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生活垃圾焚燒煙氣污染物處理工藝選擇

作者:于士茗  來源:安全管理網 
評論: 更新日期:2020年05月25日

摘要:近年來,隨著城市人口增加,城市規模不斷擴大,生活垃圾的產生量也日益增多。通常所采取的垃圾填埋處理方式不僅已不能滿足要求,同時還會造成環境污染。垃圾焚燒發電作為一種快速減量的末端處理方式,極大程度緩解了城市對垃圾處理的迫切性,既可解決垃圾填埋處理所帶來的占地、二次污染等問題,又可產生一定的經濟效益,現已逐漸成為我國及世界各國倡導和推廣的節能環保技術?;诖?,本文主要對生活垃圾焚燒煙氣污染物處理工藝選擇進行分析探討。

關鍵詞:生活垃圾焚燒;煙氣污染物;處理工藝選擇

1、前言

采取焚燒法處置生活垃圾最早始于19世紀中期,因符合固體廢棄物處理的“減量化”、“無害化”和“資源化”的原則,20世紀80年代中后期開始,我國生活垃圾焚燒發電行業發展迅速,特別是“十二五”以來,各地資金投入持續加大,垃圾收儲運體系日趨完善,垃圾焚燒企業數量和處置能力快速增長,生活垃圾無害化處理率顯著提高。

2、生活垃圾焚燒污染物控制方法

2.1顆粒物控制

從降溫塔來的煙氣,經熟石灰與活性炭噴射系統進行中和反應后,再進入袋式除塵器,從隔倉項部排出,焚燒產生的煙塵、消石灰反應劑和生成物、凝結的重金屬、噴入的活性炭等各種顆粒物均附著于濾袋表面,形成一層濾餅;煙氣中的酸性氣體在此與過量的反應劑進一步起反應,使酸性氣體的去除效果進一步提高;活性炭也在濾袋表面進一步起吸附作用。附著于濾袋表面的飛灰經壓縮空氣反吹排入除塵灰斗,飛灰經輸灰系統排出[1]。

2.2重金屬去除

垃圾焚燒煙氣中所含重金屬種類、數量和形態與垃圾成份、性質、焚燒爐工況等密切相關。重金屬主要以氣態或吸附態形式存在于煙氣中,當煙氣經過余熱利用設施之后,溫度逐漸降低,部分氣化溫度較低的重金屬首先凝結,形成小顆粒;另一部分氣化溫度較低的重金屬在飛灰表面的催化氧化作用下,轉變為較易凝結的金屬氧化物或氯化物;剩余的氣態重金屬將被噴入的活性炭粉末或飛灰顆粒表面吸附。上述三種形式的重金屬顆粒(或吸附有重金屬的顆粒)均可在除塵器中被分離出來。以Hg為例,煙氣中大部分Hg為氣態,主要為氧化形式HgCl2,少部分以單質形式存在,三種形態的Hg元素均可被活性炭噴射+布袋除塵器有效去除。

在煙氣流通過程中噴入活性炭粉末,利用其多孔性及吸附能力,可以有效吸附煙氣中二噁英、部分無法直接經除塵收集的超細顆粒物和吸附在這些顆粒物上的重金屬及其化合物。通常,絕大部分生活垃圾焚燒企業煙氣處理系統均采用配合布袋除塵器的活性炭吸附組合工藝,該組合工藝對重金屬有較好的去除作用,去除效率可達90%。

2.3二噁英控制

①控制來源。為減少焚燒過程中二噁英的產生量,應盡可能使垃圾中可燃成分充分燃燒。通過生活垃圾分類收集,加強資源回收,避免含PCDDs/PCDFs物質及含氯成分高的物質進入焚燒爐。②減少爐內生成。焚燒爐燃燒室中應保持足夠高的燃燒溫度(850℃以上);足夠的氣體停留時間(>2s);確保廢氣中具有適當的氧含量(6%~12%),還要保持較大的湍流程度。③避免爐外低溫再合成。當具有一定溫度(溫度不應低于500℃)的焚燒煙氣從余熱鍋爐中排出后,采用急冷技術使煙氣在0.2s內急速冷卻到200℃以下,從而躍過二噁英易形成的溫度區。④優化鍋爐設計,加強鍋爐吹掃。⑤添加二噁英生成抑制劑。包括有機添加劑(尿素、氰胺以及乙二醇等)和無機添加劑(硫氧化物、堿性吸附劑、氨以及強氧化劑過氧化氫、臭氧等)[2]。

