生活垃圾焚燒煙氣凈化處理技術(shù)探討

孫晶晶(廈門(mén)市環(huán)境能源投資發(fā)展有限公司，福建 廈門(mén) 361000)

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)以及人民的生活水平不斷提高，人們?cè)谌粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的垃圾量日益增加，由此導(dǎo)致的環(huán)境污染問(wèn)題逐漸加劇[1]。垃圾焚燒能夠?qū)崿F(xiàn)垃圾減容、減量和資源循環(huán)利用，處理速度快，有效降低環(huán)境污染，節(jié)約土地資源[2]，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的雙贏，因此成為國(guó)內(nèi)主流的垃圾處理技術(shù)。

1 生活垃圾焚燒煙氣凈化處理的重要性

我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程正在逐步推進(jìn)，新世紀(jì)以來(lái)，城市人口增加迅速，城市生活垃圾的總量也不斷增加。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示[3]，我國(guó)每年城市垃圾清運(yùn)量已高達(dá)4億噸，垃圾處理問(wèn)題已成為制約我國(guó)城市和諧發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。就目前而言，我國(guó)的垃圾處理主要采用填埋或焚燒兩種方式，這種方式盡管能夠暫時(shí)減緩垃圾處理任務(wù)量，實(shí)際上使得許多1/4的城市土地被垃圾包圍，十分不利于城市民眾的身體健康。垃圾焚燒不僅能夠有效實(shí)現(xiàn)垃圾減容、減量，還能夠產(chǎn)生電力能源，這使得生活垃圾焚燒成為了生活垃圾處理的新趨勢(shì)[4]。然而焚燒的最大問(wèn)題在于可能給城市環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重影響，惡劣的空氣條件可能對(duì)城市民眾的身體健康造成威脅，這使得煙氣凈化成為了一項(xiàng)關(guān)鍵工作內(nèi)容。為了降低垃圾焚燒對(duì)城市空氣的污染，同時(shí)避免“鄰避效益”，國(guó)家、省、市相關(guān)部門(mén)有必要對(duì)城市垃圾焚燒廠的垃圾凈化處理技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保垃圾凈化處理無(wú)害化、符合相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 不同種類(lèi)煙氣污染物的控制與凈化工藝

2.1 酸性氣體凈化

生活垃圾焚燒廠的煙氣脫酸技術(shù)主要為干法、半干法和濕法三種。

(1)干法：干法凈化采用堿性的固態(tài)吸收劑與煙氣相交融，維持一定湍流度，進(jìn)而中和煙氣中的酸性氣體。這種凈化技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、維護(hù)簡(jiǎn)便、設(shè)備成本低、運(yùn)行費(fèi)用低和反應(yīng)產(chǎn)物易清理等優(yōu)點(diǎn)。但是該技術(shù)消耗藥劑量大、反應(yīng)速度慢、脫酸效率比濕法及半干法低很多，故在現(xiàn)有的生活垃圾焚燒廠很少單獨(dú)使用，基本將其布置在半干法工藝后面作為補(bǔ)充，對(duì)于提高酸性污染物的去除效率具有重要作用。

(2)半干法：半干法是干法與濕法優(yōu)勢(shì)結(jié)合的產(chǎn)物，吸收劑在液態(tài)與酸性氣體反應(yīng)，在干狀態(tài)下處理反應(yīng)產(chǎn)物，具有凈化率高、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，但該方法對(duì)于技術(shù)操作要求較高。半干法通過(guò)延長(zhǎng)煙氣停留時(shí)間，充分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高清污效率，且產(chǎn)物為固態(tài)，易清理。

(3)濕法：濕法技術(shù)需在吸收塔內(nèi)加入堿性吸附劑，使之與煙氣內(nèi)的酸性污染物發(fā)生反應(yīng)，降低氣體的污染程度[3]。濕法脫酸技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠、凈化效率高，但會(huì)產(chǎn)生大量的洗滌污水，且處理后煙氣溫度偏低，需要增加污水處理系統(tǒng)和煙氣再加熱系統(tǒng)，導(dǎo)致工藝流程復(fù)雜化、投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。因此，這一技術(shù)在現(xiàn)有的生活垃圾焚燒廠應(yīng)用廣泛性不高，但隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提升以及SCR系統(tǒng)的使用，濕法工藝的重要性將更加凸顯。

