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文章導讀
只有選擇合適的煙氣凈化技術(shù)，才能用最小的投資達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》GB18485- 2001中規(guī)定的要求，達到保護環(huán)境的目的，從而提高電廠的經(jīng)濟效益和社會效益。
▲ 來源：煤化工知庫
垃圾焚燒發(fā)電廠中煙氣凈化系統(tǒng)的建設是一次性投資和持續(xù)性運行投入均較高的環(huán)保項目，約占整個垃圾發(fā)電廠工程造價的1/3。因此，如何結(jié)合資源條件，科學合理地選擇切合實際的煙氣凈化技術(shù)十分重要。
只有選擇合適的煙氣凈化技術(shù)，才能用最小的投資達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》GB18485- 2001中規(guī)定的要求，達到保護環(huán)境的目的，從而提高電廠的經(jīng)濟效益和社會效益。
1、幾種工藝的比較
目前，國內(nèi)外垃圾焚燒行業(yè)的煙氣凈化工藝有多種方案，主要為脫酸系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)的不同組合。
1.1 脫酸系統(tǒng)比較
垃圾焚燒中產(chǎn)生的酸性氣體有HCl、SO2 等，脫除酸性氣體的方法概括起來可分濕法、半干法、干法三種。它們對HCl 的去除效率分別為98%、90%、80%，對SO2 的去除效率分別為95%、80%～90%、75%，對吸收劑消耗過量系數(shù)為1、2、3。
顯然，濕式洗滌法對酸性氣體的去除效果較好。但由于濕式洗滌法存在污水處理問題，其系統(tǒng)的投資費用約為半干法系統(tǒng)的1.75倍，同時其操作和維修費用也相應增加。
干式脫酸法投資與半干法接近，但對酸性氣體的去除效果較差。
半干法最大的特點是充分利用煙氣中的余熱，使吸收劑中的水分蒸發(fā)，凈化反應產(chǎn)物以干態(tài)固體的形式排出，避免了濕法凈化技術(shù)的缺點。其凈化過程是將煙氣從較高溫度降到設定溫度，并噴入堿性吸收劑，使之與煙氣中的酸性氣體反應，且同時得到干燥的鹽類產(chǎn)物，再用除塵器加以回收。
將堿性吸收劑與煙氣中的酸性氣體進行充分的傳質(zhì)傳熱，不但提高了效率，同時也可將反應生成物得到干燥，最終得到易處理的干粉狀生成物。半干法工藝較成熟，設備簡單，一次性投資較低。
其優(yōu)點為：凈化效率高，流程簡單，設備少;生成物易處理，無二次污染;控制系統(tǒng)溫濕度，可避免設備腐蝕;不結(jié)垢、不堵塞;對負荷波動適應性好，吸收劑用量可按煙氣中污染物濃度進行調(diào)節(jié);操作方便，維修量小;水耗量少，占地面積小。
半干法脫酸已具有良好的應用實踐，國內(nèi)外焚燒廠業(yè)績表明其可靠性高，性能良好。
1.2 半干法脫酸塔形式的選擇
半干法脫酸塔有多種形式，如噴霧干燥吸收塔、氣體懸浮式吸收塔、增濕灰吸收法(即多組份有毒廢氣治理技術(shù))及循環(huán)灰吸收法。
1.2.1 噴霧干燥吸收塔
噴霧干燥吸收塔凈化吸收劑采用石灰乳液，煙氣一般為下流式，即煙氣從噴霧干燥吸收塔的上部進入，下部流出。它的優(yōu)點為：凈化效率高，設備體積小。噴霧干燥吸收塔的噴嘴結(jié)構(gòu)亦有二大類：
(1)機械旋轉(zhuǎn)噴嘴。通過高速電機帶動噴嘴旋轉(zhuǎn)(12000～18000r/min)，在強大的離心力作用下，使吸收劑乳液得以霧化。該類噴嘴的缺點是設備投資高，運行費用大，操作中維護管理復雜。
(2)壓力霧化噴嘴?？繅嚎s空氣噴吹吸收劑乳液，乳液與壓縮空氣在噴嘴頭處強烈混合后從噴嘴噴出，使吸收劑乳液霧化，設備投資低，操作運行簡便，但霧化效果較機械旋轉(zhuǎn)噴嘴稍差。
1.2.2 氣體懸浮式吸收塔
氣體懸浮式吸收塔吸收劑也采用石灰乳液，它是以循環(huán)流化床技術(shù)為基礎的煙氣凈化裝置，其煙氣流向為下進氣上流式，采用壓力霧化噴嘴。氣體懸浮式吸收塔主要由反應器、旋風分離器、再循環(huán)箱等部件組成，設備體積較大且復雜。
1.2.3 增濕灰吸收法
增濕灰吸收法，即多組份有毒廢氣治理技術(shù)(M H G T)。M H G T 技術(shù)是在噴霧干燥凈化法的基礎上開發(fā)出來的。主要特點是采用干法吸收劑，水作為吸收劑的增濕用水，使吸收劑的含濕量從2% 增濕到 5%，以提高吸收劑的活性。
同時將大量循環(huán)灰進入脫酸反應器，提高吸收劑的利用率，采用高倍率密相循環(huán)能有效防止吸收塔內(nèi)壁結(jié)垢。它較原始干法的凈化效率高，又無濕法水的二次污染，同時免去了噴霧干燥凈化法吸收劑溶液的制備和噴霧過程。
全套系統(tǒng)設備簡單，操作靈活，脫硫率高、耗水量少，一次性投資較低，操作方便，維修量小，占地面積少。而且工作過程清潔，無廢水產(chǎn)生，生成物易于處理。
