基于某垃圾發(fā)電廠煙氣凈化技術(shù)研究

(中節(jié)能(肥西)環(huán)保能源有限公司，合肥 231241)

0 引 言

現(xiàn)階段，垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)仍是我國(guó)在垃圾處理方面的最優(yōu)解決方案，其對(duì)于我國(guó)垃圾的減量化、環(huán)?；蜔o(wú)害化處理起到了關(guān)鍵作用[1]。垃圾焚燒對(duì)于難以分解的垃圾實(shí)現(xiàn)了真正意義上的減量化處理，部分垃圾處理后可達(dá)到減容百分之九十，減重百分之八十的良好效果，處理完成之后的殘?jiān)梢宰鳛榻ㄖ牧线M(jìn)行二次利用。而且，垃圾焚燒發(fā)電廠一般廠房面積較小，節(jié)省了大量的土地資源，可謂優(yōu)點(diǎn)眾多。但是在垃圾焚燒過(guò)程中，極容易產(chǎn)生大量的硫氧化物、氮氧化物等酸性氣體，以及重金屬、有機(jī)劇毒污染物二噁英等危害性氣體，嚴(yán)重的危害了環(huán)境與人體安全，極大的制約了我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電事業(yè)的發(fā)展[2]。對(duì)此，我國(guó)關(guān)于垃圾焚燒發(fā)電污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)也愈發(fā)嚴(yán)格，但由于我國(guó)目前的垃圾分類情況以及制造工藝水平的限制，使得我國(guó)的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)與歐盟的排放標(biāo)準(zhǔn)還存在著一定的差距。但是，根據(jù)垃圾種類因地制宜的選擇好爐型爐排，針對(duì)煙氣中各項(xiàng)污染物的濃度對(duì)應(yīng)的選擇好處理技術(shù)，垃圾焚燒發(fā)電廠在平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)依然可以達(dá)到歐盟的排放標(biāo)準(zhǔn)，本文正是在此基礎(chǔ)上，結(jié)合某垃圾發(fā)電廠煙氣凈化技術(shù)，探討了各型污染物的治理手段，為國(guó)內(nèi)垃圾發(fā)電廠的選型制造提供了一定的參考。

1 垃圾發(fā)電煙氣污染物的類型及治理

1.1 酸性氣體及其防治

酸性氣體的來(lái)源非常廣泛，常見的酸性氣體例如氮氧化物，主要源于焚燒垃圾中含有氮元素的化合物在高溫下進(jìn)行了氧化分解，與此同時(shí)還有一部分氮氧化物源于空氣中的氮?dú)夂脱鯕庠谝欢ǖ臏囟葪l件下進(jìn)行了氧化反應(yīng)[3]。關(guān)于氮氧化物的防治，根據(jù)其來(lái)源，可以從兩個(gè)角度入手，首先根據(jù)氮氧化物的生成條件，即達(dá)到其氧化溫度，同時(shí)有充足的的氧氣作為氧化劑，因此可以通過(guò)控制其燃燒過(guò)程達(dá)到防治效果，一方面控制其燃燒溫度，保證其溫度達(dá)不到氧化反應(yīng)溫度(1 200 ℃)，一方面可以減少高溫區(qū)域的氧氣濃度抑制其反應(yīng)。此種防治手段可以將氮氧化物濃度控制在250～300 mg/Nm3，遠(yuǎn)達(dá)不到歐盟的排放標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)于超標(biāo)的濃度要采用相應(yīng)的脫氮設(shè)施。該垃圾焚燒發(fā)電廠結(jié)合自身垃圾燃料中含氮化合物的量，考慮自身發(fā)電與運(yùn)行成本，采用選擇性非催化還原法與選擇性催化還原技術(shù)相結(jié)合方式，即SNCR+SCR(尿素作為還原劑)技術(shù)進(jìn)行煙氣處理，使用尿素作為還原劑，最終氮氧化物濃度控制在了100 mg/Nm3以下。

酸性氣體中的硫氧化物則主要來(lái)源于含硫橡膠在高溫時(shí)與氧氣反生的氧化反應(yīng)，還有部分氯化氫等酸性有害氣體則來(lái)源于塑料以及含氯化物的無(wú)機(jī)廢料等在高溫下分解。通常采用的煙氣脫硫方法有干式、半干式和濕式三種?？紤]到濕法脫硫雖然有較高的脫硫效率，但是還需要進(jìn)行煙氣再熱去除白煙，產(chǎn)生的酸性廢水也需要進(jìn)行二次處理，設(shè)備復(fù)雜，成本較高。同時(shí)該垃圾焚燒發(fā)電廠出口處的硫氧化物濃度在436～539 mg/Nm3之間，為了采用較低的成本達(dá)到較高的脫硫效率，該垃圾焚燒發(fā)電廠采用半干法+干法(NaHCO3)脫硫的技術(shù)手段。

