生活垃圾焚燒項(xiàng)目廢氣污染防治措施探究

汪澤鑫

江蘇新銳環(huán)境咨詢有限公司，中國·江蘇 蘇州 215000

1 引言

生活垃圾焚燒處理方法具有處理效率高、占地面積小且能夠?qū)崮苤匦吕玫忍攸c(diǎn)，近年來在各地得到了大范圍地推廣。然而，生活垃圾貯存和焚燒排放的廢氣，也存在二次污染問題如二英和惡臭等污染物具有強(qiáng)烈的刺激性和毒性，廢氣污染物如果不能得到有效的處理，將對周邊生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響[1]。

2 焚燒廢氣處理工藝

垃圾焚燒就是在800～1000℃的焚燒爐里，利用垃圾的可燃成分與空氣中的氧進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)，放出熱量，并轉(zhuǎn)化成為高溫的燃燒氣體和固體殘?jiān)Ｈ紵龤怏w中除了無害的二氧化碳及水蒸汽外，還含有許多污染物質(zhì)，必須加以適當(dāng)?shù)奶幚?，以免造成二次污染，雖然應(yīng)用于焚燒系統(tǒng)的尾氣處理設(shè)備與一般空氣污染防治設(shè)施相同，但是焚燒垃圾產(chǎn)生的尾氣及污染物具有特殊的性質(zhì)，因此需用專門的系統(tǒng)進(jìn)行處理，以達(dá)標(biāo)排放。

城市生活垃圾中含有大量的塑料、橡膠、合成纖維類的高分子材料，普遍存在含氯的物質(zhì)，這為二英的產(chǎn)生提供了先決條件。因此生活垃圾焚燒處理過程中，如果選擇的工藝技術(shù)不當(dāng)，操作不當(dāng)，有可能造成大氣、水源和土壤的污染，本項(xiàng)目的污染控制設(shè)備采用“SNCR（爐內(nèi)）+半干法+干法+活性炭噴射+布袋”搭配的方式，從減少爐內(nèi)形成、避免爐外低溫再合成兩方面入手減少二英的產(chǎn)生。首先，焚燒爐燃燒室保持足夠的燃燒溫度及氣體停留時間，確保廢氣中具有適當(dāng)?shù)难鹾?，達(dá)到分解破壞垃圾內(nèi)含有二英類。其次，避免二英類爐外再合成現(xiàn)象。

表1 二英類與溫度的變化分析(O2=12%)

表1 二英類與溫度的變化分析(O2=12%)

煙氣溫度 200℃ 150℃測點(diǎn)位置 入口 出口 入口 出口 入口 出口 入口 出口總當(dāng)量（TEQng/m3）14.50.23 29.4 0.29 3.00 0.01 2.300.01

焚燒爐在保持燃燒條件不變的情況下，煙氣溫度從200℃降低至150℃后，在布袋除塵器出口處的二英類濃度進(jìn)一步降低，在200℃操作溫度下，出口處濃度范圍從0.23～0.29TEQng/m3，而在150℃操作溫度下，出口處濃度為0.01TEQng/m3，比200℃操作溫度條件下有極大地降低。

表2給出了配備煙氣溫度控制在200℃的干煙氣處理系統(tǒng)的城市垃圾焚燒廠（全連續(xù)燃燒系統(tǒng)）中測得的二英類數(shù)據(jù)實(shí)例。

表2 類比焚燒廠的二英類排入口與排放口濃度變化（O2=12%）

表2 類比焚燒廠的二英類排入口與排放口濃度變化（O2=12%）

煙氣溫度 A廠 B廠 C廠測點(diǎn)位置 排入口 排放口 排入口 排放口 排入口 排放口總當(dāng)量（TEQng/m3） 1.22 0.03 1.55 0.04 0.92 0.03

①對垃圾貯坑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及加強(qiáng)運(yùn)行管理以提高進(jìn)爐垃圾的熱值，從而保證垃圾在爐內(nèi)的正常穩(wěn)定燃燒，具體措施有以下幾點(diǎn)：