1.2.4 循環(huán)灰吸收法
循環(huán)灰吸收法是采用煙氣進口段噴水增濕，強化吸收劑活性的煙氣脫硫工藝。來自焚燒爐的煙氣由底部進入煙氣吸收塔，水由煙氣吸收塔下部的雙流體霧化噴嘴噴入煙氣吸收塔，新鮮消石灰和大量的循環(huán)灰由流化風機流化后送入吸收塔，它們以很高的傳質(zhì)速率在煙氣吸收塔中與煙氣和水充分混合，并與煙氣中的有害氣體發(fā)生反應，生成各反應產(chǎn)物。
這些干態(tài)的反應產(chǎn)物從煙氣吸收塔的出口進入布袋除塵器進行分離，布袋除塵器捕集到的物料大部分再循環(huán)進入煙氣吸收塔。
和MHGT 法一樣，循環(huán)灰吸收法也免去了噴霧干燥凈化法吸收劑溶液的制備和噴霧過程。與MHGT 法相比，它有著MHGT 法的同樣優(yōu)點，并且由于循環(huán)灰是干灰，經(jīng)空氣斜槽循環(huán)使用，增強了循環(huán)灰的流動性，使循環(huán)灰的循環(huán)過程流暢，循環(huán)灰入凈化塔時不易堵塞。
但同時，由于新鮮消石灰和循環(huán)灰是依靠凈化塔內(nèi)下部噴入的水霧來增濕，其增濕活化效果必定較直接用水混合增濕時稍差，因而導致脫酸效率的降低。
1.3 除塵設備比較
靜電除塵器和布袋除塵器均可達到廢氣粒狀污染物排放標準目標(80mg/m3)，但靜電除塵器效率再提高的可能性不大，而布袋除塵器如采用聚四氟乙烯薄膜濾料(PTFE)，則粒狀污染物可降至10mg/m3 以下。布袋除塵器對微小粒狀物的捕集效果良好，對重金屬、二惡英、呋喃等毒性物質(zhì)具有較高的脫除效率。
國外已發(fā)現(xiàn)靜電除塵器內(nèi)有二惡英與呋喃的再合成現(xiàn)象。因此，采用布袋除塵器，排煙中Hg 和Cd 的濃度可達到0.2mg/m3，而靜電除塵器一般只能達到1mg/m3。
另外，當排放標準要求較高時，可在系統(tǒng)中添加活性碳，增加對重金屬吸附，然后被布袋除塵器捕集，而不需要對系統(tǒng)作重大改動。除塵器的布袋由于采用 PTFE 材料后，既能明顯減小壓力損失，又能提高對酸性物質(zhì)控制要求的適應性。所以采用布袋除塵器顯然比靜電除塵器有利。
其不足之處是濾袋壽命較短、維護工作量較大，致使其日常運行費用略高于靜電除塵器。另外，布袋除塵器對進入煙氣的溫度要求比較嚴格，煙溫過高，濾袋損壞。煙溫過低，煙氣中的酸氣冷凝成酸滴，濾料受腐蝕而損壞。
因此，其上游設備設置半干法脫酸塔比較合適，半干法脫酸塔能有效控制進入布袋除塵器煙氣的酸度及溫度，同時需設置良好的自控裝置及旁通管。兩種除塵器的性能比較見表1。
2、煙氣凈化組合工藝比選
根據(jù)煙氣成份及污染排放標準，煙氣凈化系統(tǒng)由兩個部分組成，即脫酸系統(tǒng)與除塵設備的組合。現(xiàn)行的工藝組合大致有以下四種形式。
(1)靜電除塵器(或布袋除塵器)+ 濕式洗滌塔;
(2)半干法脫酸塔+ 布袋除塵器;
(3)半干法脫酸塔+ 靜電除塵器;
(4)干法脫酸塔+ 袋式(或靜電)除塵器。
各種組合的優(yōu)缺點及性能比較如表2 所示。
3、綜合選擇
綜上所述，在技術(shù)選擇和經(jīng)濟選擇的基礎上，利用比較分析法選擇較合理的工藝。焚燒垃圾發(fā)電煙氣凈化技術(shù)方案推薦采用半干法脫酸塔加布袋除塵器的組合工藝，如圖1 所示。
以天津雙港垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣凈化系統(tǒng)為例，其采用半干法吸收塔+活性炭噴射系統(tǒng) +脈沖布袋除塵器的組合工藝。在石灰漿制備系統(tǒng)中，Ca(OH)2與一定量的水混合制成濃度約為 20%的石灰漿，然后被送至石灰漿供應槽。
石灰漿自供應槽被送至位于半干式吸收塔頂部的旋轉(zhuǎn)噴霧器，旋轉(zhuǎn)噴霧器的霧化輪在12000r/min下工作，將吸收劑霧化成液滴，從而與煙氣中的酸氣發(fā)生化學反應。正常運行情況下，石灰漿給料流量應在700～1000L/ h，給料管道壓力應在30～80kPa 范圍之內(nèi)。
在活性炭噴射系統(tǒng)中，采用氣力輸送，氣源由羅茨風機提供，活性炭經(jīng)計量裝置直接吹入吸收塔的煙氣出口管道。使用的活性炭為200 目粉體，以保證比表面積和吸附能力。
4、結(jié)束語
煙氣凈化技術(shù)方案的選擇是垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的重要組成部分，從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面綜合考慮，推薦較合理的技術(shù)方案，對工程具體的建設要求和條件，科學而合理的選擇煙氣凈化的技術(shù)方案具有指導意義。
北極星大氣網(wǎng)訊:摘要：從垃圾焚燒煙氣中的主要污染物出發(fā),以成都市某垃圾焚燒發(fā)電廠工程為例,探討目前主流垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理的工藝路線、工藝方法以及設計要點,并提出了設計思路，并對煙氣脫酸工藝做了分析。
