垃圾焚烧电厂常用烟气净化工艺分析

垃圾焚烧电厂常用烟气净化工艺分析篇1

垃圾焚烧电厂常用烟气净化工艺分析

摘要：针对我国城市生活垃圾焚烧工艺的发展现状及垃圾焚烧烟气中污染物的组成和排放标准,介绍了3种常用的`垃圾焚烧发电厂半干法烟气净化工艺,并对这几种烟气净化工艺进行了对比和分析,可为垃圾焚烧发电厂烟气净化工艺的选择提供一定的参考.作者：王雷张运翘 WANG Lei ZHANG Yun-qiao 作者单位：上海电气环保集团,上海,08期刊：锅炉技术 PKU Journal：BOILER TECHNOLOGY年，卷(期)：,39(3)分类号：X701关键词：生活垃圾焚烧烟气净化半干法除尘

垃圾焚烧电厂常用烟气净化工艺分析篇2

随着国民经济的迅速发展和城市化进程的加快, 城市生活垃圾的产生量与日俱增。2013年全国261个大、中城市生活垃圾产生量达1.61×108t, 并以每年10%的速度迅速增长, “垃圾围城”已成为城市发展亟待解决的重大问题。城市生活垃圾焚烧技术起步于19世纪中期, 我国从20世纪中后期开始采用焚烧法处理生活垃圾并且发展势头迅猛[1~3]。根据《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》要求, 到2015年全国城镇生活垃圾焚烧处理设施能力达到无害化处理总能力的35%以上, 其中东部地区达到48%以上。可以说, 我国生活垃圾焚烧处理已进入快速发展的黄金时期。然而, 城市生活垃圾成分中含有机氯化物、重金属等成分, 焚烧过程中会产生大量的烟气污染物, 如不采取有效措施, 将对环境产生严重污染, 危害人体健康[4]。

本研究以某大型垃圾焚烧发电厂烟气净化工程为例, 对垃圾焚烧发电厂烟气净化工艺进行多因素比选, 确定烟气净化典型工艺流程, 降低垃圾焚烧发电厂对环境的污染, 促进环境友好型社会的发展。

2 垃圾焚烧发电厂概况及烟气主要参数

2.1 垃圾焚烧发电厂概况

本研究以某大型垃圾焚烧发电厂为研究对象, 其生活垃圾占82%, 工业垃圾占18%, 远期垃圾热值7500 k J/kg。垃圾焚烧发电厂处理规模为2250 t/d, 由3条750 t/d焚烧线组成, 每条焚烧线配备1条烟气净化线。

2.2 烟气主要参数

垃圾焚烧产生的烟气, 主要含有粉尘、酸性气体 (SOx、HCl等) 、NOx、重金属和二恶英等污染成分[4]。

余热锅炉出口处烟气主要参数如下:烟气出口处温度190℃~230℃, 烟气流量 (湿基) 145450 Nm3/h, 粉尘浓度2000mg/Nm3~4000 mg/Nm3, SO2浓度215 mg/Nm3, HCl浓度1780mg/Nm3, NOx浓度200 mg/Nm3。

2.3 烟气净化设计标准

随着垃圾焚烧发电市场的迅速发展, 我国于2014年出台了新的《生活垃圾焚烧污染控制标准》 (GB18485-2014) , 对烟气净化提出了更高的要求。本研究设计标准在全面满足国标的基础上, 重金属指标参照最严格的欧盟标准 (2000/76/EC) 。

3 烟气净化工艺选择

针对烟气成分中的酸性气体、粉尘、重金属、二恶英及NOx等污染物, 本研究对各类净化工艺进行分析和比选。

3.1 酸性气体净化工艺

烟气中酸性气体的脱除主要有三种工艺:干法、半干法与湿法[5]。

干法脱酸是向除尘器前的烟道内喷入熟石灰干粉, 吸收剂在烟道及除尘器内与酸性气体发生中和反应。从余热锅炉出来的烟气温度较高, 导致反应效率较低, 因此需喷水降温。

半干法脱酸一般以石灰浆液为吸收剂, 由喷嘴或旋转雾化器喷入脱酸塔, 形成粒径极小的液滴。烟气和石灰浆液采用顺流或逆流设计, 保证充足的反应时间。塔内未完全反应的石灰, 随烟气进入除尘器, 附着于除尘器滤袋上与酸性气体再次反应, 使脱酸效率进一步提高。

湿法脱酸采用洗涤塔形式, 洗涤塔分为吸收部和减湿部。在吸收部喷入氢氧化钠溶液, 烟气进入吸收部后与氢氧化钠溶液充分接触可达到很高的脱酸效果。经吸收部处理后的烟气进入减湿部, 在减湿部喷入大量水, 使烟气骤冷至饱和温度以下, 从而降低烟气含水量。

国内外运行经验表明, 干法脱酸净化效率较低;半干法脱酸净化效率较高, 国内应用广, 积累了较多的运行经验;湿法脱酸净化效率最高, 可满足最严格的排放标准, 但流程复杂, 投资和运行成本高, 目前应用较少。

