垃圾焚燒煙氣凈化工藝研究

人類日常生活中會產(chǎn)生大量生活垃圾，其組分復(fù)雜，危害巨大，嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境。垃圾焚燒以可以實(shí)現(xiàn)垃圾的減量化、資源化目標(biāo)的優(yōu)勢已經(jīng)逐漸取代垃圾填埋的傳統(tǒng)方法在我國廣泛地應(yīng)用。垃圾焚燒煙氣含有大量污染物，處理不當(dāng)會產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染，因此煙氣的凈化至關(guān)重要。本文綜述垃圾焚燒煙氣脫硫脫硝除塵工藝，結(jié)合前沿最新技術(shù)，對垃圾焚燒煙氣凈化工藝進(jìn)行分析。
改革開放后，我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們生活品質(zhì)得到了顯著提升，同時環(huán)保意識也在不斷加強(qiáng)。傳統(tǒng)垃圾焚燒處置過程中會產(chǎn)生SO2、HCl、NOX、CO等污染氣體以及飛灰、重金屬和二噁英等污染物質(zhì)，存在著污染空氣的隱患。近年來，環(huán)保部門相繼出臺了一系列法律規(guī)定，對SO2等污染物排放進(jìn)行了更嚴(yán)格的要求。優(yōu)化煙氣脫硫工藝流程，更高效地處理垃圾焚燒煙氣中污染物成為環(huán)保工作的重中之重。
1 垃圾焚燒煙氣凈化工藝
1.1 煙氣脫酸 (脫硫) 工藝
垃圾焚燒煙氣脫酸工藝旨在去除以SO2、HCl為主的酸性氣體，現(xiàn)階段我國煙氣脫酸工藝按照有無廢水排出分為干法，半干法和濕法三種方式。
干法工藝通過噴射系統(tǒng)噴入石灰粉與反應(yīng)器內(nèi)酸性氣體反應(yīng)，再由除塵器捕集生成物從而進(jìn)行煙氣脫酸。該方法操作簡單，運(yùn)行成本低，無廢水排出，但效率較低。
半干法工藝是用霧化石灰漿吸收反應(yīng)器內(nèi)的酸性氣體，再通過反應(yīng)器捕集。該工藝運(yùn)行成本較低，占地面積較小，處理效率高，但制漿系統(tǒng)復(fù)雜，目前是垃圾焚燒廠較為常用的煙氣脫酸處理工藝。
濕法工藝通常采用石灰漿或NaOH溶液對煙氣中的酸性氣體進(jìn)行吸收，處理效率高，但存在運(yùn)行成本高、廢水需要處理且易出現(xiàn)結(jié)垢問題。目前廣泛應(yīng)用于我國燃煤電廠的脫硫處理。
半干法工藝包括噴霧干燥法(SDBF)和回流式循環(huán)流化床法(RCFB)兩種。SDBF吸收塔利用霧化器將石灰漿噴入吸收塔內(nèi)，使之與逆向流入的焚燒煙氣充分反應(yīng)生成CaCl2、CaSO4等，生成物和剩余吸收劑通過布袋除塵器收集再循環(huán)利用。
回流式循環(huán)流化床法(RCFB)是由德國Wulff公司在煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝(CFB)的基礎(chǔ)上研究開發(fā)的，包括給料系統(tǒng)、反應(yīng)器吸收系統(tǒng)、物料循環(huán)系統(tǒng)和煙道，反應(yīng)器內(nèi)的吸收劑處于流化狀態(tài)，可以與垃圾焚燒煙氣充分接觸、反應(yīng)。隨后被除塵器捕集的固體顆粒物隨著物料循環(huán)系統(tǒng)再次回到吸收反應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)，從而使吸收效率和脫硫劑利用率大大提高。
1.2 煙氣除塵工藝
由于生活垃圾焚燒煙氣中污染物不同于普通燃煤煙氣，其種類更加復(fù)雜，而且煙氣中污染物排放標(biāo)準(zhǔn)越來越高，電除塵器不僅無法滿足脫除有機(jī)物(二噁英等)、重金屬等的需要，同時它也無法滿足對粉塵排放的要求。因此垃圾焚燒廠已基本不再采用電除塵器作為處理裝置。
《城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策》中明確規(guī)定生活垃圾焚燒煙氣處理宜采用半干法+布袋除塵器。
1.3 煙氣脫硝工藝
垃圾焚燒煙氣脫硝工藝主要包括選擇性非催化還原工藝(SNCR)和選擇性催化還原工藝(SCR)，部分新建垃圾焚燒廠選擇組合工藝，例如SNCR和SCR聯(lián)合工藝。我國垃圾焚燒廠多采用SNCR工藝?yán)媚蛩剡M(jìn)行脫硝處理，但值得一提的是，由于垃圾種類的不同，焚燒產(chǎn)生的有害物質(zhì)也不大相同，因此低溫SCR技術(shù)也被廣泛用于生活垃圾焚燒廠。
1.3.1 SNCR工藝
該技術(shù)在高溫?zé)o外加催化劑的情況下，將含NH3基的還原物質(zhì)(氨水、尿素)噴入反應(yīng)器中和垃圾煙氣反應(yīng)，在850~1100℃的高溫爐膛內(nèi)NOX還原生成水和N2，主要反應(yīng)為：