1.2 煙塵及其防治

煙塵的來(lái)源較為廣泛，例如可燃物燃燒后生成的酸性氣體，在處理之后生成部分細(xì)小反應(yīng)物隨煙氣離開，還有一些完成吸附工作后脫落的活性碳粉，以及部分燃燒不充分或根本不燃燒的細(xì)小顆粒等均會(huì)形成煙塵[4]?？紤]到靜電除塵可以導(dǎo)致二噁英等有機(jī)劇毒污染物的產(chǎn)生，且煙塵粒徑普遍較大，故而該垃圾焚燒發(fā)電廠采用布袋除塵的方式進(jìn)行煙塵防治，其脫除效率可達(dá)99.9%以上。

1.3 重金屬及其防治

重金屬是垃圾焚燒發(fā)電廠中危害性較大的一類污染物，隨著生活水平的提高，垃圾分類工作的不完善，大量的廢棄電池、燈管、線路板等電器制品以及部分建材中的涂料等垃圾被送入焚燒爐中，這些垃圾中含有大量的重金屬化合物，毒性極強(qiáng)，而且性質(zhì)復(fù)雜，有的揮發(fā)性較強(qiáng)(例如Pb、Cd、Hg等)可隨煙氣排放，有的揮發(fā)性較差形成金屬氧化物，隨著鍋爐爐渣排出。防治的重點(diǎn)便是揮發(fā)性較強(qiáng)的重金屬，在除塵器中，一些氣態(tài)的重金屬可以通過(guò)除塵器冷卻降溫，變?yōu)橐簯B(tài)或者固態(tài)顆粒進(jìn)行捕集，為了提高捕集效率，同時(shí)捕獲一些尚未在除塵器中被捕獲的高揮發(fā)性重金屬，該垃圾焚燒發(fā)電廠采用袋式除塵器+活性炭吸附的手段對(duì)重金屬進(jìn)行防止。

1.4 二噁英類物質(zhì)及其防治

二噁英是垃圾發(fā)電廠中最難處理的一類有機(jī)劇毒化合物，主要分為兩類，即氯化二苯二噁英(PCDDs)和氯化二苯呋喃(PCDF)，目前尚未有明確的生成機(jī)理，具有毒性高、粒徑小、難處理的特點(diǎn)[5]。對(duì)于二噁英的防止，該垃圾焚燒發(fā)電廠采用“3T+E”的技術(shù)手段從源頭進(jìn)行控制，“3T”指的是加強(qiáng)爐內(nèi)湍動(dòng)(Turbulence)，使煙氣在850～9 590 ℃的高溫(Temperature)下的停留時(shí)間(Time)保持2 s以上，“E”指的是控制剩余空氣量(Excess Air)。同時(shí)，對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生的二噁英，則采用袋式除塵器+活性炭吸附的手段對(duì)其進(jìn)行吸附處理。最終，二噁英的脫出效率可達(dá)99.99%。

2 防治效果

該垃圾焚燒發(fā)電廠目前采用4臺(tái)日處理垃圾500 t的爐排焚燒爐，4臺(tái)余熱鍋爐，2臺(tái)22 MW凝汽式汽輪機(jī)及2臺(tái)25 MW的發(fā)電機(jī)，蒸汽全部用于發(fā)電，廠發(fā)電量除自用電外，富余電量送外網(wǎng)銷售。經(jīng)過(guò)“SNCR(尿素作為還原劑)+半干法+干法(NaHCO3)+活性炭吸附+袋式除塵器+SCR(尿素作為還原劑)”相組合的煙氣凈化工藝進(jìn)行處理之后，對(duì)其尾部煙氣進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果與歐盟的 EU2000/76/EC及我國(guó)《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18485-2014)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果見表1，對(duì)比結(jié)果表明，該垃圾焚燒發(fā)電廠完全滿足歐盟標(biāo)準(zhǔn)，部分排放值甚至遠(yuǎn)優(yōu)于歐盟標(biāo)準(zhǔn)。

表1煙氣排放值對(duì)比表

3 結(jié)束語(yǔ)

某垃圾焚燒發(fā)電廠排放煙氣的污染物主要有四大類，即煙塵、酸性氣體、重金屬與二噁英等有機(jī)劇毒物。根據(jù)其不同的尾部煙氣排放量與對(duì)應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，靈活的采用了不同的技術(shù)手段進(jìn)行了煙氣凈化處理，最終選取了“SNCR(尿素作為還原劑)+半干法+干法(NaHCO3)+活性炭吸附+袋式除塵器+SCR(尿素作為還原劑)”相組合的煙氣凈化工藝，使其尾部煙氣排放水平達(dá)到了歐盟標(biāo)準(zhǔn)，部分煙氣排放甚至優(yōu)于歐盟標(biāo)準(zhǔn)，為國(guó)內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電廠的設(shè)計(jì)選型提供了有益參考。