煙氣再循環(huán)技術(shù)在垃圾焚燒中的效果分析

張建東

（青島荏原環(huán)境設(shè)備有限公司 ，山東 青島 266000）

引言

隨著生活垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)的方興未艾，垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣處理問(wèn)題已成為人們?nèi)找骊P(guān)心的話題。德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的垃圾焚燒行業(yè)起步較早，在煙氣處理方面的技術(shù)已相當(dāng)成熟，許多垃圾焚燒發(fā)電廠就坐落人口密集的鬧市區(qū)，甚至有些企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了污染物的零排放。因此，如果能夠?qū)?guó)外的先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)并嚴(yán)格實(shí)施，那么垃圾焚燒就不會(huì)像人們所想象的那么可怕了。下面就著重介紹一種較先進(jìn)的煙氣處理技術(shù)——煙氣再循環(huán)。

1 常規(guī)煙氣處理技術(shù)的介紹

垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣處理工藝與燃煤火電廠基本相似，主要包括脫硫、脫硝和除塵等。

1.1 脫硫技術(shù) 傳統(tǒng)的脫硫方法包括干法、半干法和濕法，干法和半干法指的是在煙氣中逆流或順流噴射石灰粉、石灰漿/氫氧化鈉溶液，與煙氣中的硫化物反應(yīng)生成硫酸鹽后經(jīng)除塵裝置脫去。濕法脫硫是讓煙氣經(jīng)過(guò)氫氧化鈉等堿性溶液水洗后去除SOx。總體來(lái)說(shuō)，若不考慮溶劑的腐蝕性和經(jīng)濟(jì)性等因素，濕法脫硫效率要高于干法和半干法。

1.2 脫硝技術(shù) 傳統(tǒng)的脫硝方法有多種，主要包括低空氣比燃燒技術(shù)和NOx還原技術(shù)兩大類(lèi)。低空氣比燃燒技術(shù)是指讓物料在“缺氧”狀態(tài)下燃燒，以降低NOx的生成量。本文主要介紹的煙氣再循環(huán)技術(shù)事實(shí)上也是基于低空氣比燃燒的一種具體措施。NOx還原技術(shù)主要包括選擇性催化還原（即SCR）和選擇性非催化還原（SNCR）兩種方法。兩種方法使用的還原劑都是一樣的，主要是氨水和尿素等。區(qū)別在于是否使用催化劑，脫硝效率方面SCR技術(shù)要高于SNCR技術(shù)。

1.3 除塵技術(shù) 除塵主要是為了將煙氣中的不燃物、灰塵顆粒、重金屬以及脫硫脫硝產(chǎn)生的鹽類(lèi)除去，同時(shí)會(huì)去掉為吸附二噁英而在煙氣中噴射的活性炭顆粒。除塵通常包括靜電除塵和布袋除塵兩種方式，靜電除塵成本較高，除塵效率也比布袋除塵略高，而在垃圾焚燒發(fā)電廠中布袋除塵方式應(yīng)用更廣一些。

2 煙氣再循環(huán)技術(shù)的原理

2.1 原理 如前文訴述，煙氣再循環(huán)技術(shù)的基本原理是為降低NOx的生成而使用的低空氣比燃燒技術(shù)，屬于脫硝技術(shù)的一種。在生活垃圾焚燒系統(tǒng)內(nèi)，煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)從布袋除塵器出口至引風(fēng)機(jī)之間的管道上抽取部分煙氣作為二次風(fēng)的一部分從焚燒爐的頂部吹入爐內(nèi)以起到攪拌作用，實(shí)現(xiàn)高溫燃燒，抑制 CO及二噁英的產(chǎn)生。同時(shí)為了控制排煙中的氧含量在合理的范圍內(nèi)抽取部分一次空氣從單獨(dú)的噴嘴中噴入爐內(nèi)，以減少CO的產(chǎn)生。布置有煙氣再循環(huán)的系統(tǒng)圖如下所示：

