1、生活垃圾焚烧厂废气治理措施2012-02-01 12:44 环卫科技网 作者：张泽生 井鹏 陈超 摘 要 ： 结 合 国 内 某 生 活 垃 圾 焚 烧 厂 烟 气 治 理 流 程 ， 介 绍 了 烟 气 中 污 染 物 产 生 的 机 理及 污 染 物 的 处 理 措 施 ， 并 对 不 同 工 艺 的 处 理 效 率 进 行 了 分 析 比 较 。关 键 词 ： 生 活 垃 圾 焚 烧 厂 ； 大 气 污 染 物 ； 治 理 措 施中 图 分 类 号 ： X701 文 献 标 志 码 ： A 文 章 编 号 ： 1006-5377（ 2009） 09-0042-03生 活 垃 圾 焚 烧
2、技 术 以 具 有 能 对 垃 圾 进 行 减 量 化 、 资 源 化 和 无 害 化 处 理 ， 可 大 量 减 少垃 圾 填 埋 占 地 面 积 等 特 点 而 受 到 关 注 。 目 前 全 国 （ 除 港 、 澳 、 台 外 ） 已 建 成 垃 圾 焚烧 厂 68 座 ， 处 理 能 力 达 到 33000 吨 /日 ， 焚 烧 处 理 率 已 由 2001 年 的 2.9%上 升 至 目前 的 12.9%。由 于 生 活 垃 圾 的 特 殊 性 ， 在 焚 烧 过 程 中 不 可 避 免 地 会 产 生 大 量 的 气 态 污 染 物 ， 如 果不 进 行 有 效 治 理 ， 将 对
3、 环 境 造 成 严 重 污 染 ， 危 害 人 体 健 康 。1 垃 圾 焚 烧 厂 焚 烧 烟 气 产 生 机 理生 活 垃 圾 焚 烧 过 程 中 产 生 的 污 染 物 主 要 包 括 四 大 类 ： 颗 粒 物 （ 烟 尘 ） 、 酸 性 气 体（ CO、 NOX、 SO2、 HCl 等 ） 、 重 金 属 （ Hg、 Cr、 Pb 等 ） 及 有 机 污 染 物 （ 主 要 因 子为 二 恶 英 类 ） 。（ 1） HCl 来 源 于 生 活 垃 圾 中 含 氯 废 物 。（ 2） SO2 来 源 于 含 硫 生 活 垃 圾 的 高 温 氧 化 过 程 。（ 3） NOX 来 源
4、于 生 活 垃 圾 焚 烧 过 程 中 N2 和 O2 的 氧 化 反 应 及 含 氮 有 机 物 的 燃 烧 ，其 中 95 为 NO， NO2 所 占 比 例 很 少 。（ 4） CO 是 由 生 活 垃 圾 中 有 机 可 燃 物 不 完 全 燃 烧 产 生 的 。（ 5） 金 属 类 污 染 物 源 于 焚 烧 过 程 中 生 活 垃 圾 所 含 重 金 属 及 其 化 合 物 。（ 6） 有 机 污 染 物 的 产 生 机 理 非 常 复 杂 ， 会 伴 随 多 种 化 学 反 应 。 首 先 形 成 中 间 产 物 ，最 后 形 成 终 产 物 。 二 恶 英 是 其 中 毒 性
5、最 强 的 化 合 物 ， 在 垃 圾 焚 烧 过 程 中 其 生 成 途 径主 要 有 ： 1） 生 活 垃 圾 中 本 身 含 有 的 微 量 二 恶 英 大 部 分 会 在 高 温 下 分 解 ， 但 由 于 其 具有 热 稳 定 性 ， 少 量 会 随 烟 气 排 放 ； 2） 在 燃 烧 过 程 中 由 氯 源 生 成 ， 大 部 分 在 高 温 条 件下 也 会 被 分 解 ， 但 有 少 部 分 排 放 ； 3） 当 燃 烧 不 充 分 时 ， 烟 气 中 会 产 生 过 多 的 未 燃 尽物 质 ， 在 遇 触 媒 （ 重 金 属 Cu 等 ） 及 300 500条 件 下 ，