1引言
隨著我國城市化進程的加快，人民生活水平不斷提高，垃圾產(chǎn)生量也逐年遞增。為避免環(huán)境污染,對垃圾進行綜合治理，合理利用，已是刻不容緩的重要課題。垃圾焚燒是目前發(fā)達國家普遍推行的一種垃圾處理方式，可以有效分解垃圾中的有毒有害物質(zhì)，殺滅各種病原體，焚燒后形成的固體殘渣減量可達80%以上，占地少，方便填埋，還能產(chǎn)生電能進行再利用,可以說垃圾焚燒真正實現(xiàn)了垃圾處理的減量化、資源化、無害化。
垃圾焚燒煙氣中的污染物可分為顆粒物(粉塵）、酸性氣體(SOx、NOx、HCl、HF等）、重金屬（Hg、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、Mn、Sb、Cd、Se等)和有機劇毒污染物(二噁英、呋喃等)四大類。為防止垃圾焚燒處理過程中對環(huán)境產(chǎn)生的二次污染，必須采取嚴格措施，利用煙氣凈化系統(tǒng)對焚燒產(chǎn)生的煙氣進行處理，達到達標排放的目的。
本文以剛建成投產(chǎn)的成都市某垃圾焚燒發(fā)電廠為例，對垃圾焚燒煙氣處理工藝進行分析和探討。
2垃圾焚燒發(fā)電廠概況
該項目垃圾處理規(guī)模為2400t/d,焚燒爐處理能力為4x600t/d,選擇4MPa,400oC中溫中壓蒸汽參數(shù)的余熱鍋爐。每臺焚燒爐配置一套煙氣處理系統(tǒng)。
3煙氣凈化處理工藝
3.1工藝流程
選擇SNCR(選擇性非催化還原法)+旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸塔+半干法(Ca(OH)2)+干法(NaHCO3)+活性碳噴射+高效袋式除塵器+SCR(選擇性催化還原法)相結(jié)合的煙氣凈化工藝。執(zhí)行《歐盟污染物排放標準》2000/EC/76。
3.2SNCR系統(tǒng)
SNCR系統(tǒng)是把氨水溶液噴射到焚燒爐內(nèi)，除去焚燒爐內(nèi)的氮氧化物的設備，化學反應方程式如下：
4NH3+4NO+O2——4N2+6H2O
通過在鍋爐第一煙道噴入霧狀氨水溶液，煙氣中的氮氧化物濃度從鍋爐入口設計值300mg/Nm3被分解到省煤器出口200mg/Nm3之下。所需氨水通過壓縮空氣和雙流體噴嘴被噴進爐內(nèi)，根據(jù)省煤器出口NOg濃度,DCS系統(tǒng)自動進行演算以控制氨水溶液供應泵的輸出。氨水溶液供應泵送來的氨水溶液與稀釋水匯合，再由氨水溶液管線攪拌器進行充分混合，送到噴嘴噴射。
該工程在鍋爐第一煙道分多層共設置6跟噴霧噴嘴。氨水溶液儲罐一座，供SNCR和SCR系統(tǒng)共同使用，存儲20%氨水溶液7天用量。氨水溶液供應泵設5臺定量泵,4用1備。稀釋水供應泵采用渦流泵，設2臺，1用1備。
3.3脫酸反應系統(tǒng)
脫酸反應系統(tǒng)包括機械旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸塔和消石灰噴射裝置。每條焚燒線設一座噴霧脫酸塔。脫酸塔為圓筒形，底部為錐形，椎體上設置電伴熱系統(tǒng)以防止灰渣結(jié)露，并進行保溫，底部有破碎機和卸料閥，以保證反應物能順利排出。脫酸塔上方，是帶導流板的蝸殼形入口通道，能使進入煙氣產(chǎn)生良好的渦流和均勻分配。脫酸塔上方布置有石灰漿高位液槽，以保證供漿壓力恒定。根據(jù)煙囪處HCl、SO2、HF的濃度,DCS計算出所需的消石灰漿流量，進而通過消石灰流量閥門控制消石灰流量。
工藝水用作煙氣冷卻水。為維持半干式脫酸塔出口溫度一定，冷卻水流量通過冷卻水流量閥自動控制。冷卻水流量閥由設置在DCS內(nèi)的半干式脫酸塔出口溫度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)。3.4石灰漿制備系統(tǒng)
石灰漿制備系統(tǒng)為公用系統(tǒng),4條煙氣凈化線公用一套制漿系統(tǒng)，包括1個消石灰儲倉、2個制備罐、1個漿液供應裝置。消石灰儲倉總?cè)莘e350m3,貯存天數(shù)7天。每個制備罐均設攪拌裝置及液位指示，主要功能是為脫酸塔連續(xù)提供所需流量的濃度大約10-17%的石灰漿。設置一臺帶攪拌器的消石灰供應罐，容量為4條線8小時消耗量,供應罐液位進行測量，由DCS進行監(jiān)視。設置2臺消石灰漿供應泵,1用1備,裝有被供應罐液位限制的連鎖回路。
3.5碳酸氫鈉及消石灰噴霧系統(tǒng)
當機械旋轉(zhuǎn)噴霧器進行維修或更換時,將啟用該系統(tǒng)，可以使HCl、SOx減少到排放指標范圍內(nèi)。該裝置設置在布袋除塵器入口煙道處。另外，在布袋除塵器濾袋表面預涂時，也要運行本設備。
設一座碳酸氫鈉料倉，容量為1臺機械旋轉(zhuǎn)噴霧器停止工作時，滿足煙氣凈化需要3天的量。料倉內(nèi)設料位開關(guān)、空氣流化裝置及振動式架橋破解裝置。