综合分析, 本研究酸性气体脱除采用“半干法”, 同时在水平烟道喷射熟石灰干粉作为补充。

3.2 除尘工艺

目前垃圾焚烧发电厂中主要采用静电除尘和布袋除尘。静电除尘器对粉尘的脱除效率可达到95%~99.5%;布袋除尘器对粉尘的脱除效率可达到99.9%以上。但在二恶英控制方面, 静电除尘器的效率远低于布袋除尘器[6]。因此, 自20世纪80年代末, 我国垃圾焚烧发电厂大多采用布袋除尘器。

我国《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》 (CJJ90-2009) 中明确规定生活垃圾焚烧炉除尘装置必须采用布袋除尘器。因此, 本研究采用布袋除尘器, 滤袋除尘效率要求大于99.9%。

3.3 二恶英及重金属脱除工艺

垃圾焚烧烟气中二恶英的来源主要包括:垃圾成分中含有的二恶英;含氯前体物燃烧生成二恶英;垃圾成分中含有的二恶英分解后再合成。本研究通过下列方法控制二恶英的排放[7~8]:

(1) “3T+E”技术, 即维持炉内高温 (Temperature) , 延长气体在高温区的停留时间 (Time) , 促进空气扩散、混合 (Turbulence) , 过量空气优化燃烧效率 (Excess Air) 。“3T+E”技术可使二恶英的脱除率达到99.99%; (2) 二恶英的生成和一氧化碳浓度呈正相关。根据垃圾低位热值及垃圾量的大小, 调节送风量, 同时通过炉排运动对垃圾翻转、搅拌, 使垃圾燃烧更加充分, 从而控制烟气中一氧化碳的含量及二恶英的生成量; (3) 当烟气温度降到300℃~500℃时, 少量已分解的二恶英将重新合成。焚烧炉在设计上考虑尽量减小余热锅炉尾部截面积, 提高烟气流速, 减少烟气从高温到低温过程的停留时间, 以减少二恶英的再合成; (4) 结合重金属脱除, 在布袋除尘器入口烟道上布置一个压缩空气喷射装置, 将比表面积大于1000 m2/g的活性炭喷入烟气中, 利用活性炭吸附二恶英和重金属。同时当烟气通过除尘器滤袋时, 残存的微量二恶英仍能与滤袋上的熟石灰、活性炭反应得到进一步净化。通过“3T+E”技术和活性炭喷射, 可实现二恶英和重金属稳定达标排放。

3.4 NOx脱除工艺

目前在垃圾焚烧发电厂中应用最多的NOX脱除技术主要包括[9]:焚烧控制、选择性非催化还原工艺 (SNCR) 和选择性催化还原工艺 (SCR) 。

焚烧控制是通过控制焚烧过程的工艺参数降低NOx的排放浓度。主要包括:降低焚烧区域温度, 控制NOx生成;调节助燃空气分布, 减少N2和O2高温反应;创造反应条件使NOx还原为N2。SNCR工艺是在焚烧炉内喷射氨或尿素, 在焚烧温度为750℃~900℃区域, NOx与还原剂反应被还原为N2[10]。SCR工艺是在Ti O2-V2O5等催化剂作用下, 通过喷射氨或尿素, 将NOx还原为N2。催化反应的温度一般控制在300℃~400℃。从脱硝效果方面看, SCR可达到90%以上, 焚烧控制技术可达到60%~70%, SNCR可达到50%以上。从成本方面看, SCR和先进的焚烧控制系统相当, 明显高于SNCR。从节能环保方面看, SNCR和SCR均存在少量NH3泄漏污染问题;SCR系统要求对排放的烟气再次升温, 增加CO2的排放量;当SCR催化剂失活后, 成为需要特殊处理的危险废物。考虑各类NOX脱除技术的效率、成本等因素, 本研究采用SNCR脱硝工艺。

3.5 烟气净化工艺流程

综上所述, 本研究垃圾焚烧后产生的烟气, 经“SNCR脱硝+半干法+ (活性炭+熟石灰干粉) 喷射系统+布袋除尘”组合工艺加以处理后, 稳定达标排放。

4 结语

本研究遵循可持续发展原则, 以某大型垃圾焚烧发电厂烟气成分为设计依据, 经过综合分析比选, 烟气经“SNCR脱硝+半干法+ (活性炭+熟石灰) 喷射系统+布袋除尘”组合工艺净化后可达标排放。本研究对各类烟气净化工艺的分析比选, 或可为相关工程建设提供参考和借鉴。

值得注意的是, 烟气排放达标与否除与工程设计有关外, 还与运营管理密不可分。因此, 烟气净化工程建设中, 科学合理的工艺设计, 辅以良好的运营管理, 方可保证烟气稳定达标排放。

摘要：以某大型垃圾焚烧发电厂烟气成分为设计依据, 经过多因素综合比选, 烟气经“SNCR脱硝+半干法+ (活性炭+熟石灰) 喷射系统+布袋除尘”组合工艺净化后, 可实现稳定达标排放。

关键词：烟气净化,SNCR,半干法,活性炭,布袋除尘

参考文献

[1]中华人民共和国环境保护部.2014年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报[J].中国环保产业, 2015, (1) :4-11.

[2]杜吴鹏, 高庆先, 张恩琛等.中国城市生活垃圾排放现状及成分分析[J].环境科学研究, 2006, 19 (5) :85-90.

[3]白良成.生活垃圾焚烧处理工程技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009:3-7.

[4]王文刚, 付晓慧, 王学珍.生活垃圾焚烧烟气污染物控制工艺选择[J].中国人口:资源与环境, 2014.