徐振興，夏林，魯萌

（中電投電力工程有限公司，上海 200233）

垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目污染物控制方案分析

徐振興，夏林，魯萌

（中電投電力工程有限公司，上海 200233）

本文對(duì)垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目顆粒物、酸性氣體、重金屬和有機(jī)劇毒性污染物排放控制方案進(jìn)行分析，合理選擇和優(yōu)化技術(shù)方案是垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目穩(wěn)定、高效運(yùn)行的先決條件，是實(shí)現(xiàn)垃圾無(wú)害化、減量化和資源化的根本保證，能帶來(lái)良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

垃圾焚燒；爐型；煙氣凈化；半干法

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾收運(yùn)系統(tǒng)日趨完善，城鎮(zhèn)環(huán)境得到較大改善。但是由于城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，人口的增加使生活垃圾量增速加快，城鎮(zhèn)垃圾設(shè)備處理能力略顯不足。同時(shí)，部分城市的垃圾收集、運(yùn)輸設(shè)備及相關(guān)處理設(shè)施很難滿足當(dāng)前的要求，存在垃圾污染的隱患，影響城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)和穩(wěn)定的社會(huì)環(huán)境的維護(hù)。目前，我國(guó)生活垃圾無(wú)害化處理技術(shù)主要有衛(wèi)生填埋、焚燒處理及堆肥等。近些年，幾乎所有的發(fā)達(dá)國(guó)家及發(fā)展中國(guó)家都有垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目投運(yùn)。相較其它處理方法，焚燒處理技術(shù)有減量化明顯、無(wú)害化處理徹底、處理速度快、節(jié)約土地等優(yōu)點(diǎn)，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的再利用，對(duì)環(huán)境影響小，具有良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

1 污染物排放控制方案

垃圾焚燒項(xiàng)目煙氣中的污染物可分為顆粒物、酸性氣體、重金屬和有機(jī)劇毒性污染物四大類。為了防止垃圾焚燒產(chǎn)生二次污染，必須對(duì)垃圾焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的污染物進(jìn)行嚴(yán)格控制。垃圾焚燒污染物控制可分為兩個(gè)階段：一是焚燒階段通過(guò)控制焚燒工藝條件盡量降低各種污染物的原始排放濃度；二是燃燒后通過(guò)煙氣凈化工藝控制排放至大氣中煙氣的污染物濃度。

2 焚燒階段工藝條件的控制

影響污染物原始排放濃度的條件包括溫度、煙氣在焚燒爐內(nèi)的停留時(shí)間、焚燒爐內(nèi)氣體湍流度、空氣過(guò)量系數(shù)等。垃圾焚燒溫度對(duì)污染物原始排放濃度影響最為顯著，較高的溫度有利于生活垃圾的充分燃燒，有效降低不完全燃燒類污染物和有機(jī)物的原始濃度；煙氣在垃圾焚燒爐內(nèi)高溫區(qū)停留的時(shí)間直接影響燃燒效果，是降低不完全燃燒類污染物的原始濃度的最直接手段。溫度與停留時(shí)間是一對(duì)相互影響的因素，例如我國(guó)規(guī)定850℃的煙氣滯留時(shí)間不低于2S；適宜的過(guò)量空氣系數(shù)有利于完全燃燒，可降低不完全燃燒類污染物的原始濃度，如果過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)大，可導(dǎo)致焚燒爐內(nèi)溫度降低，使不完全燃燒類污染物原始濃度增加，而太小的過(guò)量空氣系數(shù)會(huì)使垃圾焚燒爐內(nèi)供氧不足，同樣使垃圾燃燒不充分。

3 燃燒后煙氣凈化工藝

國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用表明，“低溫控制和高效顆粒物捕集”是垃圾焚燒項(xiàng)目煙氣凈化系統(tǒng)高效運(yùn)行的關(guān)鍵因素。因此，在焚燒煙氣污染物控制過(guò)程中必須盡可能降低將煙氣溫度（露點(diǎn)以上），控制在合理范圍內(nèi)，同時(shí)加裝高效除塵器裝置。垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目一般采用SNCR爐內(nèi)脫硝系統(tǒng)+干粉噴射+半干法煙氣脫酸塔+活性炭噴射吸附系統(tǒng)+布袋除塵器的煙氣凈化工藝，出去煙氣中的顆粒物、除酸性氣體、重金屬、二惡英（PCDDS）、呋喃（PCDFS）、NOx、二惡英等。

