喻兵

【摘 ?要】近年來(lái)，人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)不斷提升，各行各業(yè)都應(yīng)自覺(jué)履行義務(wù)，實(shí)行政府提倡的超低排放政策，垃圾焚燒發(fā)電廠亦是如此。論文首先介紹了國(guó)內(nèi)外垃圾焚燒發(fā)電廠中煙氣處理的現(xiàn)狀，著重探討了垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理技術(shù)及煙氣超低排放改造技術(shù)，最后有針對(duì)性地提出了煙氣超低排放改造技術(shù)方案，以期推動(dòng)垃圾焚燒發(fā)電廠的長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展。

【Abstract】In recent years， people's awareness of environmental protection has been continuously improved. All walks of life should consciously fulfill their obligations and implement the ultra-low emission policy advocated by the government， as is the case with waste incineration power generation plants. This paper firstly introduces the status quo of flue gas treatment in waste incineration power generation plants at home and abroad， emphatically discusses the flue gas treatment technology and the transformation technology of ultra-low emission of flue gas of waste incineration power generation plants. Finally， this paper purposefully puts forward the transformation technology scheme of ultra-low emission of flue gas， so as to promote the long-term sustainable development of waste incineration power generation plants.

【關(guān)鍵詞】煙氣超低排放;垃圾焚燒發(fā)電;SCR;改造技術(shù)

【Keywords】ultra-low emission of flue gas; waste incineration power generation; SCR; transformation technology

【中圖分類號(hào)】X773 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2020）09-0194-03

1 引言

隨著我國(guó)城市化和工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，各行各業(yè)均取得了飛速發(fā)展，與此同時(shí)，空氣污染物排放量急劇增加，空氣質(zhì)量問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)峻?；诖?，2014年，我國(guó)各相關(guān)部門聯(lián)合發(fā)布了《煤電節(jié)能減排升級(jí)改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》，以應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的空氣環(huán)境污染問(wèn)題，超低排放得到了空前關(guān)注?？梢哉f(shuō)，未來(lái)各行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)便是超低排放，同時(shí)，也是重要目標(biāo)，尤其是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和嚴(yán)格控制的地區(qū)，地方政府對(duì)垃圾焚燒及其他行業(yè)的超低排放制定了更為嚴(yán)格的要求。面對(duì)這種形勢(shì)，本文在分析國(guó)內(nèi)外垃圾焚燒煙氣處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，探討了垃圾焚燒中煙氣超低排放改造方案，以期為超低排放指出未來(lái)的研究方向。超低排放標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

2 國(guó)內(nèi)外垃圾焚燒煙氣處理現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外垃圾焚燒煙氣處理現(xiàn)狀

相比較而言，國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)垃圾焚燒的認(rèn)識(shí)較早，且發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)空氣質(zhì)量的要求更為嚴(yán)格，這無(wú)疑對(duì)垃圾焚燒煙氣的排放標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求。但正因?yàn)槊鎸?duì)這種情況，國(guó)外不斷涌現(xiàn)一些有效的應(yīng)對(duì)措施和工藝，取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果。例如，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，SCR（催化脫硝技術(shù)）在垃圾焚燒設(shè)備中的應(yīng)用十分普遍;在日本，固化焚燒過(guò)程中產(chǎn)生飛灰時(shí)，有機(jī)螯合劑的應(yīng)用十分廣泛;在部分發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)脫酸工藝的應(yīng)用，可以達(dá)到非常令人滿意的排放效果，通常會(huì)采用濕法工藝處理煙氣或者更先進(jìn)的EDV技術(shù)。但是，干法工藝的優(yōu)勢(shì)明顯，不僅成本更低，而且無(wú)廢水，干法處理工藝仍在改進(jìn)和進(jìn)步，例如，使用細(xì)粒石灰和改性石灰，使用更先進(jìn)的噴霧裝置等。目前，使用最廣泛的工藝應(yīng)博采眾長(zhǎng)，聯(lián)合多項(xiàng)工藝，如干法+濕法等，多個(gè)工藝組合取長(zhǎng)補(bǔ)短，可更好地控制煙氣排放，使其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 國(guó)內(nèi)垃圾焚燒煙氣處理現(xiàn)狀

