随着人民生活水平提高和对环境保护意识增强，垃圾焚烧产生的烟气污染物排放指标不断提高。在提出NOx<100 mg·m-3排放限制条件下，传统SNCR（选择性非催化还原）脱硝工艺无法满足排放要求，SCR（选择性催化还原）工艺投资和运行成本都高，垃圾焚烧行业经济效益受到很大的冲击，急需开发新的脱硝技术打破现有困境。针对垃圾焚烧脱硝工艺的技术需求，本文以炉内脱硝为核心，优化改进传统SNCR工艺，开发新型干法PNCR（高分子非催化还原）脱硝工艺，并利用FGR（烟气再循环技术）辅助，以替代传统SNCR+SCR的工艺路线。在保证达标排放的情况下，探索一条最佳工艺路线，最大程度降低投资和运行成本，为垃圾焚烧脱硝技术路线优化选择和运行调整提供参考。主要研究内容和结果如下：（1）SNCR技术工程优化。针对氨水喷射SNCR脱硝工艺，通过温度窗口优化、还原剂输送设备改进以及直接压缩空气雾化，以较低的成本获得了较高的脱硝率。在压缩空气直接雾化SNCR工艺中，在最佳温度区间为830~870 ℃、最优化氨氮比为1.6以及最佳雾化压力为0.3 MPa左右的条件下，脱硝效率达到50%。随着烟气中水蒸气含量的增加，SNCR脱硝效率略有下降。在SNCR工艺系统中，添加软水导致锅炉效率下降0.61%，对脱硝效率未产生明显影响。（2）干法脱硝小试试验研究。以干法脱硝剂直接炉内脱硝为研究对象，在小试试验平台探索干法脱硝剂脱硝效果、影响因素及反应机理。脱硝剂的热重分析表明，在150~320 ℃是热分解的主要阶段，温度达到600 ℃以后基本完全分解。在850~1150 ℃范围内，随着温度升高，脱硝效率先升高后降低，在950 ℃达到最佳脱硝效率（97%左右）。干法脱硝剂直接炉内脱硝主要发生非催化还原反应，反应过程不需要氧气的参与，随着氧气浓度的增加，脱硝效率逐渐降低；随着水蒸气含量增加，在反应温度为850 ℃时脱硝效率逐渐下降，反应温度为1050 ℃时，脱硝效率先升高后下降。合适的脱硝剂粒径为50目，脱硝剂粒径小于50目以后，脱硝效率变化不明显。脱硝剂灰分中主要元素为Si、Al、Fe、Ca，还含有少量的K、Na、Mg和Mn金属元素等，对脱硝反应具有一定的催化作用。脱硝剂在炉内反应机理主要是高分子化学键断裂生成的CH2和CN自由基，与O2、O和OH反应而基本消耗，抑制NO的生成，加快NH等自由基与NO的还原反应，从而保证较高的脱硝效率。（3）高分子脱硝中试试验研究。中试研究受多种因素共同影响，与小试结果有一定偏差。通过温度对脱硝剂脱硝效率影响的研究发现，PNCR工艺最佳温度区间为850~900 ℃，在最佳温度下喷射PNCR脱硝剂，脱硝效率可达80%以上；300 t·d-1的垃圾焚烧炉，喷枪布置数量8~10支即可；随着脱硝剂耗量的增加，脱硝效率增加；随着锅炉负荷增大，脱硝剂的耗量也随之增大；随着O2浓度的增加，脱硝效率呈降低的趋势。PNCR工艺连续72小时考核试验结果表明，NOx排放时均值68.72 mg·m-3，验证了PNCR工艺应用于垃圾焚烧项目时控制NOx排放浓度小于100 mg·m-3是可行的。PNCR工艺中试试验发现炉内能协同脱除SO2，脱除效率约20%，对HCl无脱除效果；PNCR工艺运行对垃圾焚烧末端飞灰成分和烟气中重金属含量均未产生影响。（4）脱硝工艺工程优化与应用。PNCR工艺通过优化设计原料储仓及文丘里结构喷枪，采用失重原理精确计量脱硝剂耗量，能够满足垃圾焚烧电厂8000 h稳定运行，NOx<100 mg·m-3达标排放的需求。SNCR+PNCR联合工艺与PNCR工艺单独运行相比，氨水和脱硝剂在炉内相互促进还原NOx，进一步节约运行成本，更具有适应性和推广性。运行过程中发现烟囱尾部氨逃逸较低，在10 mg·m-3 以下，未反应氨大部分被飞灰吸附，飞灰有选择性的优先吸附SNCR工艺中的氨。SNCR+FGR工艺与SNCR工艺相比，达到相同的指标，可以节约50%的氨水耗量，不改变SNCR工艺氨水耗量情况下，NOx浓度也可降低到100 mg·m-3以下。FGR工艺能促进烟道内烟气扰动，加强氨水与NOx的混合程度，从而降低氨水的耗量，是脱硝效率提高的主要因素。FGR投用后，由于二次风机转变为再循环风机，垃圾仓负压有所减小，但对SO2排放浓度和燃烧工况等未产生明显影响。（5）脱硝工艺技术经济比较。通过垃圾焚烧电厂长周期运行数据分析，当NOx浓度控制在100 mg·m-3以下时，SNCR+FGR投资和运行成本都较低，在保证炉内燃烧稳定的条件下应优先采用。垃圾热值较低时，为保证稳燃可采用SNCR+PNCR的技术组合；在需要将NOx浓度控制在50 mg·m-3以下时，可以采用SNCR+FGR/PNCR+SCR的组合工艺，有利于进一步降低SCR投资成本和整个工艺运行成本。