垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目污染物控制方案分析

徐振興，夏林，魯萌

（中電投電力工程有限公司，上海 200233）

垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目污染物控制方案分析

徐振興，夏林，魯萌

（中電投電力工程有限公司，上海 200233）

本文對(duì)垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目顆粒物、酸性氣體、重金屬和有機(jī)劇毒性污染物排放控制方案進(jìn)行分析，合理選擇和優(yōu)化技術(shù)方案是垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目穩(wěn)定、高效運(yùn)行的先決條件，是實(shí)現(xiàn)垃圾無害化、減量化和資源化的根本保證，能帶來良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

垃圾焚燒；爐型；煙氣凈化；半干法

隨著我國城鎮(zhèn)生活垃圾收運(yùn)系統(tǒng)日趨完善，城鎮(zhèn)環(huán)境得到較大改善。但是由于城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，人口的增加使生活垃圾量增速加快，城鎮(zhèn)垃圾設(shè)備處理能力略顯不足。同時(shí)，部分城市的垃圾收集、運(yùn)輸設(shè)備及相關(guān)處理設(shè)施很難滿足當(dāng)前的要求，存在垃圾污染的隱患，影響城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)和穩(wěn)定的社會(huì)環(huán)境的維護(hù)。目前，我國生活垃圾無害化處理技術(shù)主要有衛(wèi)生填埋、焚燒處理及堆肥等。近些年，幾乎所有的發(fā)達(dá)國家及發(fā)展中國家都有垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目投運(yùn)。相較其它處理方法，焚燒處理技術(shù)有減量化明顯、無害化處理徹底、處理速度快、節(jié)約土地等優(yōu)點(diǎn)，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的再利用，對(duì)環(huán)境影響小，具有良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

1 污染物排放控制方案

垃圾焚燒項(xiàng)目煙氣中的污染物可分為顆粒物、酸性氣體、重金屬和有機(jī)劇毒性污染物四大類。為了防止垃圾焚燒產(chǎn)生二次污染，必須對(duì)垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的污染物進(jìn)行嚴(yán)格控制。垃圾焚燒污染物控制可分為兩個(gè)階段：一是焚燒階段通過控制焚燒工藝條件盡量降低各種污染物的原始排放濃度；二是燃燒后通過煙氣凈化工藝控制排放至大氣中煙氣的污染物濃度。

2 焚燒階段工藝條件的控制

影響污染物原始排放濃度的條件包括溫度、煙氣在焚燒爐內(nèi)的停留時(shí)間、焚燒爐內(nèi)氣體湍流度、空氣過量系數(shù)等。垃圾焚燒溫度對(duì)污染物原始排放濃度影響最為顯著，較高的溫度有利于生活垃圾的充分燃燒，有效降低不完全燃燒類污染物和有機(jī)物的原始濃度；煙氣在垃圾焚燒爐內(nèi)高溫區(qū)停留的時(shí)間直接影響燃燒效果，是降低不完全燃燒類污染物的原始濃度的最直接手段。溫度與停留時(shí)間是一對(duì)相互影響的因素，例如我國規(guī)定850℃的煙氣滯留時(shí)間不低于2S；適宜的過量空氣系數(shù)有利于完全燃燒，可降低不完全燃燒類污染物的原始濃度，如果過量空氣系數(shù)過大，可導(dǎo)致焚燒爐內(nèi)溫度降低，使不完全燃燒類污染物原始濃度增加，而太小的過量空氣系數(shù)會(huì)使垃圾焚燒爐內(nèi)供氧不足，同樣使垃圾燃燒不充分。

3 燃燒后煙氣凈化工藝

國內(nèi)外研究和應(yīng)用表明，“低溫控制和高效顆粒物捕集”是垃圾焚燒項(xiàng)目煙氣凈化系統(tǒng)高效運(yùn)行的關(guān)鍵因素。因此，在焚燒煙氣污染物控制過程中必須盡可能降低將煙氣溫度（露點(diǎn)以上），控制在合理范圍內(nèi)，同時(shí)加裝高效除塵器裝置。垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目一般采用SNCR爐內(nèi)脫硝系統(tǒng)+干粉噴射+半干法煙氣脫酸塔+活性炭噴射吸附系統(tǒng)+布袋除塵器的煙氣凈化工藝，出去煙氣中的顆粒物、除酸性氣體、重金屬、二惡英（PCDDS）、呋喃（PCDFS）、NOx、二惡英等。