在料倉底部設4個排放口，每個排放口設置定量給料的出料裝置。通過將煙氣中'(1、0,的設定值與實際值進行比較得到PID控制值進而通過變頻器來控制粉體流量。
同樣，設消石灰料倉1座，設計思路類似于碳酸氫鈉料倉。
碳酸氫鈉或消石灰由鼓風機輸送至噴射器噴人布袋除塵器人口煙道內(nèi)。如果供應管線發(fā)生堵塞等情況，管線內(nèi)的壓力開關(guān)會檢測出來。
3.6活性炭儲存和輸送系統(tǒng)
活性炭從脫酸塔后、布袋除塵器前的煙道混合器中噴人，主要作用是控制二噁英及重金屬的排放量，使其達到排放要求。為了使活性炭粉末和煙氣充分混合，增加活性炭和煙氣的接觸時間，本系統(tǒng)設置了特殊的煙氣管道混合器。為保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，除了設置羅茨鼓風機輸送物料外，還另接了一套壓縮空氣管路作為旁路，以保證系統(tǒng)的連續(xù)運行?；钚蕴康挠昧扛鶕?jù)焚燒線煙氣量進行控制。
3.7布袋除塵器
設在線脈沖清掃和離線脈沖清掃兩種方式。正常運行時，采用在線脈沖清掃，利用壓差控制自動運行。定期清灰方式為當系統(tǒng)達到設定的定期清灰時間，脈沖壓縮空氣從布袋的清潔側(cè)噴人布袋，吹落附著的濾袋上的灰塵。
本系統(tǒng)供氣由獨立貯氣罐供給，除塵效率>99.84，阻力小于等于1500Pa。
3.8煙氣再加熱系統(tǒng)及SCR系統(tǒng)
煙氣再加熱系統(tǒng)是把從布袋除塵器出來的煙氣加熱到適合SCR系統(tǒng)脫銷反應溫度的加熱裝置。布袋除塵器出口煙氣溫度約為145oC，該溫度不適合催化劑活性化溫度，需要升溫至以上。利用高壓蒸汽作為熱源進行熱交換。
SCR系統(tǒng)是把氨氣噴人催化劑反應塔內(nèi)，去除氮氧化物的設備。催化反應塔設置在煙氣再加熱器的下游，在催化反應塔中的脫銷反應與SNCR系統(tǒng)相同：
4NH3+4NO+O2——4N2+6H2O
催化劑材質(zhì)為Ti〇2-W〇3-V205系列，蜂窩狀結(jié)構(gòu)。催化劑由2層：1層備用構(gòu)成。氨水溶液供應栗使用膜式栗，設5臺，4用一備。為控制煙囪出口的80x濃度，氨水溶液流量由DCS演算處理，自動控制在最合適的流量。
3.9飛灰輸送系統(tǒng)
包括:螺旋輸送機、刮板輸送機、斗式提升機、飛灰儲倉。脫酸塔及布袋除塵器灰斗中的灰經(jīng)螺旋輸送機送至刮板輸送機，再由刮板輸送機將飛灰送至斗式提升機中，飛灰經(jīng)提升后落人飛灰儲倉中。儲倉中的灰分兩路進行處理，一路通過干灰散裝機排出，另外一路由輸送機送至飛灰固化系統(tǒng)。
3.10煙氣凈化系統(tǒng)運行效果
本套凈化工藝在垃圾焚燒發(fā)電廠投人運行一年多以來，運行穩(wěn)定，達到《歐盟污染物排放標準》2000/EC/76。
4煙氣凈化系統(tǒng)設計思路
4.1煙氣凈化系統(tǒng)不影響焚燒爐的穩(wěn)定運行。脫酸反應系統(tǒng)具有動態(tài)適應能力，保證裝置高效穩(wěn)定運行。
4.2對酸性氣體、煙塵、二噁英等污染物進行有效脫除，確保煙氣達標排放。
4.3技術(shù)裝備水平先進、實用、可靠、經(jīng)濟。
4.4設備布置緊湊合理，占地少，最大限度降低投資。
4.5采用計算機控制系統(tǒng)，提高自動化生產(chǎn)水平，基本實現(xiàn)中控室集中控制，為降低工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造良好條件。
4.6出于經(jīng)濟性考慮，凈化系統(tǒng)使用價格便宜、易于采購、便于運輸?shù)乃巹?/p>
結(jié)語
選擇SNCR(選擇性非催化還原法):旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸塔:半干法(Ca(0H))+干法(8aHC03)+活性碳噴射+高效袋式除塵器+SCR(選擇性催化還原法)相結(jié)合的煙氣凈化工藝，對垃圾焚燒煙氣中污染物質(zhì)的去除有很好的效果，在生產(chǎn)運行中能實現(xiàn)穩(wěn)定的達標排放，設備運行穩(wěn)定。該工藝的選擇以及對設計要點的分析，可為相關(guān)工程建設提供參考和借鑒，有推廣使用的價值。
原標題：垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣凈化技術(shù)方案的選擇
垃圾焚燒發(fā)電廠中煙氣凈化系統(tǒng)的建設是一次性投資和持續(xù)性運行投入均較高的環(huán)保項目，約占整個垃圾發(fā)電廠工程造價的1/3。因此，如何結(jié)合資源條件，科學合理地選擇切合實際的煙氣凈化技術(shù)十分重要。只有選擇合適的煙氣凈化技術(shù)，才能用最小的投資達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》GB18485- 2001中規(guī)定的要求，達到保護環(huán)境的目的，從而提高電廠的經(jīng)濟效益和社會效益。
