煙氣凈化技術(shù)的適用性分析

馬 劍

（天津泰達環(huán)保有限公司，天津 300350）

煙氣凈化技術(shù)經(jīng)歷30多a的發(fā)展過程，已在各行各業(yè)的煙氣污染治理方面得到了廣泛應(yīng)用和推廣。隨著世界各國對環(huán)境保護問題的重視，煙氣凈化已成為一項新興的環(huán)保產(chǎn)業(yè)而得到迅速的發(fā)展。目前已投入應(yīng)用的煙氣凈化技術(shù)有10余種，主要通過脫酸、脫硝、吸附、除塵等處理系統(tǒng)來達到凈化效果，各類煙氣凈化技術(shù)在垃圾、污泥焚燒等二惡英重點排放行業(yè)中均已成功應(yīng)用并趨于成熟，但我國殯葬行業(yè)在環(huán)境保護、節(jié)能減排方面存在巨大差距，迫切需要加快火化煙氣治理技術(shù)的發(fā)展進步，提升行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展競爭力，筆者基于殯葬行業(yè)的自身煙氣排放特點，就目前國內(nèi)外主流煙氣凈化技術(shù)在該行業(yè)的適用性進行分析探討，為相關(guān)產(chǎn)品的后續(xù)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化提供初步指導。

1 國內(nèi)殯葬污染物排放量

火葬是將遺體及隨葬品在高溫給氧條件下快速焚化的過程，中國環(huán)境科學研究院的檢測結(jié)果顯示[1]，火化煙氣中的有害物質(zhì)多達10余種，主要包括顆粒物、二氧化硫、氯化氫、重金屬（汞）及二惡英等持久性有機污染物。而我國現(xiàn)階段火化及消煙除臭設(shè)備還比較落后，絕大多數(shù)火化機沒有安裝煙氣凈化設(shè)備，直接危害殯儀職工的身體健康及外部環(huán)境。據(jù)民政部統(tǒng)計資料顯示[2]，2009年全國火化遺體達到454.2萬具，遺體火化各污染物排放總量見表1。

由測試統(tǒng)計結(jié)果可知，火化煙氣中污染物年排放總量高達數(shù)百噸，且呈逐年快速增加趨勢。在2007年的《中華人民共和國履行〈關(guān)于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約〉國家實施計劃》中，將遺體火化作為與垃圾焚燒行業(yè)、造紙行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、有色金屬再生行業(yè)、化工行業(yè)并列的優(yōu)先開展二惡英減排的六大重點行業(yè)之一。

表1 2009年遺體火化污染物排放總量

2 國內(nèi)殯葬行業(yè)的煙氣排放特征

通過文獻查閱及現(xiàn)場的調(diào)研考察獲知，目前國內(nèi)殯儀館均安裝多臺火化機（少則3～6臺，多則10～15臺），且運行操作相對獨立，沒有嚴格的邏輯順序關(guān)系。同時，火化煙氣的排放量相對較低，單臺火化機的煙氣量通常僅為3 000～6 000 m3/h。遺體火化機與廢物焚燒爐的煙氣成分相似且含量的波動變化更大，不僅排放煙氣中的顆粒物、SOx、HCl等去除技術(shù)是必要的，而且煙氣中二惡英類和重金屬類物質(zhì)的減排技術(shù)也是重要的，需要采用適宜有效的組合技術(shù)進行處理。國內(nèi)外廢物焚燒爐煙氣的凈化系統(tǒng)配置有多種方案，主要體現(xiàn)在脫酸系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)的不同組合，即一般選用酸性氣體吸收、除塵及活性炭吸附的組合方式。此外，火化煙氣中的各類污染物排放量相對較低，以酸性氣體為例，設(shè)備脫酸效率超過50%即可實現(xiàn)煙氣達標排放，即根據(jù)環(huán)保部近期出臺的《火葬場大氣污染物排放標準（征求意見稿）》中的污染物排放限值。

綜上可知，針對每臺火化機，適宜采用單獨的煙氣凈化處理系統(tǒng)?？紤]到現(xiàn)有火葬場的場地及成本問題，每套凈化系統(tǒng)應(yīng)兼具占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、無二次污染及價格低廉等特點，而煙氣綜合處理效率適中即可。

3 除塵系統(tǒng)的選擇

對于焚燒煙氣除塵，現(xiàn)主要以靜電除塵器和袋式除塵器為主。與靜電除塵器相比，袋式除塵器具有以下特點：對亞微米粒子的捕集性能，袋式除塵器高；袋式除塵器出口的灰塵濃度基本不受入口濃度的影響，但電除塵器受入口濃度的影響較大，入口濃度超過設(shè)計值，出口濃度不能達到要求值；灰塵的比電阻對電除塵器的集塵性能有很大影響，這個比電阻因灰塵組成的操作溫度而異；在上游設(shè)置半干式、干式洗滌的場合，污染物可在袋式除塵器中的粉塵層內(nèi)進行吸收反應(yīng)，而在電除塵器捕集板上的粉塵層內(nèi)不會發(fā)生反應(yīng)，因此在除去同等酸性氣體時，使用電除塵器吸收劑用量會增加30%左右。

對于火葬場煙氣，其燃燒時間短，煙氣成分相對波動較大，二惡英含量高，且灰塵顆粒多集中于微米及亞微米級別。此外，在300℃左右運行時，在電除塵器內(nèi)有再次合成產(chǎn)生二惡英的可能，而且由于袋式除塵器的高溫耐久性的提高和其集塵性對控制灰塵中含有的二惡英排放很有效，可知袋式除塵器在火葬場煙氣治理領(lǐng)域的應(yīng)用更具適用性。

4 脫酸系統(tǒng)的選擇

4.1 濕法煙氣脫酸+袋式除塵組合技術(shù)