2.2 煙氣脫銷(xiāo)技術(shù)

垃圾焚燒煙氣中NOx控制技術(shù)，主要分為燃燒過(guò)程控制和燃燒后控制[3]。燃燒過(guò)程控制主要從風(fēng)量、氧量和爐膛溫度等方面控制NOx的生產(chǎn)，包括低NOx燃燒控制技術(shù)、煙氣再循環(huán)技術(shù)等；燃燒后控制主要是通過(guò)尿素或氨等帶氨基的還原劑把NOx轉(zhuǎn)化成氮?dú)夂退?，包括選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)、選擇性催化還原技術(shù)(SCR)等。

2.3 顆粒污染物凈化

袋式除塵器除了能截留煙氣中的顆粒物外，濾袋上的“濾餅”在煙氣通過(guò)時(shí)，未反應(yīng)完全的干粉可再次與酸性氣體反應(yīng)、吸附重金屬與二噁英，起到二次去除污染物的作用。該設(shè)備具有穩(wěn)定、強(qiáng)力的特點(diǎn)，能夠有效除塵，且其操作較為簡(jiǎn)便，能夠采取自動(dòng)化管控的方式，因此獲得了更加廣泛的運(yùn)用。

2.4 重金屬及二噁英去除

生活垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣中，重金屬顆粒種類(lèi)較多，同時(shí)含有微量二噁英，主要依托活性炭噴射系統(tǒng)跟袋式除塵器，將煙氣中的超細(xì)粉塵、重金屬物質(zhì)和二噁英一同吸附下來(lái)。活性炭+布袋工藝對(duì)汞、鎘、鉛的去除率可達(dá)90%，使得煙氣中的重金屬濃度符合國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 煙氣凈化處理技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

3.1 煙氣凈化工藝的發(fā)展歷程

第一階段：干法脫酸+靜電除塵工藝，如清水河垃圾焚燒廠等；第二階段：半干法+干法+活性炭+袋式除塵工藝，如江橋垃圾焚燒廠等；第三階段：SNCR+半干法+干法+活性炭+袋式除塵工藝，為目前執(zhí)行國(guó)標(biāo)的焚燒廠的主流工藝；

近幾年發(fā)展趨勢(shì)：(1)SNCR+半干法+干法+活性炭+袋式除塵+SCR工藝，如江南垃圾焚燒廠，青島二期項(xiàng)目等；(2)SNCR+干法+活性炭+袋式除塵+濕法+GGH工藝，如老港垃圾焚燒廠等；(3)SNCR+半干法+干法+活性炭+袋式除塵+SCR+濕法+GGH工藝，如光大九峰電廠、寧波鄞州垃圾焚燒廠等；(4)SNCR+半干法+干法+活性炭+袋式除塵+濕法+GGH+SGH+SCR工藝，如杭州臨江垃圾焚燒廠、廈門(mén)東部二期焚燒廠等。

3.2 煙氣凈化主流工藝改造建議

近年來(lái)，各地環(huán)保政策都在收緊，垃圾焚燒電廠紛紛開(kāi)展技術(shù)改造，且主要以降低NOx指標(biāo)為主要目的。基于煙氣凈化主流工藝的提標(biāo)改造建議如下：

(1)增加煙氣再循環(huán)風(fēng)工藝。煙氣再循環(huán)技術(shù)是將尾部煙氣回抽部分替代二次風(fēng)供入爐膛相應(yīng)部位，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是有效降低了該區(qū)域的溫度和氧氣濃度，能有效抑制NOx的生產(chǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，減少排煙量，提高熱效率。

缺點(diǎn)：會(huì)降低爐膛溫度，造成燃燒不完全，適合垃圾熱值高的焚燒爐。

(2)增加高分子脫銷(xiāo)工藝。高分子脫銷(xiāo)工藝是利用氣力輸送裝置將高分子脫銷(xiāo)劑(粉末或顆粒)噴入爐膛800～900℃區(qū)域，使氨基和高分子的化學(xué)鍵斷裂生成NH2-，釋放大量的氨基自由基，氨基與NOx反應(yīng)，達(dá)到脫銷(xiāo)的目的。該工藝可作為SNCR的補(bǔ)充工藝使用。

優(yōu)點(diǎn)：工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，改造時(shí)間短，藥劑運(yùn)輸、儲(chǔ)存安全方便，脫銷(xiāo)效率高。

