生活垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)探究

文_劉先榮 廣州環(huán)保投資集團(tuán)有限公司

相比于生活垃圾填埋、裂解和堆肥等技術(shù)，焚燒處理由于其技術(shù)先進(jìn)、污染排放控制嚴(yán)格、占地少、能源可以回收等優(yōu)點(diǎn)成為許多地方的首選。但由于生活垃圾成分復(fù)雜，焚燒所產(chǎn)生的煙氣中含有NOx、HCl、SO2等多種酸性氣體、多種重金屬以及二噁英等，這些物質(zhì)隨煙氣大量排放到大氣中對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害，對(duì)周圍居民健康問(wèn)題產(chǎn)生威脅，故需要對(duì)其進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)之后再排放。選擇合適的煙氣處理技術(shù)是有效控制焚燒電廠煙氣污染問(wèn)題的關(guān)鍵，文中以實(shí)際工程應(yīng)用為例對(duì)生活垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣治理工藝具體流程及效果進(jìn)行探討，以期尋求一種經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益雙贏的煙氣治理組合工藝。

1 煙氣凈化處理技術(shù)

煙氣處理系統(tǒng)一般包括脫硝裝置、脫硫系統(tǒng)以及重金屬去除裝置等，本項(xiàng)目為了煙氣達(dá)標(biāo)排放，主要采用“SNCR+半干法脫酸＋煙道活性炭噴射+濕法脫酸”的組合式煙氣凈化工藝對(duì)煙氣中酸性氣體、重金屬及二噁英等幾種主要污染物進(jìn)行去除。

每臺(tái)鍋爐配置1套煙氣凈化系統(tǒng)，凈化系統(tǒng)布置在余熱鍋爐后方。余熱鍋爐出口依次布置旋轉(zhuǎn)式噴霧反應(yīng)塔、活性炭噴射系統(tǒng)、布袋除塵器、濕式洗滌塔，具體工藝流程圖如圖1所示。

圖1 生活垃圾焚燒廠煙氣治理工藝流程圖

1.1 脫氮

本項(xiàng)目聯(lián)合SNCR和SCR工藝對(duì)煙氣中的NOx進(jìn)行去除。

SNCR即為選擇性非催化還原法，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的NOx脫除技術(shù)。SNCR方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要催化劑、設(shè)備簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是反應(yīng)條件較苛刻，實(shí)際脫氮率僅能達(dá)到 30%～50%，反應(yīng)率低將導(dǎo)致氨逃逸。

當(dāng)采用氨水作為還原劑，反應(yīng)可達(dá)到的效率主要依賴于反應(yīng)溫度，最佳反應(yīng)溫度取決于所處理煙氣的成分。高氧氣含量煙氣的最佳反應(yīng)溫度將大大低于低氧氣含量的煙氣。

SCR為選擇性催化還原法，相比SNCR技術(shù)，反應(yīng)中有催化劑的參與，反應(yīng)溫度更低。SCR系統(tǒng)則位于煙氣加熱器之后，此時(shí)煙氣溫度處于300～400℃范圍內(nèi)。煙氣在低溫催化脫氮反應(yīng)器內(nèi)，與噴入的稀釋氨水（脫硝劑）混合，在催化劑的作用下NOx被還原為氮?dú)夂退?，NOx去除效率可達(dá)到80%以上。

經(jīng)SCR反應(yīng)器脫氮后的煙氣通過(guò)GGH降溫后，在引風(fēng)機(jī)作用下通過(guò)煙囪排入大氣。

1.2 半干法+濕法脫酸

半干法脫酸工藝是以石灰加水消化的漿液，經(jīng)霧化器霧化噴入反應(yīng)器與酸性氣體反應(yīng)。

半干法脫酸系統(tǒng)是布置在煙氣凈化間內(nèi)第一個(gè)接受鍋爐出口煙氣的凈化系統(tǒng)。半干法脫酸系統(tǒng)主要包括：石灰漿制備系統(tǒng)、半干式脫酸塔、旋轉(zhuǎn)霧化器及控制系統(tǒng)等。工藝流程如下：由石灰漿制備系統(tǒng)輸送過(guò)來(lái)的石灰漿（濃度約15%）在噴霧器內(nèi)進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)噴霧以極細(xì)的霧狀（40～50μm）噴入煙氣中，同時(shí)向煙氣噴入調(diào)溫水，控制脫酸塔煙氣出口溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)，在一系列的化學(xué)反應(yīng)后，去除煙氣中絕大多數(shù)的酸性氣體。