1 幾種工藝的比較
目前，國內(nèi)外垃圾焚燒行業(yè)的煙氣凈化工藝有多種方案，主要為脫酸系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)的不同組合。
1.1 脫酸系統(tǒng)比較
垃圾焚燒中產(chǎn)生的酸性氣體有HCl、SO2 等，脫除酸性氣體的方法概括起來可分濕法、半干法、干法三種。它們對HCl 的去除效率分別為98%、90%、80%，對SO2 的去除效率分別為95%、80%～90%、75%，對吸收劑消耗過量系數(shù)為1、2、3。
顯然，濕式洗滌法對酸性氣體的去除效果較好。但由于濕式洗滌法存在污水處理問題，其系統(tǒng)的投資費用約為半干法系統(tǒng)的1.75倍，同時其操作和維修費用也相應增加。
干式脫酸法投資與半干法接近，但對酸性氣體的去除效果較差。
半干法最大的特點是充分利用煙氣中的余熱，使吸收劑中的水分蒸發(fā)，凈化反應產(chǎn)物以干態(tài)固體的形式排出，避免了濕法凈化技術(shù)的缺點。其凈化過程是將煙氣從較高溫度降到設定溫度，并噴入堿性吸收劑，使之與煙氣中的酸性氣體反應，且同時得到干燥的鹽類產(chǎn)物，再用除塵器加以回收。將堿性吸收劑與煙氣中的酸性氣體進行充分的傳質(zhì)傳熱，不但提高了效率，同時也可將反應生成物得到干燥，最終得到易處理的干粉狀生成物。半干法工藝較成熟，設備簡單，一次性投資較低。其優(yōu)點為：凈化效率高，流程簡單，設備少；生成物易處理，無二次污染；控制系統(tǒng)溫濕度，可避免設備腐蝕；不結(jié)垢、不堵塞；對負荷波動適應性好，吸收劑用量可按煙氣中污染物濃度進行調(diào)節(jié)；操作方便，維修量小；水耗量少，占地面積小。
半干法脫酸已具有良好的應用實踐，國內(nèi)外焚燒廠業(yè)績表明其可靠性高，性能良好。
1.2 半干法脫酸塔形式的選擇
半干法脫酸塔有多種形式，如噴霧干燥吸收塔、氣體懸浮式吸收塔、增濕灰吸收法（即多組份有毒廢氣治理技術(shù)）及循環(huán)灰吸收法。
1.2.1 噴霧干燥吸收塔
噴霧干燥吸收塔凈化吸收劑采用石灰乳液，煙氣一般為下流式，即煙氣從噴霧干燥吸收塔的上部進入，下部流出。它的優(yōu)點為：凈化效率高，設備體積小。噴霧干燥吸收塔的噴嘴結(jié)構(gòu)亦有二大類：
?。?）機械旋轉(zhuǎn)噴嘴。通過高速電機帶動噴嘴旋轉(zhuǎn)（12000～18000r/min），在強大的離心力作用下，使吸收劑乳液得以霧化。該類噴嘴的缺點是設備投資高，運行費用大，操作中維護管理復雜。
?。?）壓力霧化噴嘴?？繅嚎s空氣噴吹吸收劑乳液，乳液與壓縮空氣在噴嘴頭處強烈混合后從噴嘴噴出，使吸收劑乳液霧化，設備投資低，操作運行簡便，但霧化效果較機械旋轉(zhuǎn)噴嘴稍差。
1.2.2 氣體懸浮式吸收塔
氣體懸浮式吸收塔吸收劑也采用石灰乳液，它是以循環(huán)流化床技術(shù)為基礎的煙氣凈化裝置，其煙氣流向為下進氣上流式，采用壓力霧化噴嘴。氣體懸浮式吸收塔主要由反應器、旋風分離器、再循環(huán)箱等部件組成，設備體積較大且復雜。
1.2.3 增濕灰吸收法
增濕灰吸收法，即多組份有毒廢氣治理技術(shù)（M H G T）。M H G T 技術(shù)是在噴霧干燥凈化法的基礎上開發(fā)出來的。主要特點是采用干法吸收劑，水作為吸收劑的增濕用水，使吸收劑的含濕量從2% 增濕到 5%，以提高吸收劑的活性。同時將大量循環(huán)灰進入脫酸反應器，提高吸收劑的利用率，采用高倍率密相循環(huán)能有效防止吸收塔內(nèi)壁結(jié)垢。它較原始干法的凈化效率高，又無濕法水的二次污染，同時免去了噴霧干燥凈化法吸收劑溶液的制備和噴霧過程。全套系統(tǒng)設備簡單，操作靈活，脫硫率高、耗水量少，一次性投資較低，操作方便，維修量小，占地面積少。而且工作過程清潔，無廢水產(chǎn)生，生成物易于處理。
1.2.4 循環(huán)灰吸收法
循環(huán)灰吸收法是采用煙氣進口段噴水增濕，強化吸收劑活性的煙氣脫硫工藝。來自焚燒爐的煙氣由底部進入煙氣吸收塔，水由煙氣吸收塔下部的雙流體霧化噴嘴噴入煙氣吸收塔，新鮮消石灰和大量的循環(huán)灰由流化風機流化后送入吸收塔，它們以很高的傳質(zhì)速率在煙氣吸收塔中與煙氣和水充分混合，并與煙氣中的有害氣體發(fā)生反應，生成各反應產(chǎn)物。這些干態(tài)的反應產(chǎn)物從煙氣吸收塔的出口進入布袋除塵器進行分離，布袋除塵器捕集到的物料大部分再循環(huán)進入煙氣吸收塔。
和MHGT 法一樣，循環(huán)灰吸收法也免去了噴霧干燥凈化法吸收劑溶液的制備和噴霧過程。與MHGT 法相比，它有著MHGT 法的同樣優(yōu)點，并且由于循環(huán)灰是干灰，經(jīng)空氣斜槽循環(huán)使用，增強了循環(huán)灰的流動性，使循環(huán)灰的循環(huán)過程流暢，循環(huán)灰入凈化塔時不易堵塞。但同時，由于新鮮消石灰和循環(huán)灰是依靠凈化塔內(nèi)下部噴入的水霧來增濕，其增濕活化效果必定較直接用水混合增濕時稍差，因而導致脫酸效率的降低。