6、 已 分 解 的 二 恶 英 会 重 新生 成 。2 生 活 垃 圾 焚 烧 厂 废 气 排 放 标 准选 择 废 气 治 理 技 术 首 先 要 明 确 需 执 行 的 排 放 标 准 ， 生 活 垃 圾 焚 烧 厂 废 气 排 放 标 准 见表 1。表 1 生 活 垃 圾 焚 烧 厂 废 气 排 放 标 准目 前 国 内 大 多 数 的 生 活 垃 圾 焚 烧 厂 按 生 活 垃 圾 焚 烧 污 染 控 制 标 准 （ GB18485 2001） 进 行 建 设 ， 有 少 数 焚 烧 厂 参 考 欧 盟 2000 标 准 进 行 建 设 。3 废 气 治 理 技 术 的 应 用3.1 焚
7、 烧 烟 气 治 理 流 程国 内 某 生 活 垃 圾 焚 烧 发 电 厂 采 用 的 烟 气 治 理 流 程 如 下 图 ：（ 1） NOX 控 制 系 统目 前 国 内 很 多 工 程 采 用 低 氮 燃 烧 法 控 制 烟 气 中 NOX 浓 度 ， 具 体 控 制 条 件 包 括 降 低 过量 空 气 系 数 、 降 低 炉 膛 温 度 以 及 烟 气 充 分 混 合 等 。 通 过 这 些 措 施 ， NOX 产 生 浓 度 基本 可 控 制 在 300mg/Nm3 左 右 ， 能 够 满 足 国 标 限 值 。 如 果 按 欧 盟 2000 标 准 设 计 ， 还可 以 考 虑 S
8、NCR（ 选 择 性 无 催 化 还 原 ） 工 艺 去 除 氮 氧 化 物 ， 即 向 焚 烧 炉 内 喷 入 尿 素 溶液 ， 起 到 脱 除 NOX 的 目 的 。（ 2） 降 温 塔 系 统来 自 锅 炉 的 烟 气 首 先 进 入 降 温 塔 ， 将 烟 气 温 度 从 200降 至 约 150， 以 满 足 后 续 袋式 除 尘 的 要 求 。 降 温 塔 由 冷 却 装 置 与 飞 灰 排 出 装 置 组 成 ， 冷 却 水 被 压 缩 空 气 雾 化 后喷 入 降 温 塔 内 与 烟 气 直 接 接 触 ， 降 温 塔 的 高 度 设 置 足 够 高 以 确 保 喷 入 的 雾
9、 化 水 可 以完 全 蒸 发 。 降 温 的 同 时 烟 气 中 部 分 的 粉 尘 落 入 降 温 塔 塔 底 的 料 斗 中 ， 然 后 经 输 送 机送 至 飞 灰 贮 仓 。（ 3） 熟 石 灰 及 活 性 炭 喷 射 系 统熟 石 灰 与 活 性 炭 均 用 喷 射 风 机 喷 入 降 温 塔 和 袋 式 除 尘 器 之 间 的 管 道 中 ， 在 此 ， 熟 石灰 与 烟 气 中 的 酸 性 气 体 （ SO2、 HCl 等 ） 进 行 反 应 ， 可 以 去 除 烟 气 中 70%的 HCl 与30%的 SO2， 活 性 炭 将 吸 收 烟 气 中 的 二 恶 英 和 重 金