增大垃圾貯坑的容積，有效容積按5天以上垃圾貯存量設(shè)計(jì)，從而保證垃圾中水分的充分淅出。

設(shè)置完善的滲濾液導(dǎo)排及收集系統(tǒng)，使垃圾坑內(nèi)的滲濾液導(dǎo)排順暢。

通過對垃圾進(jìn)料的科學(xué)管理如對貯坑內(nèi)的垃圾進(jìn)行倒垛、搬運(yùn)等，從而提高進(jìn)爐垃圾的熱值。

通過以上措施，即使在夏季垃圾水分含量較高的情況下，也能有效提高進(jìn)爐垃圾熱值，確保垃圾在爐內(nèi)的充分穩(wěn)定燃燒。

②在爐排設(shè)計(jì)中，加長爐排干燥段，嚴(yán)格控制爐排的機(jī)械負(fù)荷，同時選用最適宜低熱值垃圾燃燒的爐型，并對爐膛的設(shè)計(jì)有針對性的優(yōu)化，以增強(qiáng)爐內(nèi)熱輻射，從而保證進(jìn)爐垃圾的干燥和充分燃燒，確保爐膛溫度在850℃以上。

③本項(xiàng)目設(shè)置了蒸汽空氣預(yù)熱器可將助燃的空氣溫度提高，同時爐膛和第一通道的下半部敷設(shè)了絕熱材料，并配以獨(dú)特的前后拱和二次風(fēng)組織進(jìn)行擾動助燃，使燃燒的煙氣與助燃空氣充分混合，以保證煙氣在大于850℃的溫度下停留時間超過2S，使二英大量分解。

④每臺爐設(shè)置1套柴油燃油輔助燃燒系統(tǒng)，輔助燃燒系統(tǒng)由貯油箱、過濾器、油泵、噴咀及自動點(diǎn)火、火焰監(jiān)查、滅火報警及重新啟動等設(shè)備。由于焚燒爐每年可連續(xù)運(yùn)行在8000小時以上，因此，輔助燃油系統(tǒng)正常狀態(tài)下基本處于停運(yùn)狀態(tài)。但在極少數(shù)情況下，垃圾熱值過低導(dǎo)致爐膛內(nèi)溫度不能達(dá)到850℃以上時，輔助燃燒器自動投運(yùn)。

⑥通過良好的燃燒控制，使?fàn)t膛或進(jìn)入余熱鍋爐前的煙道內(nèi)煙氣溫度不低于850℃，煙氣在爐膛及二次燃燒室內(nèi)的停留時間不少于2S，O2濃度不少于6%，并合理控制助燃空氣的風(fēng)量、溫度和注入位置，即“三T”控制法。根據(jù)國際垃圾焚燒廠的實(shí)踐資料表明，在上述條件下，可使垃圾中的原生二英絕大部分得以分解。

⑦盡量縮短煙氣在處理和排放過程中處于300～500℃區(qū)域的時間，控制余熱鍋爐排煙溫度不超過200℃，煙氣除塵采用袋濾器，以便減少二英的再合成。

⑧本項(xiàng)目設(shè)置先進(jìn)、完善和可靠的全套自動控制系統(tǒng)，使焚燒和煙氣凈化系統(tǒng)得以良好運(yùn)行。采用了“SNCR（焚燒爐內(nèi)）+半干法+干法+活性炭噴射+布袋除塵”相結(jié)合的煙氣處理系統(tǒng)。二英是高沸點(diǎn)物質(zhì)，在布袋除塵器附近煙氣（溫度150～180℃）中二英為細(xì)小顆粒，當(dāng)煙氣穿過布袋除塵器，二英便得到過濾并逐浙積聚在粉層上，這樣二英就可從煙氣中去除。本項(xiàng)目半干式利用中和塔冷卻廢氣，控制布袋除塵器入口溫度為160℃，使有害有機(jī)污染物凝結(jié)于飛灰上，布袋除塵器在集塵的同時也把這些有機(jī)物去除。在進(jìn)入濾袋式除塵器的煙道上設(shè)置活性炭噴射裝置，活性炭（規(guī)格為100μm以下）通過壓縮空氣送入反應(yīng)塔，進(jìn)一步吸附二英。有關(guān)數(shù)據(jù)表明：噴活性炭可以對焚燒后煙氣中的二英類進(jìn)行有效脫除，去除效率可達(dá)到98%以上[2]。

2.2 重金屬類污染物控制

本工程采用噴入活性炭吸附去除重金屬。以汞為例，煙氣中的大部分汞是以氣態(tài)形式存在，主要為氧化形式HgCl2，還有部分氣態(tài)元素Hg。將活性炭吹送入濾袋過濾器的煙氣管線上游，通過吸收反應(yīng)除去，去除效率可大于90%。

