城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術及煙氣處理

（惠州綠色動力再生能源有限公司，廣東 惠州 516269）

0 引言

近些年，我國城市化進程不斷加快，相應的城市生活垃圾也在不斷增加，城市生活垃圾的增加不僅對城市化發(fā)展產生了一定的影響，同時也造成了城市的環(huán)境污染。隨著環(huán)境保護標準的不斷提高，許多生活垃圾填埋場已經(jīng)不符合環(huán)保標準，現(xiàn)階段，已經(jīng)很難再找出合適的城市垃圾填埋場。并且隨著城市垃圾中的可燃物物體逐漸增多，垃圾的熱值越來越高，這使得城市生活垃圾焚燒技術成為新的發(fā)展趨勢。根據(jù)國務院辦公廳和國家發(fā)改委公布的《關于完善城市垃圾發(fā)電價格政策的通知》以及《十二五全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設施建設的規(guī)劃》等相關政策，我國很多城市開始建設城市垃圾焚燒發(fā)電廠，垃圾焚燒發(fā)電技術在我國開始迅速發(fā)展起來，但是在垃圾焚燒過程中會產生大量的污染物質，如何處理城市生活垃圾焚燒發(fā)電產生煙氣污染，以及完善城市生活垃圾焚燒發(fā)電工藝成為該文分析研究的主題。

1 生活垃圾焚燒發(fā)電技術分析

1.1 生活垃圾焚燒發(fā)電原理

生活垃圾焚燒發(fā)電的基本原理是把生活垃圾進行分類整理后，放到焚燒爐中進行焚燒，在焚燒過程中會產生較高的熱能，并通過余熱鍋爐進行轉化，在轉化成蒸汽能量之后，進入到汽輪發(fā)電機，帶動渦輪機運行，從而產生需要的電能。

1.2 生活垃圾焚燒發(fā)電工藝過程

生活垃圾一般在垃圾貯坑中放一個星期左右就可以除去10%左右的滲濾液，由于垃圾中的水分一般每降低1%，垃圾的熱能就會增長100 kJ/kg，因此，可以通過一些工藝提高垃圾的熱能。在生活垃圾焚燒處理的過程中，需要把生活垃圾運送到焚燒爐中，在焚燒爐中對生活垃圾進行高溫焚燒處理。第一煙道一般都會進行脫硝系統(tǒng)，通過投放尿素或者是氨液來控制NOX。之后焚燒的煙氣會進入余熱鍋爐中并產生大量的蒸汽，然后這些蒸汽會通過汽輪發(fā)電機組推動渦輪轉動，使發(fā)電機產生動力形成電能。這些生活垃圾產生的電能除了可以用于發(fā)電廠用電之外，剩余的電量還可以介入到電網(wǎng)系統(tǒng)中，供人們生產和生活使用。

在生活垃圾焚燒發(fā)電的過程中會產生爐渣，爐渣通過焚燒爐的底部進入排渣機中，冷卻之后被排放到專門的坑中，之后在運輸?shù)綄ｉT的地方進統(tǒng)一的處理；生活垃圾焚燒過程中產生的煙氣被凈化，達到排放標準后排放到空氣中。飛灰會在焚燒廠內進行固化處理，然后再進行填埋，而其他產生的廢棄物會放到焚燒爐內進行焚燒處理。

2 焚燒煙氣污染物控制標準

2.1 焚燒煙氣污染物煙氣形成機理

生活垃圾焚燒煙氣污染物中主要的有害物質包括酸性氣體、煙塵、重金屬以及二噁英等。另外還會產生一些未焚燒完全的顆粒物等。酸性氣體一般包括氯化物、硫氧化物、氨氧化物以及氟化物等；重金屬主要有汞、鉛、鎘、錳等單質；殘余的有機物質主要是指未焚燒完全的有機物質和焚燒過程中反應生成的物質。煙氣中的顆粒物具有非常高的沖擊性，其他廢棄物也具有一定的水解性，另外，煙氣一般在比較低溫、潮濕的環(huán)境下會黏結和結塊；此外煙氣中的含油物質還會造成濾料的堵塞，對清灰工作也會產生一定的影響。

煙塵主要是由焚燒爐中的微小顆粒物質隨溫度的升高而上升，通過煙囪排放出去，成為煙塵，一般來說煙塵顆粒的直徑在10 μm~200 μm，并且還會夾雜一些重金屬和有機物質。

酸性氣體大多是生活垃圾中的一些物質在高溫焚燒過程中和其他物質發(fā)生化學反應產生的酸性氣體。

重金屬主要是在高溫焚燒過程中通過分解，釋放出來物質中的重金屬元素，并且在轉變成氣態(tài)物質，隨著煙氣中的顆粒物被排放出來。

有機物質主要是指苯并二噁英及呋喃；二噁英物質是一種高致癌物，他不溶于水，但是溶于脂肪，具有很強的穩(wěn)定性，毒性非常強，一旦進入到人們的身體中就很難被排查出來。