3.1 半干法煙氣凈化工藝

工程應(yīng)用中常用的半干法煙氣凈化主要有噴霧干燥吸收法、氣體懸浮式吸收法、增濕灰吸收法及循環(huán)灰吸收法等。噴霧干燥吸收法吸收劑采用消石灰制備吸收劑，通過(guò)噴嘴向下噴入吸收塔，煙氣從吸收塔的上部進(jìn)入，下部流出。此方法脫酸效率高、設(shè)備體積相對(duì)較小。噴霧干燥吸收塔的噴嘴結(jié)構(gòu)主要有兩種：一種是機(jī)械旋轉(zhuǎn)噴嘴，通過(guò)高速電機(jī)帶動(dòng)噴嘴高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生在強(qiáng)大的離心力，使吸收劑乳液霧化。機(jī)械旋轉(zhuǎn)噴嘴的缺點(diǎn)是設(shè)備投資高、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較大、操作維護(hù)管理較為復(fù)雜；另一種是噴嘴為壓力霧化噴嘴，通過(guò)壓縮空氣噴吹吸收劑乳液，在噴嘴頭部強(qiáng)烈混合后，吸收劑乳液得到霧化，此種噴嘴設(shè)備投資低，操作運(yùn)行簡(jiǎn)便，霧化效果較機(jī)械旋轉(zhuǎn)噴嘴稍差。氣體懸浮式吸收法吸收劑采用石灰乳液，采用循環(huán)流化床原理，煙氣從底部進(jìn)入，從上部流出，此方法采用壓力霧化噴嘴，設(shè)備體積較大且復(fù)雜。增濕灰吸收法是在噴霧干燥法的基礎(chǔ)上發(fā)展來(lái)的，采用水作為煙氣增濕劑，增加煙氣的含濕量以提高煙氣中吸收劑的活性，并將大量尾部灰塵重新送入反應(yīng)塔，提高吸收劑的利用率，但是增加了除塵器的負(fù)荷，系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜。循環(huán)灰吸收法是采用煙氣進(jìn)口段噴水增濕、強(qiáng)化吸收劑活性的煙氣脫酸工藝。與增濕灰吸收法相似，循環(huán)灰吸收法省去了噴霧干燥法吸收劑溶液的制備和噴霧過(guò)程。消石灰原料和尾部循環(huán)灰直接噴入吸收塔中，與吸收塔內(nèi)下部噴入的水霧混合增濕，實(shí)現(xiàn)酸性氣體的脫出。由于此種混合增濕比直接用水預(yù)混增濕效果差，脫酸效率相對(duì)較低。

以上各脫酸方法在垃圾焚燒尾部煙氣處理都有大量的應(yīng)用，垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目一般采用噴霧干燥吸收法凈化工藝，為防止噴霧器發(fā)生故障影響機(jī)組正常運(yùn)行或半干法短時(shí)不能滿足排放要求，考慮設(shè)置一套熟石灰的干粉噴射系統(tǒng)作為備用。

3.2 煙氣收塵

常用的高效煙氣收塵設(shè)備有靜電除塵器和布袋除塵器兩種，而靜電除塵器因其除塵效率相對(duì)較低及存在二惡英與呋喃存在再合成現(xiàn)象等因素在垃圾焚燒項(xiàng)目中很少被利用。布袋除塵器可有效地去除城市垃圾焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的粒狀污染物及重金屬，可再利用前段脫酸設(shè)備中的未反應(yīng)的堿性吸收劑，對(duì)酸性氣體進(jìn)行二次脫除，提高了系統(tǒng)脫酸效率。與靜電除塵器相比，布袋除塵器對(duì)微小粒狀物有更好的脫除效果，重金屬及二惡英、呋喃一般凝結(jié)小于1微米的微小粒狀物的表面，通過(guò)對(duì)微小粒狀物的脫除，達(dá)到最終重金屬及二惡英、呋喃等毒性物質(zhì)的脫除。垃圾焚燒煙氣中有一定數(shù)量的重金屬，主要為以氣溶膠和氣體狀態(tài)的汞和鉻，降溫后凝結(jié)成微粒，這些有毒有害物質(zhì)中一部分懸浮在煙氣中，并且大部分吸附在其他固體粒子上，進(jìn)而隨煙氣排放到大氣中。通過(guò)減少微粒粉塵的排放濃度，降低了重金屬微粒的附著所需要的載體，從而減少垃圾焚燒煙氣中的重金屬濃度，進(jìn)而有效的控制煙氣中的汞和鉻排放濃度。但是布袋除塵器對(duì)通過(guò)的煙氣的溫度要求比較苛刻，需要控制在合理的范圍內(nèi)，對(duì)垃圾焚燒設(shè)備的運(yùn)行要求比較高。通過(guò)布袋除塵器煙氣溫度過(guò)高，容易損壞濾袋，煙氣溫度過(guò)低，低于煙氣中的酸性氣體的露點(diǎn)，酸性氣體將冷凝成酸滴，附著在濾袋表面，腐蝕濾袋。而垃圾焚燒煙氣處理中設(shè)置的半干法脫酸系統(tǒng)可有效的控制進(jìn)入布袋除塵器的酸度和溫度，從而減低了布袋除塵器損壞的可能性。