10、属 等 有 害 物 质 。 与 熟 石 灰 和 活 性炭 反 应 后 的 烟 气 带 着 飞 灰 和 各 种 粉 尘 进 入 袋 式 除 尘 器 。（ 4） 袋 式 除 尘 器 系 统从 降 温 塔 来 的 烟 气 ， 经 熟 石 灰 及 活 性 炭 喷 射 系 统 进 行 除 酸 和 吸 附 后 ， 再 进 入 袋 式 除尘 器 ， 从 隔 仓 顶 部 排 出 ； 焚 烧 产 生 的 烟 尘 、 消 石 灰 反 应 剂 和 生 成 物 、 凝 结 的 重 金 属 、喷 入 的 活 性 炭 等 各 种 颗 粒 物 均 附 着 于 滤 袋 表 面 ， 形 成 一 层 滤 饼 ； 烟 气 中 的
11、酸 性 气 体在 此 与 过 量 的 反 应 剂 进 一 步 起 反 应 ， 使 酸 性 气 体 的 去 除 效 率 进 一 步 提 高 ； 活 性 炭 也在 滤 袋 表 面 进 一 步 起 吸 附 作 用 。 附 着 于 滤 袋 外 表 面 的 飞 灰 经 压 缩 空 气 反 吹 排 入 除 尘器 灰 斗 ， 飞 灰 经 输 灰 系 统 排 出 。（ 5） 湿 式 洗 涤 塔自 袋 式 除 尘 器 出 来 的 烟 气 从 湿 式 洗 涤 塔 底 部 进 入 向 上 运 行 ， 与 向 下 喷 射 的 碱 液 充 分接 触 ， 将 烟 气 温 度 逐 渐 降 低 ， 同 时 碱 液 与 烟 气
12、 中 部 分 的 酸 性 气 体 HCl、 HF、 SO2 等进 行 反 应 ， 生 成 盐 类 。 碱 液 定 期 补 充 ， 生 成 的 含 盐 溶 液 及 时 排 出 。3.2 烟气治理措施分析（1）SNCR 工 艺在炉膛内喷入的尿 素 溶 液 与 水 和 氧 气 发 生 反 应 ， 最 终 生 成 氮 气 。反 应方程式如下：SNCR 工艺脱氮效率约为 50%2，NOX 排放浓度能够低于 200mg/m3，可以达到设计排放标准。（2）二 恶英和重金属 处理措施减少垃圾焚烧厂烟气中二恶英浓度的主要方法是控制二恶英的生成条件，控制措施主要包括以下几个方面。1）选择 合适的炉膛和炉排 结构，
13、使垃圾在焚烧炉内得以充分燃烧。2）控制炉膛及二次燃烧室内，或进入余热锅炉前烟道内的烟气温度不低于 850，烟气在炉膛及二次燃烧室内的停留时间不小于 2s，O2 浓度不低于 6%，并合理控制助燃空气的风量、温度和注入位置。3）缩短烟气在处理和排放过程处于 300500温度区域的时间，控制余热锅炉的排烟温度不超过 250。4）采取活性炭吸附措施，并设置高效袋式除尘器。喷入的活性炭可吸附烟气中的二恶英类及汞等重金属。这样，在袋式除尘器除尘的过程中，附着在粉尘中的二恶英同时被除去；被活性炭吸附的二恶英类及汞等重金属也被袋式除尘器除去。根据有关资料3 ，国内某生活垃圾焚烧厂采取喷射活性炭和袋式除尘措施后
14、，二恶英排放浓度为 0.065TEQng/m3，可以达到设 计 要 求 。 瑞 典 一 家 采 用 “半 干 法 +袋 式 除 尘 ”净 化工 艺 的 垃 圾 焚 烧 厂 的 测 试 数 据 表 明 ， 烟 气 排 放 颗 粒 物 中 的 Hg 可 以 达 到 测 不 出 的 水 平 ，而 气 态 Hg 的 排 放 浓 度 范 围 则 为 0.012 0.065mg/m3。 对 于 铅 和 镉 挥 发 性 较 差 的 重金 属 化 合 物 ， 其 排 放 浓 度 将 会 更 低 。（ 3） 酸 性 气 体 处 理 技 术酸 性 气 体 净 化 工 艺 可 分 为 干 法 、 半 干 法 和 湿
