近年來，在國(guo)家政策(ce)的支持以及為應(ying)對垃(la)圾(ji)(ji)產(chan)生(sheng)量暴增(zeng)處理形勢日益嚴峻的態勢，我國(guo)各地紛紛上馬垃(la)圾(ji)(ji)焚燒發(fa)電項目，逐步向規模化(hua)(hua)、一體化(hua)(hua)、自動化(hua)(hua)發(fa)展，國(guo)產(chan)設(she)備研發(fa)、制造與國(guo)際日益接軌。

 垃圾焚燒后可減容(rong)90%、減重80%，效果(guo)十分明顯,且具(ju)有回(hui)收(shou)余熱、處置徹底、效果(guo)穩定、土地少等(deng)優點，是衛生填埋、裂解、堆(dui)肥(fei)等(deng)方(fang)式無法相比的(de)，已成為(wei)越來越多(duo)城市的(de)首選，預計到(dao)2020年(nian)福(fu)建省垃圾焚燒處理率將達到(dao)70%以上，其(qi)中設市城市基(ji)本實現只燒不填。

但由于每(mei)噸垃(la)(la)圾焚燒后(hou)產(chan)生的(de)(de)煙(yan)(yan)氣達7000m3以上，其污染已越來越受到(dao)人(ren)們的(de)(de)關注，成為投訴的(de)(de)重點(dian)問(wen)題，因(yin)此控制(zhi)和處理好煙(yan)(yan)氣，事關垃(la)(la)圾焚燒廠的(de)(de)能否避免鄰避效應、解決鄰里問(wen)題的(de)(de)關鍵，本文以安溪城市生活垃(la)(la)圾焚燒發電廠改擴建項目為例(li)分析垃(la)(la)圾焚燒煙(yan)(yan)氣處理工藝(yi)。

1安溪城市生活垃圾焚燒發電廠改擴建項目概況

項目(mu)位于安溪(xi)縣城廂鎮澇港村青林(lin)山，現(xian)創冠環保(安溪(xi))有(you)(you)限公司廠區東側預留地。現(xian)有(you)(you)項目(mu)日焚燒(shao)(shao)處理垃(la)圾(ji)600噸(2X300t/d)，改擴建一條(tiao)(750t/d)的垃(la)圾(ji)焚燒(shao)(shao)生產線，建成后每年開(kai)工運行333天，年處理垃(la)圾(ji)27.375萬(wan)噸，焚燒(shao)(shao)爐(lu)采用(yong)機械爐(lu)排爐(lu)。

2煙氣的主要污染物成分及產生來源

 生活垃(la)圾焚燒煙(yan)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(chen)及殘(can)余有機物(包(bao)括二惡英(ying)及呋(fu)喃等)污染物約占1%。

防止(zhi)煙(yan)氣(qi)污染(ran)應(ying)盡(jin)量(liang)實(shi)現垃(la)圾分(fen)類避免不可燃物(wu)、有(you)害物(wu)等(deng)物(wu)質(zhi)的(de)混入(ru)(ru)，如餐(can)(can)廚垃(la)圾的(de)進入(ru)(ru)不僅降(jiang)低燃燒溫(wen)度(du)，而(er)且餐(can)(can)廚垃(la)圾的(de)鹽類可導致二惡英等(deng)物(wu)質(zhi)的(de)生成并提高后續(xu)飛灰氯離(li)子的(de)含(han)量(liang)，電池、廢舊燈管(guan)進入(ru)(ru)將增加煙(yan)氣(qi)中重(zhong)金(jin)屬的(de)含(han)量(liang);

另一方(fang)面(mian)應掌(zhang)握污染物(wu)的(de)形成(cheng)機(ji)理，控制爐內焚(fen)燒(shao)(shao)工況(kuang)，保持良好的(de)燃(ran)燒(shao)(shao)狀態(tai)，減少或避免有害物(wu)的(de)產生(sheng)。如控制燃(ran)燒(shao)(shao)過(guo)程的(de)爐溫(wen)、停(ting)留時間、紊流(liu)度以及過(guo)量空氣，也稱“3T+E”法，確保二惡英達標排(pai)放。

