垃圾焚燒煙氣脫酸工藝

謝光輝

（永清環(huán)保股份有限公司，長沙 410330）

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垃圾焚燒煙氣脫酸工藝

謝光輝

（永清環(huán)保股份有限公司，長沙 410330）

摘 要：分析了垃圾焚燒煙氣成分和排放要求，介紹了現(xiàn)有煙氣脫酸工藝和垃圾焚燒煙氣脫酸工藝及特點，確定了本項目采用的煙氣治理工藝，提出了在下一步試驗工作中需要完成的任務(wù)。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒煙氣；煙氣脫酸；干法；半干法；濕法

新余某垃圾焚燒發(fā)電項目是某環(huán)保公司涉足城市生活垃圾發(fā)電的第一個項目。項目建設(shè)采用BOT形式，由該環(huán)保公司負(fù)責(zé)投資、建設(shè)和運營。本文介紹的是該項目中的煙氣脫酸工藝選擇。

1 煙氣成分

表1是新余某垃圾焚燒發(fā)電項目設(shè)計中熱動專業(yè)提供的煙氣成分參數(shù)表。

從表1可以看出，垃圾焚燒煙氣中含有的污染物主要有HCl、SOx、NOx等酸性氣體和煙塵。其中的NOx主要是NO，根據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)果，一般煙氣中NO含量其體積比占NOx總量的95%左右。與其它酸性氣體比較，NO具有不溶于水和在常溫下不與其它堿性物質(zhì)直接發(fā)生反應(yīng)的特點，煙氣凈化中需要采用專有的工藝技術(shù)脫除其中的NOx，因此，本文中的脫酸是指脫除NOx以外的其它酸性氣體。

除此之外，在生活垃圾焚燒煙氣中還有部分微量污染物成分，如二英、重金屬等。

2 排放標(biāo)準(zhǔn)要求

目前，國家對生活垃圾焚燒污染控制執(zhí)行的最新標(biāo)準(zhǔn)為《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2014）。

表1 煙氣成分參數(shù)表

其中布袋除塵器出口污染物排放限值見表2。歐盟垃圾焚燒指令標(biāo)準(zhǔn)限值-2000是全球垃圾焚燒行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的排放要求最高的標(biāo)準(zhǔn)之一，其中布袋除塵器出口污染物排放限值見表3，很多企業(yè)在建設(shè)時都以此作為煙氣治理參考標(biāo)準(zhǔn)。

表2 我國布袋除塵器出口污染物排放限值

表3 歐盟布袋除塵器出口污染物排放限值（標(biāo)態(tài)、10%含氧量、干煙氣）

國標(biāo)GB18485-2014對比歐盟-2000可以看出，歐盟的各項指標(biāo)要求都嚴(yán)于國標(biāo)，同時需要注意的是，歐盟標(biāo)準(zhǔn)的含氧參考量為10%，而國標(biāo)為11%，兩者之間也有一定的差異。

3 現(xiàn)有脫酸工藝介紹

3.1 垃圾焚燒煙氣的特性

選擇垃圾焚燒煙氣的治理工藝，首先要了解垃圾焚燒煙氣的特性，相比于燃煤發(fā)電廠排放的煙氣，垃圾焚燒煙氣主要有以下特性：

（1）煙氣量較小

大型燃煤發(fā)電廠中，1臺300MW機(jī)組排放的煙氣量一般約為110萬Nm3/h，而新余項目每臺鍋爐排放的煙氣量為5.6152萬Nm3/h，遠(yuǎn)小于前者，即使是1臺日處理生活垃圾500噸的鍋爐，每小時排放的煙氣量也在10萬Nm3左右。

（2）煙氣中含HCl濃度高

燃煤電廠煙氣中一般含HCl濃度在50mg/Nm3左右，而垃圾焚燒煙氣中HCl濃度可高達(dá)1000mg/Nm3以上。

（3）煙氣中SO2濃度較低

燃煤電廠煙氣中SO2濃度由于煤質(zhì)的不同變化較大，高的可達(dá)上萬mg/Nm3，低的也有幾百mg/Nm3的，一般為幾千mg/Nm3；而垃圾焚燒煙氣中的SO2濃度一般在500mg/Nm3左右，總的來講，還算較低的。