1.3 除塵設備比較
靜電除塵器和布袋除塵器均可達到廢氣粒狀污染物排放標準目標（80mg/m3），但靜電除塵器效率再提高的可能性不大，而布袋除塵器如采用聚四氟乙烯薄膜濾料（PTFE），則粒狀污染物可降至10mg/m3 以下。布袋除塵器對微小粒狀物的捕集效果良好，對重金屬、二惡英、呋喃等毒性物質(zhì)具有較高的脫除效率。國外已發(fā)現(xiàn)靜電除塵器內(nèi)有二惡英與呋喃的再合成現(xiàn)象。因此，采用布袋除塵器，排煙中Hg 和Cd 的濃度可達到0.2mg/m3，而靜電除塵器一般只能達到1mg/m3。
另外，當排放標準要求較高時，可在系統(tǒng)中添加活性碳，增加對重金屬吸附，然后被布袋除塵器捕集，而不需要對系統(tǒng)作重大改動。除塵器的布袋由于采用 PTFE 材料后，既能明顯減小壓力損失，又能提高對酸性物質(zhì)控制要求的適應性。所以采用布袋除塵器顯然比靜電除塵器有利。
其不足之處是濾袋壽命較短、維護工作量較大，致使其日常運行費用略高于靜電除塵器。另外，布袋除塵器對進入煙氣的溫度要求比較嚴格，煙溫過高，濾袋損壞。煙溫過低，煙氣中的酸氣冷凝成酸滴，濾料受腐蝕而損壞。
因此，其上游設備設置半干法脫酸塔比較合適，半干法脫酸塔能有效控制進入布袋除塵器煙氣的酸度及溫度，同時需設置良好的自控裝置及旁通管。兩種除塵器的性能比較見表1。
2 煙氣凈化組合工藝比選
根據(jù)煙氣成份及污染排放標準，煙氣凈化系統(tǒng)由兩個部分組成，即脫酸系統(tǒng)與除塵設備的組合?，F(xiàn)行的工藝組合大致有以下四種形式。
?。?）靜電除塵器（或布袋除塵器）+ 濕式洗滌塔；
?。?）半干法脫酸塔+ 布袋除塵器；
?。?）半干法脫酸塔+ 靜電除塵器；
?。?）干法脫酸塔+ 袋式（或靜電）除塵器。
各種組合的優(yōu)缺點及性能比較如表2 所示。
3 綜合選擇
綜上所述，在技術(shù)選擇和經(jīng)濟選擇的基礎上，利用比較分析法選擇較合理的工藝。焚燒垃圾發(fā)電煙氣凈化技術(shù)方案推薦采用半干法脫酸塔加布袋除塵器的組合工藝，如圖1 所示。
以天津雙港垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣凈化系統(tǒng)為例，其采用半干法吸收塔+活性炭噴射系統(tǒng) +脈沖布袋除塵器的組合工藝。在石灰漿制備系統(tǒng)中，Ca(OH)2與一定量的水混合制成濃度約為 20%的石灰漿，然后被送至石灰漿供應槽。石灰漿自供應槽被送至位于半干式吸收塔頂部的旋轉(zhuǎn)噴霧器，旋轉(zhuǎn)噴霧器的霧化輪在12000r/min下工作，將吸收劑霧化成液滴，從而與煙氣中的酸氣發(fā)生化學反應。正常運行情況下，石灰漿給料流量應在700～1000L/ h，給料管道壓力應在30～80kPa 范圍之內(nèi)。
在活性炭噴射系統(tǒng)中，采用氣力輸送，氣源由羅茨風機提供，活性炭經(jīng)計量裝置直接吹入吸收塔的煙氣出口管道。使用的活性炭為200 目粉體，以保證比表面積和吸附能力。
4 結(jié)束語
煙氣凈化技術(shù)方案的選擇是垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的重要組成部分，從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面綜合考慮，推薦較合理的技術(shù)方案，對工程具體的建設要求和條件，科學而合理的選擇煙氣凈化的技術(shù)方案具有指導意義。
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原標題：生活垃圾焚燒廠煙氣凈化系統(tǒng)提標改造工藝選擇及工程案例分析
摘 要：
對SNCR、SCR脫硝工藝進行分析、比較，對干法、旋轉(zhuǎn)噴霧半干法、二流體噴霧半干法、濕法脫酸工藝進行分析、比較，并探討了二噁英脫除工藝技術(shù)，綜合考慮各方面有利、不利因素，結(jié)合煙氣凈化改造工程的特點，選擇了切實有效的煙氣凈化改造工藝，改造后煙氣排放指標滿足新國標。
關(guān)鍵詞：生活垃圾; 焚燒; 煙氣凈化; 提標改造;
隨著城市化進程的加快，以及生活水平的不斷提升，生活垃圾的產(chǎn)生量與日俱增，多城市出現(xiàn)了“垃圾圍城”現(xiàn)象。利用垃圾焚燒發(fā)電，不僅解決了垃圾處理問題，同時變廢為寶，產(chǎn)生電能，其環(huán)境價值、經(jīng)濟價值較高。我國新建的垃圾焚燒發(fā)電廠數(shù)量逐年增加，2021年底已運行的垃圾焚燒發(fā)電廠為250座，焚燒法在生活垃圾處理方式中所占的比例也逐年上升，到2020年底，全國設市城市垃圾焚燒處理能力占總處理能力的50%以上。但不可避免的生活垃圾在焚燒過程中會產(chǎn)生含有顆粒物、HCl、SO 2 、NOx、二噁英等有害物質(zhì)的煙氣。