(1)酸性氣(qi)體。主要成分包括SOx、NOx、HCl、HF等(deng)，SOx大(da)部分為SO2，由(you)(you)垃圾(ji)中含硫化合物焚燒產生;NOx由(you)(you)垃圾(ji)中含氮(dan)化合物分解轉換(huan)或由(you)(you)空氣(qi)中的氮(dan)元素燃燒高(gao)溫氧化產生，包含NO、NO2、N2O3等(deng)，其中NO約占(zhan)95%;HF由(you)(you)塑

料中(zhong)的(de)氟燃燒(shao)(shao)產(chan)生;HCl由垃圾中(zhong)的(de)有機氯化(hua)物，如：PVC塑(su)料、橡膠、皮革(ge)等(deng)燃燒(shao)(shao)生成，以(yi)及(ji)NaCl、MgCl2反應(ying)產(chan)生，如：H2O+2NaCl+SO2+0.5O2→Na2SO4+2HCl。

(2)二惡英及(ji)呋喃(nan)。無(wu)色(se)無(wu)味(wei)、難溶(rong)于水、易溶(rong)于脂肪(fang)，它并(bing)不(bu)是(shi)一種(zhong)單一物(wu)質(zhi)，而(er)是(shi)結(jie)構和性質(zhi)相似的有(you)(you)機(ji)化合物(wu)的統稱，二惡英及(ji)呋喃(nan)的同類物(wu)或異構體達210種(zhong)。垃圾焚(fen)燒是(shi)二惡英的產生來源(yuan)之一，由含氯有(you)(you)機(ji)物(wu)不(bu)完(wan)全(quan)燃(ran)燒通過復雜(za)熱反應形成(cheng)的。

(3)粉塵、重金屬。垃圾在焚燒過(guo)程中(zhong)，由于高(gao)溫分(fen)解(jie)、氧化的(de)作用，燃燒物(wu)及其產物(wu)的(de)體積和粒度減小，其中(zhong)不可燃物(wu)大部分(fen)已爐渣排出(chu)，一小部分(fen)輕質(zhi)的(de)物(wu)質(zhi)在氣流攜帶(dai)作用下，從鍋爐出(chu)口排出(chu)形成含有顆粒物(wu)即粉塵。

重金(jin)屬包括(kuo)汞、鎘、鉛(qian)等微(wei)量有害(hai)元(yuan)素，垃圾中(zhong)的電池(chi)、廢舊燈管、油漆、油墨等在焚(fen)燒過(guo)程中(zhong)，重金(jin)屬及其化合(he)物隨著煙氣離開焚(fen)燒區(qu)域后冷凝形(xing)成(cheng)直徑很小的顆粒。重金(jin)屬可在生物體內富(fu)集，或形(xing)成(cheng)其它毒性更強的化合(he)物，產(chan)生致癌(ai)、致突變作用(yong)。

3煙氣的排放控制標準

2016年1月1日起所(suo)有(you)焚燒(shao)廠(chang)都(dou)必須(xu)執行《生活垃圾焚燒(shao)污染控制(zhi)標(biao)準》(GB18485-2014)，以(yi)下是國標(biao)與歐盟2010部分指標(biao)的對(dui)照表：

從表(biao)中(zhong)可以看出，我(wo)國(guo)實行(xing)的(de)是小時(shi)(shi)均(jun)值(zhi)(zhi)和日均(jun)值(zhi)(zhi)，歐(ou)盟則采用半小時(shi)(shi)均(jun)值(zhi)(zhi)和日均(jun)值(zhi)(zhi)，我(wo)國(guo)排(pai)放標準正逐步與歐(ou)盟標準，HCl的(de)24小時(shi)(shi)排(pai)放指(zhi)標高于歐(ou)盟日均(jun)值(zhi)(zhi)的(de)5倍，是基于我(wo)國(guo)垃圾中(zhong)餐(can)廚(chu)垃圾含量較(jiao)高，綜合經濟(ji)、技術角度考慮(lv)制定的(de)限值(zhi)(zhi)。