3.1 半干法煙氣凈化工藝

工程應(yīng)用中常用的半干法煙氣凈化主要有噴霧干燥吸收法、氣體懸浮式吸收法、增濕灰吸收法及循環(huán)灰吸收法等。噴霧干燥吸收法吸收劑采用消石灰制備吸收劑，通過噴嘴向下噴入吸收塔，煙氣從吸收塔的上部進(jìn)入，下部流出。此方法脫酸效率高、設(shè)備體積相對(duì)較小。噴霧干燥吸收塔的噴嘴結(jié)構(gòu)主要有兩種：一種是機(jī)械旋轉(zhuǎn)噴嘴，通過高速電機(jī)帶動(dòng)噴嘴高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生在強(qiáng)大的離心力，使吸收劑乳液霧化。機(jī)械旋轉(zhuǎn)噴嘴的缺點(diǎn)是設(shè)備投資高、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較大、操作維護(hù)管理較為復(fù)雜；另一種是噴嘴為壓力霧化噴嘴，通過壓縮空氣噴吹吸收劑乳液，在噴嘴頭部強(qiáng)烈混合后，吸收劑乳液得到霧化，此種噴嘴設(shè)備投資低，操作運(yùn)行簡(jiǎn)便，霧化效果較機(jī)械旋轉(zhuǎn)噴嘴稍差。氣體懸浮式吸收法吸收劑采用石灰乳液，采用循環(huán)流化床原理，煙氣從底部進(jìn)入，從上部流出，此方法采用壓力霧化噴嘴，設(shè)備體積較大且復(fù)雜。增濕灰吸收法是在噴霧干燥法的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，采用水作為煙氣增濕劑，增加煙氣的含濕量以提高煙氣中吸收劑的活性，并將大量尾部灰塵重新送入反應(yīng)塔，提高吸收劑的利用率，但是增加了除塵器的負(fù)荷，系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜。循環(huán)灰吸收法是采用煙氣進(jìn)口段噴水增濕、強(qiáng)化吸收劑活性的煙氣脫酸工藝。與增濕灰吸收法相似，循環(huán)灰吸收法省去了噴霧干燥法吸收劑溶液的制備和噴霧過程。消石灰原料和尾部循環(huán)灰直接噴入吸收塔中，與吸收塔內(nèi)下部噴入的水霧混合增濕，實(shí)現(xiàn)酸性氣體的脫出。由于此種混合增濕比直接用水預(yù)混增濕效果差，脫酸效率相對(duì)較低。

以上各脫酸方法在垃圾焚燒尾部煙氣處理都有大量的應(yīng)用，垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目一般采用噴霧干燥吸收法凈化工藝，為防止噴霧器發(fā)生故障影響機(jī)組正常運(yùn)行或半干法短時(shí)不能滿足排放要求，考慮設(shè)置一套熟石灰的干粉噴射系統(tǒng)作為備用。

3.2 煙氣收塵

常用的高效煙氣收塵設(shè)備有靜電除塵器和布袋除塵器兩種，而靜電除塵器因其除塵效率相對(duì)較低及存在二惡英與呋喃存在再合成現(xiàn)象等因素在垃圾焚燒項(xiàng)目中很少被利用。布袋除塵器可有效地去除城市垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的粒狀污染物及重金屬，可再利用前段脫酸設(shè)備中的未反應(yīng)的堿性吸收劑，對(duì)酸性氣體進(jìn)行二次脫除，提高了系統(tǒng)脫酸效率。與靜電除塵器相比，布袋除塵器對(duì)微小粒狀物有更好的脫除效果，重金屬及二惡英、呋喃一般凝結(jié)小于1微米的微小粒狀物的表面，通過對(duì)微小粒狀物的脫除，達(dá)到最終重金屬及二惡英、呋喃等毒性物質(zhì)的脫除。垃圾焚燒煙氣中有一定數(shù)量的重金屬，主要為以氣溶膠和氣體狀態(tài)的汞和鉻，降溫后凝結(jié)成微粒，這些有毒有害物質(zhì)中一部分懸浮在煙氣中，并且大部分吸附在其他固體粒子上，進(jìn)而隨煙氣排放到大氣中。通過減少微粒粉塵的排放濃度，降低了重金屬微粒的附著所需要的載體，從而減少垃圾焚燒煙氣中的重金屬濃度，進(jìn)而有效的控制煙氣中的汞和鉻排放濃度。但是布袋除塵器對(duì)通過的煙氣的溫度要求比較苛刻，需要控制在合理的范圍內(nèi)，對(duì)垃圾焚燒設(shè)備的運(yùn)行要求比較高。通過布袋除塵器煙氣溫度過高，容易損壞濾袋，煙氣溫度過低，低于煙氣中的酸性氣體的露點(diǎn)，酸性氣體將冷凝成酸滴，附著在濾袋表面，腐蝕濾袋。而垃圾焚燒煙氣處理中設(shè)置的半干法脫酸系統(tǒng)可有效的控制進(jìn)入布袋除塵器的酸度和溫度，從而減低了布袋除塵器損壞的可能性。