（4）煙氣中含水量較高

燃煤電廠煙氣中一般含水蒸汽6%左右，即使是褐煤，煙氣中的水蒸汽含量也在14%以下，而垃圾焚燒煙氣中的水蒸汽含量在20%以上。

該項目的煙氣量較小，因此治理原材料的選擇可以更多，但購買治理原材料增加的運行費用有限；同時煙氣中的水蒸汽含量大，必須控制運行溫度，保證在酸露點溫度以上運行，以減少對設(shè)備和煙道等的腐蝕；由于含Cl-的溶液處理困難，因此含有大量HCl氣體的副產(chǎn)物最好是干態(tài)的。

3.2 現(xiàn)有煙氣脫酸工藝

現(xiàn)有的煙氣脫酸工藝很多，按照治理原材料的加入狀態(tài)和副產(chǎn)物的狀態(tài)，可分為干法、半干法和濕法3種。

（1）干法

治理需加入的原材料和副產(chǎn)物均為干態(tài)。如垃圾焚燒煙氣的治理原材料為干態(tài)的消石灰粉，副產(chǎn)物為部分已與煙氣中的HCl、SOx、HF等酸性氣體反應(yīng)后的干態(tài)消石灰混合物（主要成分有Ca（OH）2、CaCl2、CaSO3、CaF2等）。

（2）半干法

治理用原材料為濕態(tài)（水溶液或漿液），副產(chǎn)物為干態(tài)。如垃圾焚燒煙氣的治理用原材料為濕態(tài)的消石灰漿液，副產(chǎn)物與干法的副產(chǎn)物一致。

（3）濕法

治理用原材料和副產(chǎn)物的狀態(tài)均為濕態(tài)。如垃圾焚燒煙氣的治理用原材料為濕態(tài)的石灰石漿液，副產(chǎn)物為含亞硫酸鈣等成分的漿液。

3.3 現(xiàn)有垃圾焚燒煙氣脫酸工藝

相對于現(xiàn)有煙氣脫酸工藝，現(xiàn)有垃圾焚燒煙氣脫酸工藝也分為干法、半干法和濕法，分別說明如下：

3.3.1 垃圾焚燒煙氣干法脫酸工藝

（1）主要工藝流程（見圖1）

圖1 干法脫酸工藝流程

來自鍋爐省煤器180℃左右的原煙氣從煙氣降溫塔頂部進(jìn)入，同時從煙氣降溫塔頂部噴入霧化降溫水，與煙氣充分混合，使煙氣溫度極冷至155℃左右，從煙氣降溫塔的下部排出，經(jīng)煙道至袋式除塵器。粉狀消石灰和活性炭被噴射到煙氣降溫塔與袋式除塵器之間的煙道中，供噴射的粉狀消石灰和活性炭從其貯倉底部定量加入到以空氣為載體的流體中，從插在煙道內(nèi)的開口配管中噴出。

在煙道中發(fā)生消石灰和煙氣中酸性氣體的化學(xué)反應(yīng)，同時噴入的活性炭進(jìn)行吸附作用。隨后，煙氣被引入袋式除塵器內(nèi)，濾袋表面的濾餅層含有大量未反應(yīng)消石灰和活性炭，可高效率去除或吸附煙氣中的有害酸性氣體。煙氣由濾袋外側(cè)向內(nèi)側(cè)通過時被濾袋上的濾餅層所凈化，凈化后的煙氣通過濾袋支撐板上方的空間排出。

（2）技術(shù)特點

垃圾焚燒煙氣治理干法脫酸工藝具有煙氣干法脫硫工藝的基本特點，更有垃圾焚燒煙氣的獨特特點，主要體現(xiàn)在：1）裝置簡單，初投資低；2）無廢水產(chǎn)生，不需要配套廢水處理系統(tǒng)，但有飛灰產(chǎn)生，需要配套飛灰處理系統(tǒng)；3）要求的省煤器出口溫度較低，可增加部分發(fā)電量；4）除塵設(shè)備為袋除塵器，可穩(wěn)定地實現(xiàn)粉塵的超低排放要求；5）凈煙氣中的水蒸汽含量未飽和，煙囪沒有冒白煙現(xiàn)象，視覺效果好；6）脫酸效率相對較低，對較嚴(yán)格的排放要求難以實現(xiàn)；7）消石灰粉消耗高，運行費用高。

