煙氣在線監(jiān)測廠家新澤對生活垃圾焚燒廠煙氣凈化處理技術的分析

近年來，在國家政策的支持以及為應對垃圾產生量暴增處理形勢日益嚴峻的態(tài)勢，我國各地紛紛上馬垃圾焚燒發(fā)電項目，逐步向規(guī)模化、一體化、自動化發(fā)展，國產設備研發(fā)、制造與國際日益接軌。

垃圾焚燒后可減容90%、減重80%，效果十分明顯,且具有回收余熱、處置徹底、效果穩(wěn)定、土地少等優(yōu)點，是衛(wèi)生填埋、裂解、堆肥等方式無法相比的，已成為越來越多城市的首選，預計到2020年福建省垃圾焚燒處理率將達到70%以上，其中設市城市基本實現(xiàn)只燒不填。

但由于每噸垃圾焚燒后產生的煙氣達7000m3以上，其污染已越來越受到人們的關注，成為投訴的重點問題，因此控制和處理好煙氣，事關垃圾焚燒廠的能否避免鄰避效應、解決鄰里問題的關鍵，本文以安溪城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠改擴建項目為例分析垃圾焚燒煙氣處理工藝。

1安溪城市生活垃圾焚燒發(fā)電廠改擴建項目概況

項目位于安溪縣城廂鎮(zhèn)澇港村青林山，現(xiàn)創(chuàng)冠環(huán)保(安溪)有限公司廠區(qū)東側預留地。現(xiàn)有項目日焚燒處理垃圾600噸(2X300t/d)，改擴建一條(750t/d)的垃圾焚燒生產線，建成后每年開工運行333天，年處理垃圾27.375萬噸，焚燒爐采用機械爐排爐。

2煙氣的主要污染物成分及產生來源

生活垃圾焚燒煙氣成分十分復雜，其體積比的99%由O2、N2、CO2、H2O等無害物組成，酸性氣體(氮氧化物)、一氧化碳、重金屬、粉塵及殘余有機物(包括二惡英及呋喃等)污染物約占1%。

防止煙氣污染應盡量實現(xiàn)垃圾分類避免不可燃物、有害物等物質的混入，如餐廚垃圾的進入不僅降低燃燒溫度，而且餐廚垃圾的鹽類可導致二惡英等物質的生成并提高后續(xù)飛灰氯離子的含量，電池、廢舊燈管進入將增加煙氣中重金屬的含量;

另一方面應掌握污染物的形成機理，控制爐內焚燒工況，保持良好的燃燒狀態(tài)，減少或避免有害物的產生。如控制燃燒過程的爐溫、停留時間、紊流度以及過量空氣，也稱“3T+E”法，確保二惡英達標排放。

(1)酸性氣體。主要成分包括SOx、NOx、HCl、HF等，SOx大部分為SO2，由垃圾中含硫化合物焚燒產生;NOx由垃圾中含氮化合物分解轉換或由空氣中的氮元素燃燒高溫氧化產生，包含NO、NO2、N2O3等，其中NO約占95%;HF由塑

料中的氟燃燒產生;HCl由垃圾中的有機氯化物，如：PVC塑料、橡膠、皮革等燃燒生成，以及NaCl、MgCl2反應產生，如：H2O+2NaCl+SO2+0.5O2→Na2SO4+2HCl。

(2)二惡英及呋喃。無色無味、難溶于水、易溶于脂肪，它并不是一種單一物質，而是結構和性質相似的有機化合物的統(tǒng)稱，二惡英及呋喃的同類物或異構體達210種。垃圾焚燒是二惡英的產生來源之一，由含氯有機物不完全燃燒通過復雜熱反應形成的。

(3)粉塵、重金屬。垃圾在焚燒過程中，由于高溫分解、氧化的作用，燃燒物及其產物的體積和粒度減小，其中不可燃物大部分已爐渣排出，一小部分輕質的物質在氣流攜帶作用下，從鍋爐出口排出形成含有顆粒物即粉塵。

重金屬包括汞、鎘、鉛等微量有害元素，垃圾中的電池、廢舊燈管、油漆、油墨等在焚燒過程中，重金屬及其化合物隨著煙氣離開焚燒區(qū)域后冷凝形成直徑很小的顆粒。重金屬可在生物體內富集，或形成其它毒性更強的化合物，產生致癌、致突變作用。

3煙氣的排放控制標準

2016年1月1日起所有焚燒廠都必須執(zhí)行《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2014)，以下是國標與歐盟2010部分指標的對照表：

從表中可以看出，我國實行的是小時均值和日均值，歐盟則采用半小時均值和日均值，我國排放標準正逐步與歐盟標準，HCl的24小時排放指標高于歐盟日均值的5倍，是基于我國垃圾中餐廚垃圾含量較高，綜合經濟、技術角度考慮制定的限值。

4煙氣的凈化處理技術

煙氣凈化一般由氮氧化物脫除、酸性氣體脫除、顆粒物捕集、有機物及重金屬去除等工藝組成，安溪焚燒廠改擴建項目的煙氣處理流程為“SNCR爐內脫硝+旋轉噴霧反應塔+碳酸氫鈉干粉噴射+活性炭噴射+高效袋式除塵”的凈化工藝，各段凈化處理工藝流程及原理如下:

4.1工藝流程圖

圖1煙氣凈化工藝

4.2爐內脫硝SNCR系統(tǒng)

NOX用簡單的酸堿反應無法去除，一般采用SNCR(選擇性非催化還原法)或SCR(催化還原法)通過氧化還原反應去除。SNCR法工藝簡單，設備占地面積較小;SCR的脫硝效率較高，但設備復雜，投資與運行維護成本較高，催化劑需要按危險廢物進行特殊處理。