該系統(tǒng)的典型工藝流程如圖1所示，脫酸部分包括堿液的配制、儲存與輸送設(shè)備、冷卻洗滌塔設(shè)備、洗滌污水的后處理設(shè)備等。在該系統(tǒng)中，大部分煙氣污染物均經(jīng)洗滌后進入洗滌漿液，經(jīng)過濾及穩(wěn)定化等一系列污水處理步驟后達標排放。

濕式洗滌法對酸性氣體的去除效果好（脫酸率可達98%以上），吸收劑消耗量小。但濕式洗滌法存在流程復(fù)雜、配套設(shè)備較多、需后續(xù)污水處理等問題，導致占地面積大、系統(tǒng)投資費用及維護費用高、操作管理繁雜等。處理后的煙氣因溫度降低至露點以下，還需再加熱，以防止煙囪出口形成白煙現(xiàn)象，造成不良景觀。鑒于國內(nèi)面臨的火葬場煙氣治理項目均屬于后期改造項目，對場地及維護有特殊要求，因而濕式洗滌法并不適用。

圖1 濕法煙氣凈化組合工藝流程

4.2 半干法煙氣脫酸+袋式除塵組合技術(shù)

該系統(tǒng)的典型工藝流程如圖2所示，其凈化過程是將煙氣從較高溫度降到設(shè)定溫度，并噴入堿性吸收劑使之與煙氣中的酸性氣體反應(yīng)且同時得到干燥的鹽類產(chǎn)物，再用袋式除塵器加以回收。即將堿性吸收劑與煙氣中的酸性氣體進行充分的傳質(zhì)傳熱，不但提高了脫酸效率，同時也可以使反應(yīng)生成物得到干燥，避免廢水等二次污染產(chǎn)生。

圖2 半干法煙氣凈化組合工藝流程

半干法工藝已較成熟，與濕法噴淋相比，流程簡單、占地小、投資及運行費用低、操作方便、無二次污染、不存在結(jié)垢堵塞及腐蝕等問題，僅脫酸效率略低（80%～90%）。此外，該系統(tǒng)對煙氣負荷波動適應(yīng)性好，吸收劑用量可快速響應(yīng)煙氣中污染物濃度，與袋式除塵器配合使用還可進一步提高煙氣處理效果，因而較濕式洗滌法更適用于火葬場煙氣治理項目。

4.3 干法煙氣脫酸+袋式除塵組合技術(shù)

該系統(tǒng)的典型工藝流程如圖3所示，其凈化過程是在煙氣急冷塔頂部噴水使煙氣降溫，同時在煙氣急冷塔出口煙道上噴入干態(tài)堿性吸收劑與煙氣中的酸性氣體進行充分脫酸反應(yīng)，得到干燥的鹽類產(chǎn)物，再用袋式除塵器加以回收。它沒有前2種方法的吸收液制備、儲存及噴淋（霧）過程，因而工藝及設(shè)備流程最為簡單，設(shè)備少，投資及運行費用非常低廉。

圖3 干法煙氣凈化組合工藝流程

干法工藝較成熟，與前2種方法相比，不僅占地、投資及運行費用等條件最佳，且兼具半干法無污染、無腐蝕、適應(yīng)性好等優(yōu)點。不足的是，由于干態(tài)堿性吸收劑是依靠煙氣急冷塔內(nèi)噴入的水霧來增濕，故增濕活化效果較差，因而對酸性氣體的去除效果較差（60%～70%）。對于火葬場煙氣凈化項目，各類污染物的排放量相對較低，干法工藝的脫酸效率可以滿足其50%以上的脫酸要求。因此，經(jīng)綜合比較后可知，干法煙氣脫酸+袋式除塵組合技術(shù)在火葬場煙氣凈化項目中最為適用。

5 結(jié)論

1）根據(jù)國內(nèi)火葬場煙氣排放特征，針對火葬場內(nèi)的每臺火化機，適宜采用單獨的煙氣凈化處理系統(tǒng)，并選用脫酸、除塵加活性炭吸附的組合方式?？紤]到現(xiàn)有火葬場的場地及成本問題，每套凈化系統(tǒng)應(yīng)兼具占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、無二次污染及價格低廉等特點，而煙氣綜合處理效果適中即可。

2）對火葬場煙氣除塵系統(tǒng)的選擇進行分析，就同領(lǐng)域內(nèi)主流的靜電除塵器和袋式除塵器而言，袋式除塵器更適用于火葬場煙氣凈化。

3）對火葬場煙氣脫酸系統(tǒng)的選擇進行分析，與濕法煙氣脫酸+袋式除塵組合技術(shù)以及半干法煙氣脫酸+袋式除塵組合技術(shù)相比，干法煙氣脫酸+袋式除塵組合技術(shù)具有流程簡單、設(shè)備少、占地小、投資及運行費用低、無二次污染、無腐蝕、適應(yīng)性好等諸多優(yōu)點，且脫酸效率也完全滿足系統(tǒng)要求，因而最適用于火葬場煙氣凈化。

由以上對火葬場煙氣凈化技術(shù)的適用性分析，在設(shè)計煙氣凈化系統(tǒng)時，需充分考慮其中各種污染物產(chǎn)生量的變化以及物理、化學性質(zhì)對凈化效果的影響，通過對實際情況分析比較，采用安全可靠、經(jīng)濟合理、操作方便的煙氣凈化方式。

[1]王瑋，肖成龍，李大濤，等.中國火葬場二惡英類污染物排放及減排技術(shù)研究[J].環(huán)境科學學報，2006，26（8）：1246-1251.

[2]朱勇.殯葬綠皮書（2010）[M].北京：社會科學文獻出版社，2010.