近年來(lái)，我國(guó)涌現(xiàn)了越來(lái)越多的垃圾焚燒發(fā)電廠，但煙氣處理技術(shù)發(fā)展不平衡。一些老式的或小型的發(fā)電廠的煙氣處理工藝相對(duì)落后，盡管已對(duì)其中的一些進(jìn)行了整造，但其仍不能保證穩(wěn)定性且符合排放的標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)，與已建的垃圾焚燒發(fā)電廠相比，新建的發(fā)電廠已大大改善了其煙氣處理技術(shù)。目前，應(yīng)用最為廣泛的是SNCR脫硝+半干法+干法+活性炭吸附+袋式除塵器工藝。為更好地滿足環(huán)保要求，越來(lái)越多的垃圾焚燒發(fā)電廠選擇了提高自身的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，在原有工藝的基礎(chǔ)上加入SCR工藝，有效控制煙氣的排放。由于生活垃圾尚未分類，組成復(fù)雜，且不同季節(jié)的垃圾組成不同，焚燒管理不充分，導(dǎo)致煙氣排放過(guò)多。同時(shí)，當(dāng)焚燒系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，在煙氣的初始階段排放存在管理不當(dāng)問(wèn)題，無(wú)法避免超標(biāo)排放問(wèn)題。因此，需要提高國(guó)內(nèi)有關(guān)單位的垃圾焚燒煙氣控制能力，以滿足公眾對(duì)其自身健康和環(huán)境保護(hù)的需求。

3 垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣處理技術(shù)

3.1 垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣特性

垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣主要包含四種無(wú)害物質(zhì)，分別為CO2、O2、N2和H2O，占煙氣量的99%。然而，不可否認(rèn)，垃圾焚燒煙氣中還含有約1%的有害污染物，再加上垃圾的成分極其復(fù)雜，在實(shí)際燃燒中存在很大的不確定性，其煙氣特性與一般燃煤產(chǎn)生的煙氣不同，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

①煙氣中水分可達(dá)20%～30%;

②煙氣中含有Pb、Hg、Cr等多種有毒有害成分;

③煙氣的成分很復(fù)雜，其不僅包含O2、SO2、CO2、NOx等，而且還包含更多的酸性氣體，例如，HCl和HF;

④存在致癌物，如呋喃等;

⑤煙塵粘度高，粒度細(xì)，耐沖擊，磨蝕性強(qiáng)。

3.2 垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣處理技術(shù)

依據(jù)煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制煙氣的飛灰、酸性污染物及重金屬等污染的排放。一般來(lái)說(shuō)，煙氣控制可分為兩步：第一步是去除煙氣中的有害污染物，主要包括干法、半干法、濕法等。每項(xiàng)工藝都有優(yōu)劣勢(shì)，必須綜合考慮項(xiàng)目的各種因素。第二步是除塵，其中使用袋式除塵器被認(rèn)為是最佳選擇。

3.2.1 脫酸處理工藝

當(dāng)前階段，針對(duì)脫酸處理工藝，垃圾焚燒發(fā)電廠可采用濕法、半干法或者兩者結(jié)合的工藝。半干法兼具干法和濕法的優(yōu)點(diǎn)，由于隨著相對(duì)濕度的增加，Ca（OH）2的活性會(huì)相應(yīng)增加，因此，要想提高脫酸效率，維持脫酸塔中的相對(duì)濕度至關(guān)重要。半干法脫酸技術(shù)大大提高了脫酸效率，其應(yīng)用效率與干法相比更高。與濕法相比，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅能耗少，而且投資相對(duì)較低。

3.2.2 脫硝處理工藝

垃圾焚燒發(fā)電廠中NOx的處理技術(shù)主要有兩類，即SNCR和SCR。就我國(guó)目前的發(fā)展水平而言，垃圾焚燒發(fā)電廠多采用的是前一種處理工藝，即SNCR脫硝技術(shù)。資料顯示，SNCR工藝的脫硝效率在爐內(nèi)溫度為850～950℃時(shí)可達(dá)到30%～60%，但其問(wèn)題也不容忽視，如水冷壁腐蝕、鍋爐結(jié)垢、脫硝效率低等。

SCR工藝的脫硝效率高，可達(dá)80%左右。垃圾焚燒發(fā)電廠主要應(yīng)用的選擇性催化脫硝技術(shù)（SCR）為低溫SCR工藝，該工藝的工作溫度為150～180℃，多布置在脫酸和袋式除塵系統(tǒng)之后。為使脫硝效率更高，且更具穩(wěn)定性，可綜合各項(xiàng)因素，考慮采用SNCR/低溫SCR聯(lián)合脫硝工藝，脫硝效果更佳。然而，理論和實(shí)踐總是存在差距，垃圾的成分復(fù)雜，在實(shí)際燃燒中經(jīng)常面臨由不確定性因素造成催化劑失效的問(wèn)題，實(shí)踐效果往往不盡如人意。

4 煙氣超低排放改造技術(shù)

結(jié)合上文中提到的垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣特性及垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣處理技術(shù)，本文提出可以采取相應(yīng)改造技術(shù)，適用的環(huán)保改造技術(shù)不僅能滿足環(huán)境保護(hù)的要求，更能夠在一定程度上提升工業(yè)生產(chǎn)效率，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4.1 脫硝技術(shù)

低NOx燃燒+SCR催化劑的組合工藝不僅技術(shù)成熟，而且運(yùn)行穩(wěn)定，可應(yīng)用在脫硝系統(tǒng)中。與常規(guī)電站相比，脫硝系統(tǒng)中煙氣的超低排放改造主要在于SCR催化劑的填充層數(shù)不同。所以可將原始備份層直接填充在改造項(xiàng)目中，改造后，其可滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)，與之前的工藝相比，脫硝效率得到大幅度提升。