SNCR法不需要催化劑，在高溫800-1000℃下，直接向爐膛內噴射氨水(或尿素)，將NOX還原為N2，氨水作為還原劑的反應式:

氨水噴入爐膛點的溫度，關系到氮氧化物去除效果。溫度低，反應不夠徹底;溫度過高，NH3被氧化為NOx,NOx不但沒有被還原，濃度反而增加，因此實際運行中應注意掌控合適的溫度和氨水的投加量。

4.3半干法+干法脫酸

一般情況下酸性氣體中HCl的含量最高，HF、SO2相對較低，它們除污染環(huán)境外，還會對焚燒爐及鍋爐造成腐蝕，處理方式主要用石灰漿或碳酸氫鈉等堿性藥劑進行酸堿中和反應去除。其處理工藝分為干法、半干法和濕法。安溪擴建工程采用半干法(石灰漿旋轉噴霧)+干法(碳酸氫鈉噴射)組合工藝。

干法是將消石灰或碳酸氫鈉直接噴射在煙道內，并輔以后續(xù)的高效除塵器。該工藝流程簡單，維護方便，但脫酸效果較差;濕法采用洗滌塔洗滌，利用NaOH等堿性吸收劑在洗滌塔內吸收酸性氣體。

濕法去除率高，HC1的去除率可達95%以上、SO2去除率可達80%以上，但流程復雜、且處理過程會降低煙氣溫度需再加熱、并產生高濃度的氯鹽及重金屬的污水需進行相應的處理，一般只用在排放嚴格的地區(qū);半干法介于干法和濕法之間，具有脫酸效率相對較高，HC1的去除率可達90%，無二次污水產生、投資相對較低等優(yōu)點，應用較普遍。

半干法工藝及反應原理如下：

將石灰漿噴入高速轉動的旋轉霧化器，霧化成微小液滴，液滴與煙氣形成逆流，發(fā)生中和反應:

反應生成CaCl2、CaF2、CaSO3及CaSO4等，一部分產物由錐體底部排出，另一部分挾帶著飛灰及各種粉塵的煙氣進入袋式除塵器，此過程中部分二惡英(及呋喃)和重金屬也凝結或被干燥的粉塵吸附而去除。

4.4活性炭噴射及布袋除塵系統(tǒng)

活性炭噴射系統(tǒng)位于脫酸系統(tǒng)之后、除塵器之前，主要目的是吸附重金屬及二惡英、呋喃等，保證重金屬及二惡英達標排放。

除塵器通過壓縮空氣脈沖清灰，附著在濾袋內壁表面上的粉塵在振動和反向氣流的作用下，脫離濾袋落入灰斗，除塵器兼有二次酸氣清除的功能，前端未反應的堿性物質附著在濾袋上，當煙氣通過時再次與之反應。

布袋除塵器濾料應選用具備良好的抗酸、抗破、抗氧化、耐疲勞、耐高溫等材料一般采用玻璃纖維與PTFE(聚四氟乙烯)混紡濾料。

4.5二惡英的控制和去除

為降低煙氣中二惡英的濃度，首先應從焚燒工藝上盡量控制其生成，如實行垃圾分類，盡量減少含氯和重金屬(主要是銅)高的垃圾進入焚燒廠;控制燃燒過程的“三T”，保持良好的燃燒工況，使垃圾充分燃燒，既可降低一氧化碳也可減少二惡英的生成;縮短煙氣在處理和排放過程中300-500℃區(qū)域的時間，防止二惡英重新合成;控制進入除塵器入口的溫度低于200℃，選用高質量的活性炭和高效的布袋除塵器進行吸附、截留。

5結語

煙氣凈化是城市生活垃圾焚燒廠污染控制的關鍵，各種污染物的濃度隨垃圾成分及焚燒爐爐型、燃燒工況等因素不斷變化。

(1)氮氧化物通過SNCR和SCR兩種氧化還原方法去除，SNCR法使用較廣泛，可將氮氧化物處理至國標要求的250mg/Nm3，排放嚴格的地區(qū)兩種工藝組合使用。還原劑可使用尿素或氨水，但尿素溶液在冬季時可能結晶，需要加熱;且尿素可能發(fā)生副反應，生成強腐蝕性的異腈酸，因此大多數(shù)焚燒廠采用氨水作為還原劑。

(2)干法、半干法和濕法脫酸工藝，既可以單獨使用也可以組合使用。國內已建成的垃圾焚燒發(fā)電廠大多采用半干法+干法工藝，濕法用于排放嚴格的地區(qū)。脫酸藥劑主要采用Ca(OH)2或NaHCO3，NaHCO3成本較高，但反應速度快，脫酸效率高，產生的飛灰量少。

(3)噴射器噴出的活性炭應確保活性炭的質量(比表面積>900m2/g,碘吸附率>800)，且應與煙氣充分混合，保持一定的接觸時間，才能達到較高的凈化效率。

(4)布袋除塵器是凈化系統(tǒng)的末端設備，它在凈化生活垃圾焚燒煙氣方面具有獨特的優(yōu)越性，煙氣通過袋式除塵器后，氯化氫、硫氧化物、氟化氫、重金屬和二惡英再次得到凈化，GB18485-2014中規(guī)定生活垃圾焚燒爐除塵裝置必須采用袋式除塵器。

(5)采用半干法+干法+活性炭吸附+布袋除塵的煙氣凈化處理系統(tǒng)，具有較高的凈化效率，煙氣污染物排放濃度均可控制在標準范圍之內。