15、 法 三 种 ， 每 种 工 艺 在 工 程 上 都 有 广 泛 应用 ， 也 各 有 优 缺 点 。三 种 方 法 的 比 较 结 果 见 表 2。表 2 三 种 除 酸 性 气 体 工 艺 的 比 较1） 干 法 净 化 工 艺 近 年 来 在 日 本 的 焚 烧 厂 建 设 中 采 用 较 多 ， 其 工 艺 比 较 简 单 ， 投 资 低 ，运 行 维 护 方 便 ， 在 排 放 要 求 不 高 的 条 件 下 是 理 想 的 选 择 。 但 干 法 工 艺 净 化 效 率 相 对较 低 。2） 半 干 法 净 化 工 艺 可 达 到 较 高 的 净 化 效 率 ， 投 资 和 运 行
16、 费 用 低 ， 流 程 简 单 ， 不 产 生废 水 ， 欧 洲 的 焚 烧 厂 采 用 半 干 法 的 较 多 ， 丹 麦 、 法 国 、 德 国 采 用 半 干 法 的 比 例 分 别约 为 20 、 40 和 30 。 半 干 法 工 艺 在 国 内 也 有 较 多 成 功 应 用 的 实 例 ， 积 累 了 一定 的 运 行 经 验 ， 适 用 于 排 放 标 准 要 求 较 高 的 焚 烧 厂 。3） 湿 法 净 化 工 艺 的 污 染 物 净 化 效 率 最 高 ， 可 满 足 最 严 格 的 排 放 标 准 要 求 ， 其 工 艺 组合 形 式 也 多 种 多 样 ， 但 由
17、于 其 流 程 复 杂 ， 配 套 设 备 较 多 ， 使 用 药 剂 相 对 较 贵 ， 一 次性 投 资 和 运 行 费 用 较 高 ， 而 且 存 在 废 水 处 理 和 烟 气 再 加 热 问 题 ， 在 发 达 国 家 应 用 较多 。根 据 发 达 国 家 烟 气 中 污 染 物 实 测 数 据 4， 湿 法 对 HCl 的 去 除 效 率 达 到 99%以 上 ，对 SO2 的 去 除 效 率 达 到 95%以 上 。（ 4） 颗 粒 物 处 理 技 术由 于 颗 粒 物 既 包 括 垃 圾 焚 烧 过 程 中 产 生 的 烟 尘 ， 还 包 括 喷 射 石 灰 和 活 性 炭
18、过 程 中 产生 的 粉 尘 ， 垃 圾 焚 烧 厂 工 程 设 计 中 一 般 采 用 袋 式 除 尘 器 对 颗 粒 物 进 行 净 化 。 国 内 某垃 圾 焚 烧 厂 采 取 袋 式 除 尘 设 备 后 3， 烟 尘 排 放 浓 度 为 8.12 9.13mg/m3， 完 全 能 够满 足 烟 尘 排 放 国 家 标 准 ； 如 果 工 程 设 计 中 拟 采 用 欧 盟 2000 标 准 ， 可 以 考 虑 在 袋 式 除尘 的 基 础 上 增 加 湿 法 洗 涤 设 备 ， 可 进 一 步 去 除 颗 粒 物 ， 确 保 稳 定 达 标 排 放 。4 小 结生 活 垃 圾 焚 烧 烟 气 中 含 有 颗 粒 物 、 酸 性 气 体 、 重 金 属 、 二 恶 英 等 多 种 污 染 物 ， 采 用SNCR+活 性 炭 吸 附 +袋 式 除 尘 器 +湿 式 洗 涤 塔 工 艺 ， 能 够 对 污 染 物 进 行 有 效 净 化 ， 各项 污 染 物 排 放 浓 度 能 够 满 足 国 标 限 值 或 欧 盟 2000 的 要 求 ； 采 用 湿 式 洗 涤 塔 需 考 虑 废水 处 理 及 烟 气 再 加 热 的 问 题 。