早期建設的生活垃圾焚燒廠多數(shù)已無法達到2021年重新修訂的污染控制標準，特別是粉塵、NOx、HCl、SOx、二噁英及重金屬的排放要求顯著提高。且近年來霧霾愈來愈額嚴重，對早期建設的生活垃圾焚燒廠煙氣凈化系統(tǒng)進行提標改造勢在必行。
表1 煙氣中污染物日均濃度(mg/m 3 )排放標準對比
1 煙氣凈化改造工藝選擇
1.1 脫硝工藝
垃圾焚燒過程產(chǎn)生的NOx分為3類：燃料型、熱力型、快速型。
1.1.1 SNCR脫硝技術(shù)
SNCR脫硝技術(shù)是在850～1100℃的溫度窗口內(nèi)噴入氨水、尿素溶液等氨基還原劑，還原劑與NOx發(fā)生反應而被去除。SNCR的脫硝效率在30%～60%之間。
1.1.2 SCR脫硝技術(shù)
SCR脫硝技術(shù)是在O 2 和非均相催化劑存在條件下，在300～400℃溫度窗口內(nèi)，用還原劑NH 3 將煙氣中的NOx還原為N 2 和H 2 O，SCR的脫硝效率可達80%以上。SCR反應器的布置方式有3種：高溫高塵、高溫低塵、低溫低塵。垃圾焚燒廠傾向于低溫低塵布置，將反應器布置于脫酸塔和布袋除塵器之后，使催化劑工作在低塵、低SO 2 的無害煙氣環(huán)境中，這樣布置的好處是可以減少催化劑的堵塞和腐蝕問題，也可以避免催化劑的中毒問題，因此催化劑的壽命較長。但這樣布置的主要問題是：布袋除塵器出口的煙氣溫度一般在120～180℃，因此，在煙氣進入SCR反應器之前需加熱至300～400℃，這樣大幅度的增加了能源消耗。
近年來，低溫SCR催化劑得到了廣泛研究，目前應用于實際項目的SCR催化溫度有：170、190、230℃。出布袋的煙氣經(jīng)加熱器加熱至所需相應溫度，在相應溫度窗口內(nèi)，用還原劑NH 3 將煙氣中的NOx還原為N 2 和H 2 O，反應原理：
1.1.3 脫硝工藝比較
1.2 脫酸工藝
適用于生活垃圾焚燒廠的煙氣脫酸工藝主要有：干法、半干法、濕法。
1.2.1 干法脫酸
垃圾焚燒余熱鍋爐出口的煙氣溫度為200℃左右，煙氣經(jīng)冷卻塔/反應塔噴水降溫至150℃左右進入布袋除塵器，干法脫酸是在冷卻塔下游和布袋除塵器上游煙道內(nèi)噴入消石灰干粉或碳酸氫納粉末，煙氣中的酸性氣體與消石灰干粉或碳酸氫納粉末發(fā)生反應而被脫除，干法投資省，設備簡單，但由于是氣固反應，凈化效率低。
1.2.2 半干法脫酸
半干法是用消石灰漿液或氫氧化鈉堿液與酸性氣體反應，并通過噴水控制反應溫度，在吸收中和反應過程中水分蒸發(fā)，產(chǎn)生固體反應物，集中收集。半干法根據(jù)霧化器形式可分為旋轉(zhuǎn)噴霧半干法和二流體噴霧半干法。
表2 脫硝技術(shù)比較
旋轉(zhuǎn)噴霧半干法是利用噴霧干燥的原理將石灰漿送入旋轉(zhuǎn)霧化器，旋轉(zhuǎn)霧化器轉(zhuǎn)速為8000～15000r/min，將石灰漿液霧化成平均滴徑30～40μm的霧滴噴入反應塔內(nèi)，煙氣中的酸性物質(zhì)在液滴表面被吸收，發(fā)生氣相與液相反應為主的化學吸收反應，生成硫酸鈣等鹽類，同時，煙氣中的熱量與霧滴之間通過強制性對流傳熱，使霧滴充分蒸發(fā)，形成固態(tài)反應產(chǎn)物。其化學反應如下。
二流體噴霧半干法是將氫氧化鈉堿液經(jīng)氣液二流體噴嘴噴入反應塔內(nèi)，霧滴直徑70μm左右，堿液霧滴與酸性物質(zhì)發(fā)生酸堿中和反應而去除，同時煙氣中的熱量與霧滴對流換熱，使霧滴充分蒸發(fā)，形成固態(tài)反應產(chǎn)物。其化學反應如下。
1.2.3 濕法脫酸
濕法脫酸是煙氣出布袋除塵器之后進入濕式洗滌塔，在洗滌塔內(nèi)，煙氣由下至上，堿液由上至下，煙氣與堿液逆流接觸，進行傳熱傳質(zhì)，經(jīng)降溫、酸堿中和反應去除煙氣中的酸性污染物。出洗滌塔的煙氣，為防止白煙需設置煙氣升溫裝置。濕法是氣液反應，凈化效率極高。
1.2.4 脫酸工藝比較
由表3知，對于改造項目，需考慮場地限制、原引風機壓損及功率、改造成本、運行成本、改造后執(zhí)行的排放標準等因素，綜合考慮選擇改造脫酸工藝。
1.3.1 活性炭吸附
通過在進除塵器前的煙氣管道內(nèi)噴入活性炭，用活性炭吸附重金屬及二噁英，保證重金屬及二噁英的排放濃度達到排放標準。由于活性炭具有極大的比表面積，因此只要活性炭與煙氣混合均勻且達到足夠的接觸時間就可以達到要求的凈化效率?；钚蕴繃娙霟煹篮?，即在煙道內(nèi)開始吸附二噁英、Hg等重金屬污染物，但并沒有達到飽和，隨后與煙氣一起進入袋式除塵器中吸附在濾袋表面上，與通過濾袋表面的煙氣充分接觸，最終達到去除煙氣中重金屬及二噁英的目的。該工藝目前已廣泛應用于生活垃圾焚燒廠。
表3 脫酸工藝比較
1.3.2 SCR脫硝協(xié)同脫除二噁英
SCR主要用于去除NOx，SCR系統(tǒng)可協(xié)同催化氧化降解二噁英。
1.3.3 濕法協(xié)同脫除二噁英