4煙氣的凈化處理技術

煙氣(qi)凈(jing)化一般由氮(dan)氧化物(wu)脫除(chu)、酸性氣(qi)體脫除(chu)、顆粒(li)物(wu)捕(bu)集、有機物(wu)及(ji)重(zhong)金(jin)屬(shu)去除(chu)等工藝(yi)組成(cheng)，安溪焚燒廠改擴建項目(mu)的煙氣(qi)處理流程(cheng)(cheng)為“SNCR爐內脫硝+旋轉噴(pen)霧(wu)反應(ying)塔(ta)+碳酸氫鈉干(gan)粉(fen)噴(pen)射+活性炭噴(pen)射+高效(xiao)袋式除(chu)塵”的凈(jing)化工藝(yi)，各段凈(jing)化處理工藝(yi)流程(cheng)(cheng)及(ji)原理如下:

4.1工(gong)藝流程圖

圖1煙(yan)氣凈化工藝

4.2爐內(nei)脫硝SNCR系統

NOX用(yong)簡單(dan)的酸堿反(fan)應(ying)無(wu)法去(qu)除，一般(ban)采用(yong)SNCR(選擇性非催(cui)化還原(yuan)(yuan)法)或SCR(催(cui)化還原(yuan)(yuan)法)通過氧化還原(yuan)(yuan)反(fan)應(ying)去(qu)除。SNCR法工藝簡單(dan)，設備占地面積較小;SCR的脫硝效率較高，但設備復雜，投(tou)資與(yu)運行維護(hu)成本較高，催(cui)化劑需要按危險廢物進行特殊處理(li)。

SNCR法不需要(yao)催化劑，在高溫800-1000℃下，直接向爐膛(tang)內(nei)噴射氨水(shui)(或尿素)，將NOX還原(yuan)(yuan)為(wei)N2，氨水(shui)作為(wei)還原(yuan)(yuan)劑的反(fan)應式:

氨(an)水噴入(ru)爐(lu)膛點的(de)溫度，關系到氮氧化物(wu)去(qu)除(chu)效(xiao)果。溫度低，反應(ying)不夠徹(che)底;溫度過高，NH3被氧化為NOx,NOx不但沒有(you)被還原，濃度反而增加(jia)，因此實際運行中應(ying)注意掌控合適的(de)溫度和(he)氨(an)水的(de)投加(jia)量。

4.3半干(gan)法+干(gan)法脫酸

一般情(qing)況(kuang)下酸(suan)性氣體中HCl的含量(liang)最(zui)高，HF、SO2相(xiang)對(dui)較低(di)，它(ta)們除(chu)污染環境外，還會對(dui)焚(fen)燒爐及鍋爐造成腐蝕(shi)，處(chu)理方式主要用(yong)石灰漿或碳(tan)酸(suan)氫鈉等(deng)堿(jian)性藥劑(ji)進行(xing)酸(suan)堿(jian)中和(he)(he)反(fan)應去除(chu)。其處(chu)理工(gong)藝(yi)分為干法(fa)、半干法(fa)和(he)(he)濕法(fa)。安溪擴建工(gong)程采用(yong)半干法(fa)(石灰漿旋轉噴霧(wu))+干法(fa)(碳(tan)酸(suan)氫鈉噴射)組(zu)合工(gong)藝(yi)。

干(gan)法(fa)是將(jiang)消石灰或碳酸(suan)氫鈉(na)直接噴(pen)射在煙道內，并(bing)輔以后續(xu)的(de)高(gao)效除塵器。該工藝(yi)流程(cheng)簡單，維護(hu)方(fang)便，但脫酸(suan)效果較差;濕法(fa)采用(yong)洗(xi)滌(di)塔洗(xi)滌(di)，利用(yong)NaOH等(deng)堿(jian)性吸收劑(ji)在洗(xi)滌(di)塔內吸收酸(suan)性氣體。

