性质变化影响布袋运行。
• 运行成本高：石灰、活性炭等耗材用量大，产生的飞灰需按危废处理，增大了处置成本与合规风险。
• 应对复杂工况能力不足：垃圾热值、组分季节性变化导致烟气参数（温度、湿度、酸性气体浓度）频繁波动，传统工艺调整滞后，易造成瞬时超标。

针对这些痛点，垃圾焚烧HF去除工艺优化的核心在于寻求一种能实现多污染物高效协同脱除、适应性强、运行稳定的集成化技术。中天威尔的陶瓷一体化技术正是基于此需求而研发。

二、中天威尔陶瓷一体化技术：原理与核心优势

中天威尔陶瓷一体化多污染物超低排放烟气治理系统的核心是两类自主研发的陶瓷滤管：陶瓷催化剂滤管（CTF）与无催化剂高温除尘陶瓷纤维滤管（HTF）。该系统将脱硝（SCR）、脱硫、脱氟（HF、HCl）、除尘、去除二噁英及重金属等功能高度集成于单一模块化反应器内，其垃圾焚烧HF去除工艺优化机理主要体现在以下几个方面：

1. 陶瓷催化剂滤管（CTF）的深度脱氟机制

CTF滤管将高效SCR催化剂（如V₂O₅-WO₃/TiO₂）均匀负载于具有纳米级孔径的多孔陶瓷基体上。其表面丰富的酸性位点不仅对NO_x的NH₃-SCR反应具有高活性，对HF等酸性气体也具有极强的化学吸附与反应能力。当烟气通过滤管壁时，HF分子与滤管表面及孔道内的活性组分发生化学吸附，部分与烟气中喷入的碱性吸收剂（如小苏打、氢氧化钙超细粉）或在滤管表面预负载的碱性物质反应，生成稳定的氟化钙（CaF₂）等物质，被截留在滤管壁内。这种“过滤+催化+化学吸收”的三重作用，使得HF去除效率突破传统物理吸附的限制，可稳定达到98%以上，出口浓度轻松控制在1mg/Nm³以下。

2. 高温协同治理与抗中毒特性

系统可在180-450℃的宽温区间稳定运行，尤其适合垃圾焚烧烟气经余热锅炉后的温度窗口（约200-280℃）。在此温度下，二噁英可在CTF滤管表面催化剂作用下高效催化分解，同时HF的脱除反应动力学更优。更重要的是，陶瓷基体本身具有优异的耐酸腐蚀性，其独特的孔道结构能有效避免碱金属（K、Na）及重金属（Pb、Zn）氟化物在活性位点的沉积与覆盖，从根本上解决了因垃圾成分复杂导致的催化剂中毒失活难题，这是传统钒钛系SCR催化剂在垃圾焚烧应用中无法比拟的优势。

3. 多管束集成与流场优化

中天威尔采用多管束模块化设计，根据烟气量、污染物浓度精准配置CTF与HTF滤管的数量和排列方式。通过CFD流场模拟，确保每个滤管气流分布均匀，避免局部短路或过滤风速过高，这是保证HF等气态污染物与滤管表面充分接触、实现高效净化的关键。系统阻力稳定在1000-1500Pa，低于传统“布袋+SCR”组合的阻力，节能效果显著。

三、工艺优化路径：针对不同垃圾焚烧场景的解决方案

垃圾焚烧HF去除工艺优化并非单一方案，中天威尔针对不同规模、不同燃料特性、不同排放标准的项目，提供定制化的技术配置：

场景A：新建大型垃圾发电厂（日处理1000吨以上）

方案：“SNCR（炉内）+陶瓷一体化系统（烟气末端）”组合。SNCR先行去除部分NO_x，减轻后端脱硝负荷。陶瓷一体化系统作为终端精处理单元，集成脱酸（HF、HCl、SO₂）、除尘、脱硝、脱二噁英功能。在垃圾焚烧HF去除工艺优化上，采用在陶瓷滤管上游喷入超细碳酸氢钠（NaHCO₃）干粉，其在滤管表面热分解生成高活性Na₂CO₃，与HF反应效率极高，且产物流动性好，易于清灰。

场景B：现有垃圾焚烧厂提标改造

方案：“保留半干法脱酸塔+陶瓷一体化系统（替代布袋和SCR）”或“直接采用陶瓷一体化系统进行整体替换”。对于场地受限的老厂改造，陶瓷一体化系统紧凑的模块化设计优势明显，可直接在原布袋除尘器位置进行换装，在实现HF、NO_x、粉尘超低排放的同时，无需新增SCR反应塔，大大缩短工期。

场景C：协同处置污泥、医废的焚烧线

方案：强化型陶瓷一体化系统。针对污泥、医废掺烧带来的更高Cl、F含量及二噁英生成潜力，采用抗氯、抗氟特性更强的特种配方陶瓷催化剂滤管，并优化清灰频率与吸收剂喷射策略，确保系统在更高酸性气体负荷下长期稳定运行。

四、技术经济性分析与应用案例

与传统的“SCR+活性炭喷射+布袋除尘+湿电”等冗长工艺相比，中天威尔陶瓷一体化系统在垃圾焚烧HF去除工艺优化方面展现出卓越的经济性：

• 投资成本：系统集成度高，设备数量少，占地面积节省30%-50%，总投资与多段式传统工艺基本持平甚至更低。
• 运行成本：阻力低，引风机电耗节省15%-25%；陶瓷滤管寿命长达5年以上，更换周期远长于布袋（2-3年）；碱性吸收剂利用效率高，耗量减少20%-30%；产生的废滤管为惰性陶瓷材料，环境风险低，处理成本远低于沾染重金属和有机物的废旧布袋或废弃催化剂。
• 维护成本：模块化设计支持在线分仓检修，不影响主体运行，维护简便。

应用案例：华东某日处理1200吨垃圾焚烧发电项目，原采用“半干法+活性炭+布袋”工艺，HF排放浓度在2-4mg/Nm³波动，且布袋腐蚀、糊袋问题频发。2022年采用中天威尔陶瓷一体化系统进行改造后，在入口HF浓度5-15mg/Nm³波动的条件下，出口浓度稳定低于0.8mg/Nm³，同时粉尘＜5mg/Nm³，NO_x＜50mg/Nm³，二噁英排放低于0.05ng TEQ/Nm³，系统已连续稳定运行超过8000小时，验证了该技术在垃圾焚烧HF去除工艺优化上的卓越性能与可靠性。

五、结语与展望

随着环保标准的日益严格和垃圾焚烧行业向“精细化、资源化、低碳化”发展，烟气治理技术正朝着高效协同、节能降耗、智慧运行的方向演进。中天威尔陶瓷一体化多污染物超低排放系统，以其创新的材料科学与系统集成理念，为垃圾焚烧HF去除工艺优化提供了兼具前瞻性与实用性的“中国方案”。它不仅解决了HF治理的难题，更通过一体化设计，简化了流程，降低了全生命周期成本，代表了未来工业窑炉烟气治理，特别是复杂组分烟气净化的主流技术趋势。公司将持续深耕陶瓷材料技术，为玻璃窑炉、钢铁烧结、生物质锅炉、危险废物焚烧等更多高氟、高氯、高尘的复杂工业烟气治理场景，提供更优的解决方案，助力我国蓝天保卫战向纵深推进。