濕法主要用于去除酸性污染物及粉塵，濕法系統(tǒng)可協(xié)同吸收去除二噁英。
2 煙氣凈化改造工程案例分析
2.1 改造項目情況概述
表4 鍋爐出口煙氣中污染物濃度/(mg/m 3 )參數(shù)
表5 改造前煙氣中污染物濃度/(mg/m 3 )檢測值
圖1 改造前煙氣凈化工藝
2.2 改造方案
2.2.1 增設SNCR系統(tǒng)
針對該項目實際情況，NOx排放不滿足新標準，綜合考慮場地限制、引風機不更換、投資成本、運行費用等條件，脫硝采用SNCR系統(tǒng)，增設SNCR系統(tǒng)設備1套，用尿素作為還原劑，尿素溶液制備系統(tǒng)公用，輸送至2臺焚燒爐。
2.2.2 改造脫酸系統(tǒng)
HCl、SOx排放不滿足新標準，綜合考慮場地限制、引風機不更換、投資成本、運行費用等條件，因旋轉(zhuǎn)噴霧半干法反應塔塔體尺寸較大，占地大，現(xiàn)場場地位置緊張，且旋轉(zhuǎn)霧化器投資較大，因此本改造項目不采用旋轉(zhuǎn)噴霧半干法。而二流體噴霧半干法塔體直徑小，占地小，投資省，因此本改造項目采用“二流體噴霧半干法+干法”系統(tǒng)，改造現(xiàn)有的干法反應塔(見圖1)，原干法塔煙氣從底部進入，經(jīng)冷卻，噴消石灰粉脫酸反應，煙氣從頂部出來引至布袋除塵器。因原反應塔直徑不滿足設計要求，重新設計反應塔(見圖2)，煙氣經(jīng)鍋爐引至反應塔，煙氣從頂部進入反應塔，從底部錐斗出反應塔，進布袋除塵器，堿液從反應塔頂部的二流體噴嘴噴入，其霧化液滴粒徑均勻，平均霧滴直徑為50～80μm，與煙氣中的酸性污染物反應，同時煙氣被降溫，反應塔內(nèi)的噴水量的調(diào)節(jié)是根據(jù)反應塔出口溫度的變化進行自動調(diào)節(jié)。在反應塔和布袋除塵器間的煙道內(nèi)噴入消石灰粉中和酸性氣體，未反應的部分消石灰隨煙氣流進入除塵器內(nèi)，被截留在除塵器的布袋表面，因此在除塵器布袋表面又形成了1層吸收劑過濾層，繼續(xù)與煙氣中的酸性氣體反應。
圖2 改造后煙氣凈化工藝
堿液制備輸送系統(tǒng)由氫氧化鈉儲罐、稀釋罐、氫氧化鈉噴射計量泵、氫氧化鈉混勻器等組成。根據(jù)需要，把氫氧化鈉溶液從氫氧化鈉溶液貯槽(30%)輸送到稀釋罐，經(jīng)稀釋的溶液，用計量泵輸送至混合器，在此與適量的水混合成為向反應塔噴的噴霧液。根據(jù)需要，噴霧溶液被送到半干式反應塔頂部的二流體噴嘴。噴霧溶液經(jīng)過噴嘴后呈霧狀，再與煙氣均勻接觸。在反應塔里，煙氣中的二氧化硫等有害氣體與氫氧化鈉溶液反應后被吸收而去除。
干法噴射系統(tǒng)主要使用消石灰干粉與煙氣中酸性氣體反應，去除二氧化硫等酸性污染物。消石灰供應系統(tǒng)由儲料倉、計量斗、氣力輸送風機等組成。該系統(tǒng)主要作用是完成脫硫所需石灰粉的儲存及投加等功能。氫氧化鈣粉末(粒徑75μm，純度大于90%)從廠外運來，并通過槽車的氣力輸送至石灰儲料倉。為防止石灰輸送過程中到處飛揚，儲料倉頂設有除塵器收集粉塵。通過稱量系統(tǒng)控制消石灰粉投加量。
根據(jù)煙囪測得的HCl、SO 2 排放濃度指標，通過輸送、計量控制消石灰的投加量。消石灰落入噴射管道內(nèi)，通過羅茨風機將石灰粉送入反應煙道內(nèi)。
當HCl、SO 2 排放濃度超標時，補充噴入氫氧化鈉堿液。
2.2.3 增設活性炭噴射系統(tǒng)
為使二噁英排放達到新標準，綜合考慮場地限制、投資成本等條件，采用活性炭噴射吸附系統(tǒng)，通過在進除塵器前的煙氣管道內(nèi)噴入活性碳，用活性碳吸附重金屬及二噁英，保證重金屬及二噁英的排放濃度達到國家排放標準。
由于活性碳具有極大的比表面積，因此只要活性碳與煙氣混合均勻且達到足夠的接觸時間就可以達到要求的凈化效率?；钚蕴紘娙霟煹篮?，即在煙道內(nèi)開始吸附二噁英、Hg等重金屬污染物，但并沒有達到飽和，隨后與煙氣一起進入袋式除塵器中吸附在濾袋表面上，與通過濾袋表面的煙氣充分接觸，最終達到去除煙氣中重金屬及二噁英的目的。
每一條煙氣凈化線均配備1套活性炭噴射系統(tǒng)。在袋式除塵器前由羅茨風機噴入活性炭。吸附雜質(zhì)后的活性炭粉末在袋式除塵器中收集。通過稱量系統(tǒng)控制活性炭粉投加量。
2.3 改造效果
表6 改造后煙氣中污染物濃度/(mg/m 3 )檢測值
3 結(jié)論
垃圾焚燒煙氣凈化改造受場地、原引風機、投資成本、運行成本、操作穩(wěn)定性等條件影響，通過比較各種適用的脫硝工藝、脫酸工藝，結(jié)合工程實際情況，綜合考慮各方面因素，采用“SNCR+半干法+干法”工藝，對原有的煙氣凈化系統(tǒng)進行改造，穩(wěn)定運行近1年，各項污染物穩(wěn)定、持續(xù)、全面達到GB18458-2021排放標準，有利于保護環(huán)境，為垃圾焚燒廠煙氣凈化系統(tǒng)改造提供了參考。
(文章來源：電力行業(yè)節(jié)能環(huán)保公眾服務平臺）
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