淺談垃圾焚燒爐煙氣處理工藝

潘海東，高攀峰，王志強(qiáng)

（福建省漳州環(huán)境再生能源有限公司，福建 漳州363199）

1 引言

垃圾焚燒技術(shù)以其高減容率和可回收熱能等優(yōu)點正得到日益廣泛的應(yīng)用。和煤、木材等燃料的燃燒過程一樣，垃圾焚燒也會產(chǎn)生煙氣，由于垃圾成分的復(fù)雜性，其焚燒產(chǎn)生的煙氣含有許多有害物質(zhì)，并具有特殊性質(zhì)。近年來，垃圾焚燒產(chǎn)生的二噁英和重金屬污染問題日益受到公眾的重視，為此國家環(huán)?？偩诸C布了《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485－2001）對垃圾焚燒煙氣的排放指標(biāo)做出了嚴(yán)格的限制。為保證將煙氣中的污染物含量降至標(biāo)準(zhǔn)限值以下安全排放，在設(shè)計垃圾焚燒煙氣處理系統(tǒng)時必須結(jié)合工程實際開發(fā)出專門的處理設(shè)備，并采用合理的工藝流程，做到適用、可靠和經(jīng)濟(jì)［1～4］。

2 影響煙氣排放指標(biāo)的煙氣處理工藝

由于我國在垃圾焚燒煙氣處理方面起步較晚、整體水平不高 ，而煙氣處理設(shè)備和工藝的落后狀況將限制國產(chǎn)焚燒爐在國內(nèi)市場的推廣，故急需加強(qiáng)垃圾焚燒煙氣處理設(shè)備和工藝方面的研發(fā)工作。

從國內(nèi)已運營的焚燒廠的實際情況來看，“半干法＋活性碳噴射＋布袋除塵器”的煙氣處理工藝在滿足國標(biāo)的基礎(chǔ)上，已全面滿足歐盟92標(biāo)準(zhǔn)。此種處理工藝是現(xiàn)正在上海環(huán)境集團(tuán)運營的垃圾焚燒電廠的普遍選擇，也是當(dāng)今國內(nèi)垃圾焚燒煙氣處理的主流選擇［5］。

本文將上海環(huán)境集團(tuán)幾個有代表性的項目公司的煙氣處理做如下對比（表1）。

表1 煙氣工藝對比

2.1 煙氣處理工藝說明

（1）江橋采用“半干法（旋轉(zhuǎn)霧化器噴石灰漿）＋活性炭＋布袋除塵器”煙氣處理工藝，此工藝雖然能滿足歐盟92標(biāo)準(zhǔn)，但是由于對石灰要求比較高（精度顆粒要求比較高），且投資費用、維修費用比較大，同時運行時經(jīng)常出現(xiàn)石灰漿液管道堵塞，霧化盤磨損，霧化器振動大、軸承溫度高等故障。

（2）成都采用“干法（石灰干粉）＋活性炭＋布袋除塵器”煙氣處理工藝，雖然工藝簡單，投資不高，且維護(hù)方便，但是消石灰耗量大、備用性能差，在環(huán)保日益要求更高的今天，很顯然這種工藝處理的煙氣排放指標(biāo)暫時只能滿足國標(biāo)要求，對今后的發(fā)展不利；同時其備用性能比較差，若出現(xiàn)管道堵塞，煙氣處理將停止。

（3）威海采用“半干法（固定噴頭噴石灰漿）＋干法（石灰干粉和活性炭）＋布袋除塵器”煙氣處理工藝。這種系統(tǒng)在滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下備用性較強(qiáng)，主要體現(xiàn)在：①半干法可以達(dá)到煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的情況下，干法在線備用；②半干法最大處理能力下不能達(dá)到煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的情況下，干法可以作為補(bǔ)充，兩種工藝同時運行；③半干法出現(xiàn)問題（事故狀態(tài)下），干法可以作為主要處理工藝；④設(shè)備運行時固定噴頭的設(shè)備檢修率明顯小于旋轉(zhuǎn)霧化器的檢修率；⑤固定噴頭比旋轉(zhuǎn)霧化器在投資方面有較大的節(jié)省，同時在反應(yīng)塔體的設(shè)計上為了保證脫酸效率和水的完全蒸發(fā)，兩種噴頭所采用的塔體基本相同（同樣采用煙氣停留時間為16～18s）。