2.3 煙氣凈化系統(tǒng)

本工程煙氣凈化采用“SNCR爐內(nèi)脫硝＋半干式脫酸＋干石灰噴射＋活性炭吸附＋布袋除塵”煙氣凈化系統(tǒng)。

煙氣由鍋爐尾部排出后進(jìn)入煙氣凈化裝置，見圖1。利用高效霧化器將消石灰泥漿從塔底向上或從塔頂向下噴入干吸收塔中。尾氣與噴入的泥漿要以同向流或逆向流的方式充分接觸并產(chǎn)生中和作用。在半干式中和塔中完成酸性氣體的脫除，主要作用是脫酸中和，脫除煙氣中的氯化氫、氟化氫、二氧化硫、三氧化硫等酸性氣體；為了保護(hù)后續(xù)布袋除塵器，設(shè)置煙氣減溫塔一座，在這里采用噴水降溫的方式使煙氣溫度降低到160℃。在減溫塔和布袋除塵器之間噴入消石灰粉和活性炭，以脫除煙氣中的酸性氣體、重金屬和二英，系統(tǒng)主體設(shè)備主要為石灰粉儲存輸送裝置、活性炭儲存輸送裝置。采用管道噴入法，直接將消石灰粉和活性炭粉通過高效噴嘴噴入管道內(nèi)。消石灰從廠外運(yùn)來，并通過槽車的氣力輸送至儲料倉，為防止輸送過程中到處飛揚(yáng)，儲料倉頂設(shè)有除塵器收集粉塵；經(jīng)反應(yīng)和吸附后的煙氣進(jìn)入布袋除塵器，廢氣通過濾袋時粒狀污染物附在濾層上，再以振動、氣流逆洗或脈動沖洗等方式清除，其除塵效果與廢氣流量、溫度、含塵量及濾袋材料有關(guān)，一般去除粒子大小在0.05～20μm范圍。袋式除塵器通過過濾將煙氣中細(xì)灰塵粒、中和劑及脫酸反應(yīng)產(chǎn)物顆粒、吸附有二英類和重金屬的活性炭顆粒等捕捉后排出。

圖1 煙氣凈化工藝流程圖

2.4 脫氮系統(tǒng)

本工程中，采用選擇性非催化還原法（SNCR）的工藝。設(shè)置一套SNCR（選擇性非催化還原法）脫硝裝置，通過在焚燒爐第一通道噴射尿素進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)去除氮氧化物，將NOx還原成N2，可以將煙氣中NOx含量降到200mg/Nm3以下。焚燒爐采用選擇性非催化還原法（SNCR）工藝脫氮，凈化效率可達(dá)30%～50%[3]。

3 同類工程的實(shí)際運(yùn)行情況

本工程煙氣凈化采用“SNCR爐內(nèi)脫硝＋半干式脫酸＋干石灰噴射＋活性炭吸附＋布袋除塵”煙氣凈化系統(tǒng)。某生活垃圾焚燒發(fā)電公司煙氣凈化工藝與本項(xiàng)目相同，廢氣治理措施為“SNCR（爐內(nèi)）半干式+干法+活性炭噴射+布袋除塵”工藝，該項(xiàng)目垃圾焚燒爐煙氣實(shí)測結(jié)果見表3。從該公司實(shí)際運(yùn)行情況看，各污染物排放濃度均可以達(dá)到相應(yīng)的控制要求。

表3 同類工程焚燒爐煙氣實(shí)測結(jié)果（mg/m3）

綜上，本項(xiàng)目采用“SNCR爐內(nèi)脫硝＋半干式脫酸＋干石灰噴射＋活性炭吸附＋布袋除塵”煙氣凈化系統(tǒng)，各污染物可以達(dá)到本項(xiàng)目煙氣排放濃度的控制要求，重金屬、二英及煙塵等指標(biāo)可以達(dá)到歐盟2000（日均值）水平。

4 惡臭污染物控制措施

4.1 垃圾焚燒廠惡臭防治措施

垃圾焚燒廠惡臭主要來源于垃圾本身，基本發(fā)生在垃圾儲坑、垃圾卸料大廳、滲濾水儲坑和焚燒爐等附近。為避免臭氣外溢，本項(xiàng)目對垃圾儲坑、垃圾卸料大廳等主要臭氣污染源采取下列控制措施。