3.3 氮氧化物的去除

工程應(yīng)用中常用的燃燒后煙氣脫硝技術(shù)有選擇性非催化還原（SNCR）和選擇性催化還原法（SCR）兩種。SNCR法是在爐內(nèi)燃燒區(qū)后部一定溫度范圍內(nèi)（一般在850～1150℃）噴入氨水或尿素等氨基還原劑，將NOx還原為分子態(tài)的N2和H2O。SNCR投資和運(yùn)行成本比SCR低，脫硝效率一般較低，脫除后的NOx排放濃度一般為100～200 mg/Nm3，能夠滿足環(huán)保排放要求。由于垃圾中含氮量較低，垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目一般采用SNCR系統(tǒng)。

3.4 活性炭噴射系統(tǒng)

活性炭具有巨大的表面積及良好的吸附性，吸附固態(tài)的二惡英顆粒和凝固吸收氣態(tài)二惡英，垃圾焚燒項(xiàng)目煙氣凈化系統(tǒng)一般在除塵器入口前的煙氣管道設(shè)置活性炭噴射系統(tǒng)，噴入活性炭粉末來吸附煙氣二惡英以及煙氣中的重金屬等，吸附后的活性炭順著煙氣流動(dòng)的方向隨煙氣一起進(jìn)入后續(xù)的除塵器由布袋捕集下來。

垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目活性炭噴射系統(tǒng)需連續(xù)運(yùn)行，以保證煙氣排放達(dá)標(biāo)。系統(tǒng)中設(shè)性炭貯倉，活性炭采用卡車運(yùn)進(jìn)廠里，然后經(jīng)氣體輸送裝置卸到貯倉。貯倉底部設(shè)置卸料螺旋，活性炭由卸料螺旋進(jìn)入噴射器，然后在噴射風(fēng)機(jī)的作用下噴入管道中。

4 灰渣處理

垃圾焚燒項(xiàng)目的灰渣可實(shí)現(xiàn)綜合利用，飛灰及反應(yīng)物一般采用水泥固化。水泥固化以工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、應(yīng)用最為普遍，特別適用含重金屬的廢物?；?guī)齑娣诺娘w灰及反應(yīng)物與水泥、促凝劑按照一定的配比通過卸灰閥進(jìn)入混料斗，通過振動(dòng)混料斗混和后，進(jìn)入固化成型機(jī)進(jìn)行成型。飛灰及反應(yīng)物經(jīng)過穩(wěn)定/固化處理后達(dá)到填埋場(chǎng)入場(chǎng)控制標(biāo)準(zhǔn)，再進(jìn)行安全填埋處置。

5 結(jié)語

由于垃圾焚燒項(xiàng)目燃燒產(chǎn)物成分復(fù)雜，有毒物質(zhì)較多，有效的控制污染物排放才能實(shí)現(xiàn)垃圾的無害化處理，帶來良好的社會(huì)效應(yīng)。垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的穩(wěn)定、高效運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)垃圾無害化、減量化和資源化的前提，合理優(yōu)化垃圾發(fā)電污染物控制方案，才能帶來穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而推動(dòng)垃圾焚燒技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

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1671-0711（2016）10（上）-0137-02