濕式洗滌塔設(shè)置在袋式除塵器之后、SCR系統(tǒng)之前，以進(jìn)一步脫除煙氣中的酸性氣體及冷卻煙氣，使煙氣中的部分水分凝結(jié)出來(lái)。

濕式洗滌塔脫酸系統(tǒng)由濕式洗滌塔、循環(huán)水（液）噴射系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水（液）系統(tǒng)、NaOH儲(chǔ)存與制備系統(tǒng)等組成。

濕式洗滌塔分為冷卻部和吸收減濕部。煙氣首先進(jìn)入冷卻部。在冷卻部中，通過(guò)從冷卻部上方向煙氣中噴入冷卻液，把煙氣溫度冷卻到60～70℃，同時(shí)，冷卻液吸收煙氣中的HCl和SO2等酸性氣體。

在吸收減濕部中，吸收液（含1%～2%NaOH溶液）經(jīng)霧化器霧化從吸收減濕部上方向煙氣中噴入，并均勻地經(jīng)過(guò)填充層與煙氣充分接觸反應(yīng)，進(jìn)一步去除HCl和SO2等酸性氣體。反應(yīng)后的吸收液從吸收減濕部下部排入減濕水槽。

1.3 活性炭噴射吸附二噁英及重金屬

二噁英類由于難溶于水卻很容易溶解于脂肪而在生物體內(nèi)積累，并難以排出，生物降解能力差；具有很低的蒸汽壓，使該物質(zhì)在一般環(huán)境溫度下不容易從表面揮發(fā)；在700℃下具有熱穩(wěn)定性，高于此溫度即開始分解。

由于垃圾焚燒尾氣中通常含有一定濃度的二噁英和重金屬，在煙氣進(jìn)入袋式除塵器前，向煙道內(nèi)噴入活性炭粉末，進(jìn)入除塵器后這些活性炭粉末同樣被截留在布袋表面，當(dāng)煙氣通過(guò)布袋時(shí)，煙氣中二噁英和重金屬被活性炭吸附而得到凈化。

本項(xiàng)目活性炭?jī)?chǔ)存及噴射系統(tǒng)包括：活性炭倉(cāng)、活性炭起吊裝置、氣力輸送分配器、噴射風(fēng)機(jī)、噴射管路及控制系統(tǒng)等。活性炭通過(guò)倉(cāng)底出口進(jìn)入螺旋給料機(jī)，通過(guò)活性炭給料機(jī)與活性炭注入風(fēng)機(jī)輸送到煙道中，以去除煙氣中的二噁英和重金屬，活性炭注入點(diǎn)設(shè)在脫酸反應(yīng)器與布袋除塵器之間的連接煙道，螺旋給料機(jī)采用變頻控制，可根據(jù)運(yùn)行情況調(diào)節(jié)加入活性炭的量。

工藝流程如下：活性炭?jī)?chǔ)存在活性炭?jī)?chǔ)倉(cāng)中，通過(guò)圓盤給料機(jī)定量給料，經(jīng)噴射風(fēng)機(jī)輸送到煙道中。通過(guò)控制布袋除塵器入口溫度為150℃，使有害有機(jī)污染物凝結(jié)于飛灰上，附著有活性炭的布袋除塵器在集塵的同時(shí)也把這些有機(jī)物去除。活性炭倉(cāng)的容量滿足3條煙氣凈化線正常運(yùn)行7天的活性炭用量。

2 煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

2.1 煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)

環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)方法采用最大濃度占標(biāo)率及超標(biāo)率分析法，各監(jiān)測(cè)因子的現(xiàn)狀質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表 1 各監(jiān)測(cè)因子現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