2.2 優(yōu)勢(shì) 在垃圾焚燒系統(tǒng)內(nèi)采用煙氣再循環(huán)技術(shù)后，可以將系統(tǒng)尾部的煙氣抽出代替二次風(fēng)供入焚燒爐內(nèi)相應(yīng)的部位，有效降低該區(qū)域的氧氣濃度，有效抑制NOx的生成。由于使用煙氣再循環(huán)技術(shù)后，出口煙氣的NOx值可以小于歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)要求的200m g/Nm3水平。因此，在同一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)可以完全替代價(jià)格昂貴的SCR和SNCR脫硝技術(shù)， 節(jié)省了尿素或氨水等消耗品的使用，為整個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然，也有些企業(yè)煙氣再循環(huán)裝備和SNCR/SCR脫硝裝備同時(shí)設(shè)置，不過(guò)SNCR/SCR通常只是作為備用而已。

3 煙氣再循環(huán)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

目前煙氣再循環(huán)技術(shù)在國(guó)內(nèi)已被多家垃圾焚燒發(fā)電廠應(yīng)用，運(yùn)行效果良好。現(xiàn)在就以由青島荏原設(shè)計(jì)的漳州蒲姜嶺生活垃圾焚燒發(fā)電廠的焚燒系統(tǒng)為例，來(lái)說(shuō)明在不同工況下，使用和不使用煙氣再循環(huán)技術(shù)對(duì)煙囪入口煙氣中各污染物含量的影響。

表1 再循環(huán)煙氣量與污染物含量對(duì)應(yīng)關(guān)系

從上表我們不難看出，隨著再循環(huán)煙氣量的不斷增加，NOx的含量在逐漸減少，且成加快趨勢(shì)。當(dāng)再循環(huán)煙氣量增加到9.2%時(shí)，NOx含量就減少了32%。由此也可以證明，僅使用煙氣再循環(huán)技術(shù)，就可以有效地將NOx排放值控制在合理范圍內(nèi)。

4 對(duì)抑制二噁英產(chǎn)生的效果

煙氣再循環(huán)技術(shù)不但可以有效地降低NOx排放量，而且在抑制二噁英的產(chǎn)生方面也效果顯著。

二噁英是一類(lèi)物質(zhì)的總稱(chēng)，包括多氯聯(lián)苯并二噁英（PCDDs）、多氯聯(lián)苯并呋喃（PCDFs）和多氯聯(lián)苯（PCBs），一般情況下把前兩類(lèi)物質(zhì)簡(jiǎn)稱(chēng)為二噁英。二噁英通常為一種白色晶體，熔點(diǎn)為305℃，在500℃時(shí)開(kāi)始分解，800℃時(shí)完全分解。根據(jù)二噁英的性質(zhì)，目前在垃圾焚燒爐設(shè)計(jì)時(shí)都采用3T原則，即煙氣要在800℃以上停留2秒，同時(shí)對(duì)燃燒室內(nèi)的高溫區(qū)通入二次空氣，以充分?jǐn)嚢杌旌显鰪?qiáng)煙氣的湍流度。實(shí)驗(yàn)證明，這是抑制二噁英產(chǎn)生的有效手段。

在抑制二噁英產(chǎn)生的3T原則中，有一項(xiàng)是在高溫?zé)煔庵型ㄈ攵慰諝庖詫?shí)現(xiàn)混合攪拌。煙氣再循環(huán)技術(shù)與這一原則正好吻合，而且煙氣再循環(huán)技術(shù)還可以將焚燒系統(tǒng)尾部未分解的殘留二噁英重新帶入燃燒室內(nèi)，進(jìn)行二次分解。因此可以說(shuō)，煙氣再循環(huán)技術(shù)與普通的在燃燒室內(nèi)通入二次風(fēng)的技術(shù)相比，可以更徹底的分解二噁英。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煙氣再循環(huán)技術(shù)在降低煙氣中NOx含量和抑制二噁英的產(chǎn)生兩方面都有著重要的作用。因此，國(guó)內(nèi)越來(lái)越的垃圾焚燒發(fā)電廠都將煙氣再循環(huán)技術(shù)作為煙氣處理的重要手段。

[1] 張衛(wèi).煙氣再循環(huán)技術(shù)在垃圾焚燒爐的應(yīng)用[J] .節(jié)能.第310期.

[2] 王文宗，武文江.火電廠煙氣脫硫及脫硝實(shí)用技術(shù)[M] .中國(guó)水利出版社,2009.

[3] 張益,趙有才. 生活垃圾焚燒技術(shù)[M] .北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2005.