惡臭，在城市生活垃圾中大部分是廚房垃圾和果皮垃圾，這些垃圾在堆放、發(fā)酵之后的氧氣含量降低，并產生硝酸鹽和硫酸鹽，之后在厭氧的作用下，發(fā)生化學反應，形成甲硫醇、三甲胺以及H2S、NH3和甲硫醚等具有一些惡臭氣味的氣體。

飛灰，在生活垃圾被焚燒的過程中產生的中國金屬和二噁英在被凈化處理之后形成飛灰，并且飛灰也是一種比較危險的廢棄物，其不能和爐渣一起進行處理。飛灰中含有重金屬元素，另外還有Cl 和Na、K 等物質。在發(fā)生化學反應之后形成CaSO4、Ca2Al2SiO7等。

2.2 污染物控制標準

我國垃圾焚燒煙氣污染物排放標準，見表1。

表1 生活垃圾焚燒污染排放標準（單位：mg/m3）

根據(jù)我國城市垃圾填埋污染控制標準的相關規(guī)定，生活垃圾焚燒產生的飛灰在經(jīng)過穩(wěn)定化處理之后，具有一定的排放標準，首先，飛灰中水的含量要低于30%；其次，二噁英的含量也要低于3 μgTEQ/kg；另外，根據(jù)HJ/T300 制備的浸出液中危害成分的濃度要低于相關的標準。

3 焚燒煙氣污染物處理技術選擇

3.1 焚燒煙氣除塵工藝

為了減少生活垃圾焚燒發(fā)電工藝中煙氣中粉塵等有害物質的排放，需要將煙氣中的顆粒物從煙氣中分離出來，因此在安裝除煙裝置時需要把慣性力、重力以及擴散附著力和離心力燈光作為除塵的作用力，并在除塵裝置中加以利用，例如靜電除塵器和布袋除塵器等。

靜電除塵器主要是通過高壓負極放電產生電暈，將煙氣中帶有負荷電的顆粒物從煙氣中分離出來的一種設備。

布袋除塵器主要是通過過濾袋把煙氣中含有的塵氣進行過濾、篩選，把塵氣體和煙氣分離開來，并讓除塵器氣體附著在過濾袋上，然后再通過噴吹等方式進行清除。這種方式的除塵效率比較高，使用和維護都比較方便；布袋除塵器與靜電除塵器相比可以把煙氣中的小顆粒煙塵和二噁英去除得更干凈。

3.2 焚燒煙氣凈化工藝組合

現(xiàn)階段，我國針對垃圾焚燒發(fā)電產生的煙氣處理工藝組合有3 種方式。1）濕式反應塔結合袋式除塵器。2）半干式反應塔和袋式除塵器的結合使用。3）干式反應塔和袋式除塵器方式。這3 種煙氣處理的優(yōu)勢各有不同，具體見表2。

表2 3 種煙氣處理組合方式優(yōu)勢對比情況（單位：mg/Nm3）

從表2 中可以發(fā)現(xiàn)，濕式反應塔+袋式除塵器方法所產生的二次廢水和污泥量相比較于其他2 種比較高，并且初次投入的費用和每年運行所產生的費用相對于其他2 種方式要高一些，所以，濕式反應塔+袋式除塵器的方法使用工藝選擇的會相對較少一些。

半干式反應塔+袋式除塵器方法與干式反應塔+袋式除塵器相比，半干式反應塔+袋式除塵器方法除酸的效率在干式反應塔方法和濕式反應塔方法之間，并且每年運行費用也比較低，技術相對比較成熟，所以半干式反應塔+袋式除塵器方式比較適合城市生活垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)中的煙氣處理技術。

4 結語

隨著我國國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市化進程的不斷加快，城市中的生活垃圾問題成為影響城市化建設的重要阻礙，原來的垃圾填埋方式不僅會對土地產生大量的污染，同時還會對地下水產生污染，而焚燒發(fā)電作為可再生資源項目開始被各個城市采納。生活垃圾的高溫焚燒發(fā)電，雖然可以實現(xiàn)垃圾再利用，但是生活垃圾在焚燒的過程中也產生了大量的有害廢棄物質，例如酸性氣體，粉塵、顆粒物、以及飛灰、重金屬等有害物質。所以，針對城市生活垃圾焚燒發(fā)電工藝，選擇合適的措施進行煙氣處理成為社會重點關注和研究的問題，因此，該文針對這一問題進行了分析和討論，以期可以實現(xiàn)我國城市生活垃圾焚燒發(fā)電的無公害處理。