2.4酸性氣體控制

酸性氣體HCl、SOx、HF主要通過濕法、干法或半干法中Ca(OH)2、NaOH等堿性物質中和吸收來去除。

其中,濕法技術效率高,可達97%以上,但有大量污水排出,容易造成二次污染。干法技術無污水排放,但脫除效率僅達60%~70%。半干法技術有較高的脫除效率(可90%左右),藥品用量少,且無污水排放,因此為煙氣脫酸的主要適用技術。半干法脫酸裝置一般設置在除塵器之前,主要包括給料系統、混合系統和反應系統。脫酸劑CaO在給料系統生成粉狀Ca(OH)2,再進入混合系統與煙氣及少量的水充分混合,最后以噴霧狀進入反應系統。HCl、SOx、HF等酸性成分被吸收,生成中性、干燥的細小固體顆粒,隨煙氣進入下一步凈化系統。主要反應有:

2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O (1)

SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O (2)

2.5惡臭控制

由于惡臭對垃圾焚燒廠周圍的影響較為敏感,必須加以有效處理,可采取如下措施:①封閉式的垃圾運輸車;②在垃圾卸料平臺的進出口處設置風幕門;③垃圾存貯坑處于負壓狀態,在坑上方設抽氣裝置,防止惡臭外溢,坑內氣體抽出后送入焚燒爐內助燃;④定期清理垃圾存貯坑中的陳垃圾;⑤設置自動卸料門,使垃圾存貯坑密閉化。惡臭污染的治理技術有物理法(密封法、掩蔽法、稀釋法等)化學法(直接燃燒法、催化燃燒法、吸收法等)和生物法(生物濾池法、生物洗滌塔法)。

3、煙氣污染物凈化工藝選擇

目前國內外采用的垃圾焚燒煙氣凈化工藝有很多種不同的組合工藝, 較為常見的典型工藝有下列五種:

( 1) 半干法除酸 + 活性炭噴射吸附二噁英 + 布袋除塵。

( 2) SNCR脫硝 + 半干法除酸 + 活性炭噴射吸附二噁英 + 布袋除塵。

( 3) 半干法除酸 + 活性炭噴射吸附二噁英 + 布袋除塵 + SCR脫硝。

( 4) 半干法除酸 + 活性炭噴射吸附二噁英 + 布袋除塵 + 濕法除酸 + SCR 脫硝。

( 5) 半干法除酸 + 活性炭噴射吸附二噁英 + 布袋除塵 + 濕法除酸 + 活性炭床除二噁英。

目前,第一種組合工藝在國內外應用較廣, 中國大型生活垃圾焚燒煙氣凈化系統基本上也都采用該組合工藝,該工藝投資和運行費用較低,可避免廢水的產生,煙氣污染物排放能夠適應《生活垃圾焚燒污染控制標準》( GB 18485 - 2001) 及環發[2008] 82號文的要求, 除 NOx 外也能滿足《生活垃圾焚燒污染控制標準》( GB 18485 - 2014) [3]的要求 。第二種組合工藝在第一種工藝的基礎上加入了 SNCR脫硝環節, 以適應新排放標準的要求, 保證 NOx 達標排放。而歐洲對酸性氣體( SO2、NOx 等) 排放要求較高,近年來增加了濕法除酸 + SCR脫硝裝置。

4、結論

根據我國目前生活垃圾產生、收集和處置特點,從凈化效率、前期投資、運行維護等因素綜合分析來看,較為適合目前我國垃圾焚燒煙氣中污染物的組合凈化工藝為“低氮燃燒+SNCR+半干法+干法(消石灰、活性炭噴射)+布袋除塵”,上述工藝及配套設備相對技術成熟、經濟可行,污染物去除效率較高,能夠保證煙氣污染物排放穩定達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2014)限值要求。

參考文獻:

[1]楊天松.煙氣處理技術在垃圾焚燒發電過程中的應用分析[J].低碳世界,2014(6):78-79.

[2]王雷,張運翹.垃圾焚燒電廠常用煙氣凈化工藝分析[J].鍋爐技術,2008,39(3):73-76.

[3]劉輝.關于生活垃圾焚燒發電廠污染物排放標準分析[J].環境與可持續發展,2015(4):73-74.

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