4.2 脫硫技術(shù)

脫硫裝置出口處的SO2濃度控制與垃圾的硫含量和脫硫裝置的脫硫效率密切相關(guān)。其中，合理控制垃圾中的硫含量可以很大程度上減輕脫硫裝置負(fù)擔(dān)，更科學(xué)地應(yīng)對(duì)SO2的排放，將其控制在規(guī)定范圍內(nèi)。改造后的裝置可以加裝吸收塔，系統(tǒng)可滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 除塵技術(shù)

長(zhǎng)久以來(lái)，滿足粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)一直是發(fā)電廠超低排放改造的難點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此，我們可以借鑒國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)施“協(xié)調(diào)控制”和“末端處理”的技術(shù)路線，采用：①以低溫電除塵器為核心的超低排放協(xié)同治理技術(shù)路線：利用煙氣冷卻器或煙氣加熱裝置，將靜電除塵器入口的煙氣溫度控制在合理范圍內(nèi)。交換系統(tǒng)通常在90℃左右，煙氣中的大部分SO3將在煙道氣冷卻器中凝結(jié)并吸附在粉塵表面，極大地改變了粉塵的性質(zhì)，大大提高了除塵效率，并去除了大部分的SO3。②濕式電除塵技術(shù)路線：為保證粉塵排放符合國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)，可加裝濕式電除塵裝置，取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果。

5 煙氣超低排放改造技術(shù)方案

基于上述分析，垃圾焚燒發(fā)電廠可采取科學(xué)的煙氣控制技術(shù)，制定合理的改造技術(shù)方案，即高溫濾袋（金屬或陶瓷）+SCR脫硝+溫法塔脫酸方案，具體流程示意見(jiàn)圖1。

該煙氣改造技術(shù)方案可降低排煙溫度，提高燃料利用效率，具體分析如下：

優(yōu)勢(shì)：①鍋爐改動(dòng)小;②可有效改善省煤器的積灰問(wèn)題，增加長(zhǎng)周期運(yùn)行;③濕法塔運(yùn)行費(fèi)用低;④高溫除塵，可降低排煙溫度，提高鍋爐效率。

劣勢(shì)：①煙囪冒白煙;②壓損相對(duì)較大。

濕式脫酸主要通過(guò)堿性溶液吸收酸性氣態(tài)污染物SO2，HCl等。濕法脫酸效率高，HCl的去除率可以達(dá)到99%以上，SOx的去除率可以達(dá)到90%以上，并且針對(duì)垃圾中的重金屬等有害物質(zhì)也有一定的處理作用，應(yīng)用效果良好。但不可否認(rèn)的是其弊端也很明顯，濕法脫酸無(wú)法避免產(chǎn)生大量廢水，也就是說(shuō)需要配套相應(yīng)的廢水處理設(shè)施，且該設(shè)備的價(jià)格昂貴，對(duì)占地面積要求也較高。

垃圾焚燒煙氣中含有大量飛灰，煙氣具有較高的灰分粘度。如果將催化劑布置不當(dāng)，則很容易堵塞，并且垃圾焚燒煙氣中的HCl和SO2很容易造成催化劑失效。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，在濕法脫硫和濕法電除塵之后，煙氣溫度較低，煙氣濕度較高，低溫催化劑的效用很難真正地發(fā)揮出來(lái)，其應(yīng)用效果會(huì)大打折扣。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著全社會(huì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，超低排放已經(jīng)是對(duì)各個(gè)企業(yè)的共同要求和期望，各個(gè)行業(yè)均應(yīng)結(jié)合自身實(shí)際情況，有效采取應(yīng)對(duì)措施，積極落實(shí)政府政策，推進(jìn)超低排放。超低排放相關(guān)技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但由于垃圾的成分復(fù)雜，使得其燃燒產(chǎn)生的污染物也具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，因此，在控制煙氣排放方面依然面臨一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)。本文提出了一條符合當(dāng)前污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線，即高溫濾袋（金屬或陶瓷）+SCR脫硝+溫度法塔脫酸方案。

垃圾焚燒超低排放技術(shù)的實(shí)施還需要進(jìn)一步完善，可以從以下幾個(gè)方面入手：①?gòu)脑搭^處理，實(shí)施垃圾分類收集和運(yùn)輸，以減少重金屬和含氯廢物在爐中焚化，控制污染物產(chǎn)生;②為了減少后續(xù)的濕法廢水排放，應(yīng)盡量提高半干式脫酸工藝的效率;③當(dāng)前的低溫催化劑價(jià)格昂貴，且系統(tǒng)具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，因此，研究高效且經(jīng)濟(jì)的低溫催化劑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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