SNCR工藝造價低，脫硫效率較低，而且鍋爐也會出現(xiàn)腐蝕和結(jié)垢的弊端。
1.3.2 SCR工藝
該技術(shù)在低溫和外加催化劑的條件下，反應(yīng)器內(nèi)氨自由基不被O2氧化，而是有選擇性的與NOX反應(yīng)生成水和N2：反應(yīng)式為：

SCR工藝效率較高，但對催化劑的選取要求高，催化劑直接影響該技術(shù)的效率，而且垃圾焚燒煙氣中包含一部分有害物質(zhì)(重金屬粉塵、二噁英)，可能會使催化劑降低活性，使脫硝效率大打折扣。
《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》中明確“脫硝可采用低氮燃燒、高效率SCR(選擇性催化還原法)脫硝裝置等技術(shù)”。
1.4 煙氣中重金屬及二英去除工藝
1.4.1 重金屬去除工藝
垃圾焚燒過程中大部分重金屬以顆粒物形態(tài)存在于煙氣中，溫度降低時會粘附在飛灰表面，可利用活性炭吸附經(jīng)由除塵器捕集處置去除，其可通過濕式洗滌塔吸收去除。
1.4.2 二噁英控制及去除工藝
由于垃圾中存在一些特殊的金屬和塑料等物質(zhì)，導(dǎo)致垃圾焚燒煙氣中存在二噁英這種污染物，危害性極大且難以徹底去除。我國目前采用活性炭吸附法，將其噴入反應(yīng)器和除塵器中間，與煙氣充分混合從而吸附大量的二噁英和重金屬顆粒，再通過除塵器進(jìn)行捕集。
國際上通用方式是將垃圾焚燒溫度控制在850℃以上，保證煙氣停留2秒以上，則可避免二噁英生成，同時縮短煙氣在300℃~500℃停留的時間，控制除塵器入口溫度低于200℃，防止二噁英再次合成以及防止過高溫度損害布袋除塵器。
2 垃圾焚燒廠煙氣凈化工藝實(shí)例
上海江橋生活垃圾焚燒廠采用的是“SNCR(尿素)+干法+布袋除塵器+濕式洗滌塔”工藝，同時在布袋除塵器前噴射消石灰和活性炭處理煙氣，擴(kuò)能工程更是在除塵器后添加濕式除酸系統(tǒng)，干法+濕法工藝可使HCl、SO2去除率分別99%和97%。
大連開發(fā)區(qū)大頂山垃圾焚燒廠采用“SNCR(尿素)+半干法+干法(碳酸氫鈉)+活性炭噴射+布袋除塵器”工藝，吸收劑為石灰漿，碳酸氫鈉備用，處理后煙氣指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于國家標(biāo)準(zhǔn)。
江蘇省南通市海安縣垃圾焚燒發(fā)電廠采用“SNCR(尿素)+半干法+干法(碳酸氫鈉)+活性炭噴射+袋式除塵器+SCR”工藝，運(yùn)用低溫SCR技術(shù)，以TiO2作為催化劑載體，使各項污染物均能達(dá)到《歐洲聯(lián)盟環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系2000》的要求。
目前我國垃圾焚燒廠主要采用“SNCR+半干法脫酸+活性炭噴射+布袋除塵器”工藝進(jìn)行煙氣處理，能夠滿足國家現(xiàn)行的煙氣中污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。由上面實(shí)例可知，干法脫酸脫除效率不高已漸漸被淘汰，且單一脫酸方法也逐漸被多種聯(lián)合工藝所取代，污染物排放要求越來越高，垃圾焚燒煙氣凈化工藝日漸成熟。
3 結(jié)論
半干法脫硫和SNCR工藝具有重要現(xiàn)實(shí)作用，可以帶來很高的經(jīng)濟(jì)效益，提高脫硫脫硝除塵設(shè)備運(yùn)行效率，縮短煙氣凈化時間，有效減少垃圾焚燒廠二氧化硫等污染物的排放量，同時也要在已有的煙氣凈化系統(tǒng)工藝上進(jìn)行創(chuàng)新，我國垃圾焚燒煙氣污染物排放也可達(dá)到更高更好要求。
來源：土木工程網(wǎng)