（4）漳州項目采用的是“SNCR＋半干法（NaOH）＋干法（石灰干粉和活性炭）＋布袋除塵器”的處理工藝。此工藝相比威海項目的最大特點是：①增加了SNCR脫銷系統(tǒng)，大大降低了NOX的排放指標(biāo)；②針對石灰漿液管道容易堵塞、結(jié)垢的現(xiàn)象，將石灰漿液用NaOH來代替，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能；③增加了煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)。在布袋除塵器出口引出一根管子通過再循環(huán)風(fēng)機(jī)，再次送入焚燒爐出口喉部。一是為了爐內(nèi)燃燒提供部分氧氣，加強(qiáng)燃燒場的擾動；二是將部分處理后的煙氣送入爐內(nèi)再次循環(huán)處理，減少煙氣有害氣體的排放量。

（5）濕法脫酸工藝。此脫酸在大型的火電廠有采用，但是此工藝設(shè)備占地面積極大，同時投資費用極高，垃圾電廠極少采用，所以在此不做詳細(xì)介紹。

2.2 煙氣排放數(shù)據(jù)對比

煙氣排放數(shù)據(jù)對比見表2。

表2 煙氣排放數(shù)據(jù)對比

由表2可以分析得出以下3點。

（1）當(dāng)煙塵降至30mg／m3左右，HCl降至50mg／m3左右，NOX降至400mg／m3左右等關(guān)鍵點時，此時半干法或干法的效用就已經(jīng)發(fā)揮到了極致，如果需要繼續(xù)嚴(yán)格的排放指標(biāo)，必須考慮添加輔助處理工藝。這也正是歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)在標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)置上的考慮。所以在經(jīng)歷江橋與成都項目后，上海環(huán)境集團(tuán)加大投資，在近期的所建項目中，在半干法脫酸的基礎(chǔ)上增加了干法；威海和漳州項目是在半干法的基礎(chǔ)上增加了干法脫酸，從表格中可以看出在煙氣排放的數(shù)據(jù)上，基本上都達(dá)到或接近了歐盟2000的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）威海項目相對漳州項目NOX的排放要高的多，主要是因為沒有脫銷裝置?，F(xiàn)如今社會在進(jìn)步，在國家環(huán)保部門對環(huán)保的日益嚴(yán)格要求，煙氣排放指標(biāo)國家標(biāo)準(zhǔn)及歐盟92標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能完全滿足對環(huán)保的要求；排放指標(biāo)需要達(dá)到歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)，無論采用干法、半干法、濕法，建議配備SNCR系統(tǒng)，確保NOX指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

（3）“SNCR＋半干法（旋轉(zhuǎn)噴霧或固定噴頭噴石灰漿或固定噴頭噴NaOH）＋干法（石灰干粉和活性炭）＋布袋除塵器”將基本將滿足歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)。

所以上海環(huán)境集團(tuán)加大投資首先在漳州項目上采用日本荏原煙氣處理技術(shù)“SNCR＋半干法（固定噴頭噴NaOH）＋干法（石灰干粉和活性炭）＋布袋除塵器”，成為國內(nèi)第一個采用此種工藝的生活垃圾焚燒廠——漳州環(huán)境再生能源有限公司。