4.1.1 抽風(fēng)

利用焚燒爐一次風(fēng)機(jī)抽取垃圾儲坑、滲濾水儲坑、垃圾卸料大廳內(nèi)的空氣，作為焚燒爐的助燃空氣。所抽取的空氣先經(jīng)過過濾除塵，再經(jīng)預(yù)熱器后送入爐膛，惡臭物質(zhì)在燃燒過程中被分解氧化而去除。

4.1.2 阻隔簾幕

垃圾卸料大廳出入口設(shè)置空氣簾幕，以此作為防止臭氣及灰塵外泄的屏障。

4.1.3 對卸料大廳及垃圾儲坑進(jìn)行隔離

為將臭氣及灰塵封閉在垃圾儲坑區(qū)域，在對卸料大廳與垃圾儲坑之間設(shè)置若干可迅速啟閉的卸料門，平時保持其密閉以將臭氣封閉在儲坑內(nèi)。垃圾儲坑上方保持一定的負(fù)壓。

4.1.4 加強(qiáng)垃圾儲坑的操作管理

規(guī)范垃圾儲坑的操作管理，利用抓斗對垃圾不停進(jìn)行攪拌翻動，不僅可使進(jìn)爐垃圾熱值均勻，且可避免垃圾的厭氧發(fā)酵，減少惡臭的發(fā)生。

運(yùn)行階段主要通過加強(qiáng)管理來對臭氣進(jìn)行控制。例如，盡量減少全廠停產(chǎn)頻率、一次抽風(fēng)系統(tǒng)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)、進(jìn)廠垃圾車采用封閉式車輛、垃圾貯存池卸料門不用時關(guān)閉，使垃圾坑密閉化等。

4.2 垃圾運(yùn)輸過程中惡臭防治措施

垃圾運(yùn)輸車防止垃圾滲濾液滴漏措施主要有：

①新購置的垃圾運(yùn)輸車必須是全密閉自動卸載車輛，具有防臭味擴(kuò)散、防遺撒、防滲瀝液滴漏功能。

②垃圾運(yùn)輸車輛在本區(qū)收集作業(yè)完成后，首先將車上污水收集箱中的滲瀝液經(jīng)垃圾中轉(zhuǎn)站的污水管網(wǎng)排入集中污水處理設(shè)施處理，在關(guān)閉防滴漏裝置的放水閥后方可啟運(yùn)。對垃圾運(yùn)輸車輛的防滲瀝液滴漏設(shè)施進(jìn)行日常監(jiān)督檢查，定期更換橡膠密封條，更換破損部件。

③環(huán)衛(wèi)部門加強(qiáng)日常道路監(jiān)督檢查，嚴(yán)禁垃圾運(yùn)輸車在運(yùn)輸途中出現(xiàn)垃圾飛揚(yáng)、灑落和垃圾滲濾液的滴漏現(xiàn)象。增加垃圾運(yùn)輸經(jīng)過的道路保潔人員和班次，加大清掃、保潔力度，增加沖洗、灑水頻率。

4.3 滲濾液處理站惡臭防治措施

①垃圾滲濾液收集系統(tǒng)由滲濾液池、滲濾液泵室及溝道組成。設(shè)機(jī)械送風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)。設(shè)排臭風(fēng)機(jī)2臺，排風(fēng)送至垃圾倉。

②垃圾滲濾液處理構(gòu)筑物加蓋密封處理，將惡臭氣體焚燒處理。

5 結(jié)語

綜合分析全廠所采用的廢氣治理措施，類比運(yùn)行中的焚燒廠的實(shí)際處理效果，本項(xiàng)目建成后所排放的二英類的控制效果可達(dá)到0.1ng(TEQ)/m3標(biāo)準(zhǔn)要求，其它重金屬、飛灰、酸性氣體等污染物質(zhì)也均可保證達(dá)標(biāo)排放；通過惡臭控制措施可以減輕惡臭對周圍環(huán)境的影響；飛灰固化車間廢氣通過布袋除塵后可以做到達(dá)標(biāo)排放。

由此可見，本項(xiàng)目所采用的廢氣治理技術(shù)，通過全面的、有效的治理技術(shù)和措施得以保障，最大限度地保護(hù)周圍環(huán)境空氣質(zhì)量。