濕(shi)法(fa)(fa)去(qu)除(chu)率(lv)高(gao)，HC1的(de)(de)去(qu)除(chu)率(lv)可(ke)達(da)(da)95%以(yi)上、SO2去(qu)除(chu)率(lv)可(ke)達(da)(da)80%以(yi)上，但流程復雜(za)、且(qie)處理過程會降低煙氣溫度需(xu)再加熱、并產(chan)(chan)生高(gao)濃(nong)度的(de)(de)氯(lv)鹽及重(zhong)金屬的(de)(de)污(wu)水需(xu)進行相應(ying)的(de)(de)處理，一般只用在排(pai)放嚴格的(de)(de)地區;半干法(fa)(fa)介于干法(fa)(fa)和濕(shi)法(fa)(fa)之間，具有脫(tuo)酸效率(lv)相對較(jiao)高(gao)，HC1的(de)(de)去(qu)除(chu)率(lv)可(ke)達(da)(da)90%，無(wu)二次污(wu)水產(chan)(chan)生、投(tou)資(zi)相對較(jiao)低等優點，應(ying)用較(jiao)普(pu)遍。

半干法工(gong)藝及反應原理如下：

將石灰漿噴入(ru)高速轉動(dong)的旋轉霧化器，霧化成微小(xiao)液滴(di)，液滴(di)與煙氣形成逆流，發生中和反應:

反應(ying)生成(cheng)CaCl2、CaF2、CaSO3及(ji)CaSO4等，一部(bu)分(fen)產物(wu)由錐體底部(bu)排出，另(ling)一部(bu)分(fen)挾帶著飛灰及(ji)各種(zhong)粉塵(chen)(chen)的煙(yan)氣進入袋式除塵(chen)(chen)器，此過(guo)程中部(bu)分(fen)二惡英(及(ji)呋喃)和重金屬也凝結或(huo)被干燥的粉塵(chen)(chen)吸附而(er)去除。

4.4活性(xing)炭噴(pen)射及布袋(dai)除塵系統

活性炭噴射系(xi)統位(wei)于脫酸系(xi)統之后、除塵器(qi)之前，主要(yao)目的是(shi)吸附重金(jin)屬(shu)及(ji)二惡英、呋喃等，保(bao)證重金(jin)屬(shu)及(ji)二惡英達標排放。

除(chu)(chu)塵器通過(guo)壓縮空(kong)氣(qi)脈(mo)沖(chong)清灰(hui)，附(fu)著(zhu)在(zai)濾(lv)袋(dai)內壁表面(mian)上的粉塵在(zai)振(zhen)動和反向(xiang)氣(qi)流的作用下，脫離(li)濾(lv)袋(dai)落(luo)入(ru)灰(hui)斗(dou)，除(chu)(chu)塵器兼有(you)二次酸氣(qi)清除(chu)(chu)的功能，前端未(wei)反應(ying)的堿性物質(zhi)附(fu)著(zhu)在(zai)濾(lv)袋(dai)上，當(dang)煙氣(qi)通過(guo)時(shi)再(zai)次與之反應(ying)。

布袋除塵器濾料(liao)應選用(yong)具備良好的抗酸、抗破、抗氧化、耐(nai)疲(pi)勞、耐(nai)高溫(wen)等材料(liao)一般采用(yong)玻璃纖維與PTFE(聚四氟乙烯(xi))混紡濾料(liao)。

4.5二惡英的控制和去除

為(wei)降低(di)(di)煙氣中二(er)(er)惡英的(de)(de)(de)濃度，首先應從焚(fen)燒(shao)工藝上盡量控(kong)制(zhi)其生成(cheng)，如(ru)實行垃圾(ji)分類，盡量減(jian)少含氯和(he)重金(jin)屬(主(zhu)要是銅(tong))高的(de)(de)(de)垃圾(ji)進入(ru)焚(fen)燒(shao)廠;控(kong)制(zhi)燃(ran)燒(shao)過程(cheng)的(de)(de)(de)“三(san)T”，保持良好的(de)(de)(de)燃(ran)燒(shao)工況(kuang)，使垃圾(ji)充(chong)分燃(ran)燒(shao)，既可(ke)降低(di)(di)一氧化碳也可(ke)減(jian)少二(er)(er)惡英的(de)(de)(de)生成(cheng);縮短煙氣在處理和(he)排(pai)放過程(cheng)中300-500℃區(qu)域的(de)(de)(de)時(shi)間，防止二(er)(er)惡英重新合成(cheng);控(kong)制(zhi)進入(ru)除塵器入(ru)口的(de)(de)(de)溫度低(di)(di)于(yu)200℃，選用高質量的(de)(de)(de)活性炭和(he)高效的(de)(de)(de)布袋除塵器進行吸附、截留(liu)。