3 影響煙氣排放指標(biāo)的其他因素分析

當(dāng)煙氣處理工藝相差不大時，生活垃圾焚燒廠的煙氣排放指標(biāo)將受入爐垃圾的性質(zhì)、焚燒爐的爐型和運營的水平來決定。

3.1 生活垃圾來源的不同

不同城市的生活垃圾性質(zhì)彼此不可能完全相同，客觀上就存在差異。對于煙氣處理工藝的選擇而言，垃圾的不同也會產(chǎn)生一定的影響。一般來說一線城市生活垃圾有初步的分類，易燒、燃燒溫度也高，所以在相差不大的工藝處理條件下，排放指標(biāo)要低的多；而二線或者三線城市，垃圾含水分、灰分要大的多，垃圾幾乎沒有分過類，所以排放指標(biāo)也要高。

3.2 焚燒爐的型式不同

在國內(nèi)主要的有兩種：第一種是循環(huán)流化床垃圾焚燒爐；此垃圾焚燒爐對垃圾的分揀要求比較高，不允許有鐵塊、石頭、玻璃等大塊不能燃燒的無機(jī)物；但是垃圾燃燒比較充分，排煙污染物會比較低；因國內(nèi)垃圾回收還沒有達(dá)到一個比較有效地分揀，所以此爐型在國內(nèi)采用比較少。第二種是機(jī)械爐排爐。此爐型對垃圾適應(yīng)性廣，處理垃圾也比較完全，所以國內(nèi)大部分采用的都是機(jī)械爐排爐。

3.3 實際運營對其影響

在實際運營過程中，仍有許多可控參數(shù)將導(dǎo)致煙氣排放指標(biāo)的變化。①半干法適當(dāng)多噴入Ca（OH）2溶液或NaOH溶液，干法適當(dāng)多噴射Ca（OH）2粉末等；②自動燃燒控制系統(tǒng)ACC的投用與否都可以在一定程度上改變煙氣排放指標(biāo)，靈活性較強(qiáng)，但這種控制是有一定極限的，不可能對排放指標(biāo)作出根本性的改變；③垃圾發(fā)酵時間、投入垃圾的松散度；垃圾焚燒爐的燃燒溫度、垃圾的燃燒充分度、煙氣在爐內(nèi)的停留時間等。同時，在進(jìn)爐垃圾性質(zhì)相差過大的情況下，可以適當(dāng)減少進(jìn)爐垃圾量，多噴入輔助燃料，達(dá)到穩(wěn)定、降低污染物排放等目的。這在上海江橋焚燒廠曾有過先例。

4 結(jié)語

采用“半干法＋活性炭噴射＋布袋除塵器”完全可以滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，更是達(dá)到了歐盟92標(biāo)準(zhǔn)，是全國垃圾焚燒爐的主流煙氣處理工藝。

而采用“半干法＋干法＋活性炭＋布袋除塵器”的煙氣處理工藝，明顯在排放指標(biāo)上不僅可以滿足歐盟92標(biāo)準(zhǔn)，大部分甚至達(dá)到了歐盟2000標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然前提還是要增加脫銷裝置SNCR。預(yù)計在國內(nèi)環(huán)保要求日益提高的同時，不久應(yīng)該會逐步采用：SNCR＋半干法（固定噴頭噴NaOH或固定噴頭噴石灰漿或旋轉(zhuǎn)噴霧）＋干法（石灰干粉和活性炭）＋布袋除塵器”的煙氣處理工藝。

［1］ 劉 曉，王學(xué)斌，周菊華.淺析垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣污染控制及防治對策［J］.能源技術(shù)與管理，2011（1）：130～133.

［2］ 劉軍偉，雷廷宙，楊樹華，等.淺議我國垃圾焚燒發(fā)電的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.中外能源，2012（17）：29～34.

［3］ 閆志海.垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理方案的選擇［J］.環(huán)保前線，2008（5）：56～58.

［4］ 國家環(huán)境保護(hù)總局.生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：國家環(huán)境保護(hù)總局，2002.

［5］ 上海環(huán)境集團(tuán).上海江橋、成都洛帶、威海、漳州等垃圾焚燒廠的煙氣排放指標(biāo)及初步設(shè)計［R］.上海：上海環(huán)境集團(tuán)，2008.