3.3.2 垃圾焚燒煙氣半干法脫酸工藝

（1）主要工藝流程（見圖2）

圖2 半干法脫酸工藝流程

半干法脫酸的工藝流程與干法類似，主要區(qū)別在于：1）進(jìn)系統(tǒng)的煙氣溫度比干法高，干法在180℃左右，而半干法在200℃左右；2）干法的降溫塔在此稱為吸收塔或脫酸塔，尺寸較大。進(jìn)干法降溫塔的噴的是水，有時為了脫酸效率也可噴稀鈉堿溶液，而半干法進(jìn)脫酸塔噴消石灰漿液，脫酸劑由此加入，反應(yīng)停留時間較長；3）副產(chǎn)物少部分從脫酸塔底部排出，大部分從袋除塵器的排灰口排出。

（2）技術(shù)特點

垃圾焚燒煙氣治理半干法脫酸工藝具有煙氣半干法脫硫工藝的基本特點，同時具有垃圾焚燒煙氣的獨特特點，主要體現(xiàn)在：1）裝置較干法復(fù)雜，但較濕法簡單，初投資居中；2）與干法一致，無廢水產(chǎn)生，不需要配套廢水處理系統(tǒng)，但有飛灰產(chǎn)生，需要配套飛灰處理系統(tǒng)；3）要求的省煤器出口煙氣溫度較高，使隨消石灰漿液帶入的水汽化后，煙氣平衡后的溫度仍在酸露點以上；4）除塵設(shè)備為袋除塵器，可穩(wěn)定地實現(xiàn)粉塵的超低排放要求；5）凈煙氣中的水蒸汽含量未飽和，煙囪沒有冒白煙現(xiàn)象；6）脫酸效率較干法高，一般可滿足較嚴(yán)格的排放要求；7）消石灰粉消耗較干法低，運行費用較干法高。

3.3.3 垃圾焚燒煙氣濕法脫酸工藝

由于垃圾焚燒煙氣的特性和排放要求的特殊，到目前為止，國內(nèi)外很少有垃圾焚燒煙氣使用濕法脫酸的工藝。

（1）主要工藝流程

采用濕法脫酸是為了保證凈化煙氣中的SO2濃度＜35mg/Nm3或更低，達(dá)到超潔凈排放的要求，而采用單一干法或半干法很難達(dá)到及長期保證達(dá)到這一指標(biāo)。

由于垃圾焚燒煙氣中的HCl濃度很高，采用濕法脫酸時為了控制循環(huán)液中的Cl-濃度，需要排放大量的廢水，增加了廢水處理的工作量，因此，一般在濕法洗滌之前，先采用干法或半干法除去煙氣中絕大部分的HCl。

由于垃圾焚燒發(fā)電廠一般建在城郊，離城市較近，視覺效果很重要，因此煙氣處理要加GGH，使從煙囪排出的煙氣不產(chǎn)生冒白煙現(xiàn)象。

（2）技術(shù)特點

1）裝置復(fù)雜，工藝流程長，初投資高；2）脫酸效率最高，可達(dá)到任何排放要求。如超潔凈排放、近零排放、燃?xì)廨啓C(jī)組排放、重點地區(qū)要求等；3）運行費用高，除了干法或半干法的運行費用外，還有濕法和GGH的運行費用；4）既有飛灰處理，也有廢水處理。

4 脫酸工藝選擇

通過以上現(xiàn)有煙氣脫酸工藝和現(xiàn)有垃圾焚燒煙氣脫酸工藝介紹，結(jié)合該項目的實際情況，新余項目中選擇的脫酸工藝為“半干法脫酸 + 干法輔助脫酸 + 活性炭噴射脫二英 + 袋除塵器除塵”。并且半干法配漿用水采用滲濾液處理后的濃水，使整個電廠無廢水外排。

在工程設(shè)計中，按照半干法的要求設(shè)計脫酸塔，在正常運行時，按照半干法運行。在試驗時，可按照干法試驗，從而獲得干法和半干法運行的第一手資料。在運行時，當(dāng)入口煙氣中污染物濃度較低時，也可采用干法運行，達(dá)到保護(hù)半干法中最重要的設(shè)備—高速旋轉(zhuǎn)霧化器的目的，從而減少高速旋轉(zhuǎn)霧化器的維護(hù)費用。

該裝置建成后，兩種工藝均可運行。因此下一步需要完成的任務(wù)是：通過這套裝置的試驗，獲得干法和半干法運行的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，包括脫酸效率、運行費用、脫酸劑的消耗等，使裝置在最佳性能下運行。

中圖分類號：X701

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1006-5377（2016）06-0026-04

Flue Gas De-acidification Technology of Refuse Incineration

XIE Guang-hui