缺點(diǎn)：運(yùn)行過(guò)程易堵塞；氨逃逸較高，技術(shù)不夠成熟、穩(wěn)定；市售藥劑質(zhì)量參差不齊，效果差別大。

(3)增加SCR工藝。SCR是在催化劑的作用下，在170～450℃溫度區(qū)間內(nèi)，還原劑將煙氣中的NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O。

優(yōu)點(diǎn)：SCR脫銷(xiāo)技術(shù)是目前脫硝效率最高、技術(shù)最為成熟、運(yùn)行最為可靠的一種煙氣脫銷(xiāo)工藝。

缺點(diǎn)：改造時(shí)間長(zhǎng)，占地面積大、投資成本高、運(yùn)營(yíng)成本大、經(jīng)濟(jì)性較差。

三種改造工藝情況對(duì)比如表1所示。

表1 三種改造工藝情況對(duì)比表

以上三種工藝各有所長(zhǎng)，選擇何種改造工藝取決于各地市的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)、焚燒廠可承受的投資及運(yùn)營(yíng)成本、廠部預(yù)留面積等因素。

3.3 未來(lái)主流煙氣處理工藝探討

隨著生態(tài)文明建設(shè)的進(jìn)一步推進(jìn)，各地環(huán)保部門(mén)為了改善環(huán)境狀況，相繼出臺(tái)比國(guó)標(biāo)更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)管也日趨常態(tài)化、嚴(yán)格化，國(guó)家也出臺(tái)相應(yīng)文件將環(huán)保達(dá)標(biāo)與可再生能源電價(jià)補(bǔ)貼掛鉤，促使煙氣凈化技術(shù)升級(jí)。

考慮到運(yùn)行可靠性、操作靈活性等因素，建議新建、擬建電廠采用“SNCR+半干法+干法+活性炭+袋式除塵工藝+濕法+SCR”或者“SNCR+半干法+干法+活性炭+袋式除塵工藝+SCR+濕法”的組合凈化處理工藝，這樣既能滿足當(dāng)前環(huán)保排放指標(biāo)的要求，也能滿足今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)的環(huán)保超低排放升級(jí)的要求，還能保證在異常工況下，有備用系統(tǒng)能運(yùn)行。

上述兩種工藝，選擇濕法在前還是SCR在前，主要由各地的政策及擬定的催化劑溫度來(lái)決定。兩者優(yōu)缺點(diǎn)比較如下：

(1)SCR前置對(duì)運(yùn)行管理要求比較高，一是需特別注意前端脫硫系統(tǒng)的效果，SO2要控制的盡量低，避免催化劑出現(xiàn)硫氨中毒；二是要特別注意粉塵的控制，嚴(yán)防濾袋破損：粉塵中含有的重金屬和堿金屬對(duì)催化劑的影響是非常致命的，會(huì)大大縮短催化劑的使用壽命。

SCR前置的優(yōu)點(diǎn)：前段SNCR出來(lái)的逃逸氨，可以進(jìn)入SCR進(jìn)一步脫除，SCR出來(lái)的逃逸氨，可以經(jīng)過(guò)濕法洗滌去除，氨逃逸控制比較好。

(2)濕法前置對(duì)運(yùn)行管理要求相對(duì)寬松，一是如果前端脫酸系統(tǒng)運(yùn)行效果不理想，濕法會(huì)進(jìn)一步脫除酸性氣體，保證脫酸效果；二是如果濾袋出現(xiàn)破損，濕法能起到洗滌粉塵的作用，對(duì)后端催化劑的穩(wěn)定運(yùn)行非常有利。

濕法前置的缺點(diǎn)：如果前端噴氨量過(guò)大，會(huì)造成廢水中含有銨鹽結(jié)晶，較難處理，因此需特別注意前端氨逃逸的控制。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在生活垃圾焚燒煙氣處理過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員不僅需掌握優(yōu)秀的傳統(tǒng)技術(shù)，還應(yīng)積極提煉、改進(jìn)傳統(tǒng)技術(shù)，根據(jù)煙氣處理實(shí)際效果不斷優(yōu)化技術(shù)方案，提高煙氣凈化水平，確保所煙氣排放滿足現(xiàn)代化環(huán)境需求，為我國(guó)的綠色環(huán)保事業(yè)貢獻(xiàn)力量。