3.3 氮氧化物的去除

工程應(yīng)用中常用的燃燒后煙氣脫硝技術(shù)有選擇性非催化還原（SNCR）和選擇性催化還原法（SCR）兩種。SNCR法是在爐內(nèi)燃燒區(qū)后部一定溫度范圍內(nèi)（一般在850～1150℃）噴入氨水或尿素等氨基還原劑，將NOx還原為分子態(tài)的N2和H2O。SNCR投資和運(yùn)行成本比SCR低，脫硝效率一般較低，脫除后的NOx排放濃度一般為100～200 mg/Nm3，能夠滿足環(huán)保排放要求。由于垃圾中含氮量較低，垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目一般采用SNCR系統(tǒng)。

3.4 活性炭噴射系統(tǒng)

活性炭具有巨大的表面積及良好的吸附性，吸附固態(tài)的二惡英顆粒和凝固吸收氣態(tài)二惡英，垃圾焚燒項(xiàng)目煙氣凈化系統(tǒng)一般在除塵器入口前的煙氣管道設(shè)置活性炭噴射系統(tǒng)，噴入活性炭粉末來(lái)吸附煙氣二惡英以及煙氣中的重金屬等，吸附后的活性炭順著煙氣流動(dòng)的方向隨煙氣一起進(jìn)入后續(xù)的除塵器由布袋捕集下來(lái)。

垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目活性炭噴射系統(tǒng)需連續(xù)運(yùn)行，以保證煙氣排放達(dá)標(biāo)。系統(tǒng)中設(shè)性炭貯倉(cāng)，活性炭采用卡車運(yùn)進(jìn)廠里，然后經(jīng)氣體輸送裝置卸到貯倉(cāng)。貯倉(cāng)底部設(shè)置卸料螺旋，活性炭由卸料螺旋進(jìn)入噴射器，然后在噴射風(fēng)機(jī)的作用下噴入管道中。

4 灰渣處理

垃圾焚燒項(xiàng)目的灰渣可實(shí)現(xiàn)綜合利用，飛灰及反應(yīng)物一般采用水泥固化。水泥固化以工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、應(yīng)用最為普遍，特別適用含重金屬的廢物。灰?guī)齑娣诺娘w灰及反應(yīng)物與水泥、促凝劑按照一定的配比通過(guò)卸灰閥進(jìn)入混料斗，通過(guò)振動(dòng)混料斗混和后，進(jìn)入固化成型機(jī)進(jìn)行成型。飛灰及反應(yīng)物經(jīng)過(guò)穩(wěn)定/固化處理后達(dá)到填埋場(chǎng)入場(chǎng)控制標(biāo)準(zhǔn)，再進(jìn)行安全填埋處置。

5 結(jié)語(yǔ)

由于垃圾焚燒項(xiàng)目燃燒產(chǎn)物成分復(fù)雜，有毒物質(zhì)較多，有效的控制污染物排放才能實(shí)現(xiàn)垃圾的無(wú)害化處理，帶來(lái)良好的社會(huì)效應(yīng)。垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的穩(wěn)定、高效運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)垃圾無(wú)害化、減量化和資源化的前提，合理優(yōu)化垃圾發(fā)電污染物控制方案，才能帶來(lái)穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而推動(dòng)垃圾焚燒技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

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1671-0711（2016）10（上）-0137-02