5結語

煙氣(qi)凈(jing)化(hua)是城市生活(huo)垃(la)圾焚燒(shao)廠污(wu)染(ran)控制(zhi)的(de)關鍵，各種(zhong)污(wu)染(ran)物(wu)的(de)濃度隨(sui)垃(la)圾成分及焚燒(shao)爐(lu)爐(lu)型、燃燒(shao)工況等因素不斷變化(hua)。

(1)氮氧(yang)化物(wu)通過SNCR和(he)SCR兩(liang)種氧(yang)化還(huan)(huan)原方(fang)法去(qu)除，SNCR法使用較廣泛，可將氮氧(yang)化物(wu)處理至國(guo)標要求的(de)250mg/Nm3，排(pai)放嚴格的(de)地區(qu)兩(liang)種工藝(yi)組合使用。還(huan)(huan)原劑可使用尿素(su)(su)(su)或氨水，但尿素(su)(su)(su)溶液在冬季時可能(neng)結晶，需要加(jia)熱;且尿素(su)(su)(su)可能(neng)發(fa)生(sheng)副反應，生(sheng)成(cheng)強腐蝕性的(de)異腈酸，因(yin)此(ci)大多數焚燒(shao)廠采用氨水作(zuo)為(wei)還(huan)(huan)原劑。

(2)干法(fa)、半干法(fa)和濕法(fa)脫(tuo)酸工(gong)藝，既可以單獨使(shi)用也可以組合使(shi)用。國內(nei)已建(jian)成(cheng)的(de)垃(la)圾(ji)焚燒(shao)發電廠大多(duo)采用半干法(fa)+干法(fa)工(gong)藝，濕法(fa)用于排放嚴格(ge)的(de)地區。脫(tuo)酸藥劑主要采用Ca(OH)2或NaHCO3，NaHCO3成(cheng)本較高，但(dan)反應速度(du)快，脫(tuo)酸效率(lv)高，產生的(de)飛灰量少。

(3)噴(pen)射(she)器噴(pen)出的活(huo)性炭(tan)應(ying)確保(bao)活(huo)性炭(tan)的質(zhi)量(比表(biao)面(mian)積>900m2/g,碘(dian)吸附率>800)，且(qie)應(ying)與煙氣充分混合，保(bao)持一定的接觸(chu)時間，才(cai)能(neng)達到較高的凈化(hua)效率。

(4)布袋(dai)(dai)除塵(chen)器(qi)是凈化(hua)(hua)(hua)系統的末端設備，它在凈化(hua)(hua)(hua)生活(huo)垃圾(ji)焚燒煙氣方面(mian)具(ju)有獨(du)特(te)的優越(yue)性，煙氣通過袋(dai)(dai)式(shi)除塵(chen)器(qi)后，氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫、硫氧化(hua)(hua)(hua)物、氟化(hua)(hua)(hua)氫、重金屬(shu)和二惡英再次得到凈化(hua)(hua)(hua)，GB18485-2014中規定生活(huo)垃圾(ji)焚燒爐除塵(chen)裝置必(bi)須采用袋(dai)(dai)式(shi)除塵(chen)器(qi)。

(5)采(cai)用半干法(fa)+干法(fa)+活性炭吸附+布袋除塵的煙氣凈(jing)化(hua)處理系統，具有較高的凈(jing)化(hua)效率(lv)，煙氣污染物排放濃度均可控制在標準范圍之內(nei)。