2.2 環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果

本次監(jiān)測(cè)針對(duì)項(xiàng)目選址在評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)布設(shè)7個(gè)環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括常規(guī)指標(biāo)（SO2、NOx）、煙氣特征污染物指標(biāo)（HCl、Cd、Pb、Hg、二噁英）。其中，二噁英類監(jiān)測(cè)布點(diǎn)根據(jù)有關(guān)要求分別在廠址全年主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)向、廠區(qū)和廠址全年主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向最近敏感點(diǎn)及污染物最大落地濃度點(diǎn)附近各設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)指標(biāo)情況如表2所示。

表2 常規(guī)監(jiān)測(cè)指標(biāo)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果及分析表

由表2的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可以看出，監(jiān)測(cè)期間本項(xiàng)目大氣評(píng)價(jià)范圍內(nèi)：

半干法+濕法脫酸效果良好，SO2和HCl檢測(cè)數(shù)值均處在標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)，未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。其中，SO2的1h和24h濃度范圍分別為＜0.007～0.044 mg/m3和＜0.004～0.020mg/m3，最大濃度占標(biāo)率僅為13.3%；HCl監(jiān)測(cè)到的濃度范圍為＜0.003～0.023mg/m3，最大濃度占標(biāo)率為46.0%。

SNCR結(jié)合SCR工藝對(duì)于煙氣中的NOx的脫除效果良好，NOx的1h和24h濃度范圍分別為＜0.015～0.064mg/m3和＜0.006～0.051mg/m3，最大濃度占標(biāo)率為51%，未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。

對(duì)于煙氣中的Hg、Pb、Cd等重金屬及二噁英，活性炭噴射吸附技術(shù)控制效果優(yōu)良。Hg元素經(jīng)過(guò)活性炭吸附之后濃度降低到檢測(cè)限度以下；Pb元素24h平均濃度范圍為＜0.003～0.021μg/m3，最大濃度占標(biāo)率為2.1%，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限值；Cd元素在煙氣中24h濃度范圍為0.00034～0.00651 μg/m3，最大濃度占標(biāo)率為46.5%，也未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象；二噁英的24h濃度范圍 0.433～0.613 pg-TEQ/m3，最大濃度占標(biāo)率為37.2%，超標(biāo)率為0，也處在標(biāo)準(zhǔn)限值之內(nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)于垃圾焚燒發(fā)電廠所產(chǎn)生的酸性氣體、二噁英和重金屬等主要污染物，本項(xiàng)目現(xiàn)有的煙氣處理技術(shù)已經(jīng)可以對(duì)其進(jìn)行有效控制：

（1）為確保NOx的達(dá)標(biāo)排放，本項(xiàng)目采用SNCR技術(shù)聯(lián)合SCR技術(shù)對(duì)煙氣中的NOx進(jìn)行脫除，研究結(jié)果表明經(jīng)過(guò)脫氮處理之后，所有環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)的NOx濃度均處于標(biāo)準(zhǔn)限值以下。

（2）半干法結(jié)合濕法煙氣脫酸，可以有效降低煙氣中的SO2、HCl等酸性氣體，降低煙氣排放對(duì)于周圍大氣質(zhì)量的影響，其24h濃度最大占標(biāo)率為51.0%，未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。

（3）本項(xiàng)目還采用噴入活性炭吸附。將活性炭吹入濾袋過(guò)濾器的煙氣管線上游， 煙氣中的氣態(tài)重金屬及重金屬顆粒被活性炭捕捉下來(lái)，最后由布袋除塵器將活性炭粒子收集下來(lái)，以達(dá)到去除煙氣中重金屬的效果。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，廠區(qū)周圍大氣環(huán)境中Hg、Pb、Cd的濃度均得到了有效的控制。

（4）二噁英由于其生物毒性，需要對(duì)其進(jìn)行治理。對(duì)于煙氣中的二噁英，本項(xiàng)目也采用了活性炭吸附的煙氣處理系統(tǒng)，二噁英的24h濃度較低，最大濃度占標(biāo)率為37.2%，表明現(xiàn)有的煙氣處理技術(shù)對(duì)于二噁英治理效果良好。