浅谈垃圾焚烧炉烟气处理工艺
时间：2022-03-03 09:46:47 浏览次数：次
摘要：对上海环境集团各项目公司的垃圾焚烧炉烟气净化处理装置的工艺及出口排放的参数进行了分析，提出了适合的垃圾处理工艺及发展方向。
关键词：垃圾焚烧；烟气排放指标；烟气处理工艺
中图分类号：F42文献标识码：A文章编号：16749944（2013）02018203
1引言
垃圾焚烧技术以其高减容率和可回收热能等优点正得到日益广泛的应用。和煤、木材等燃料的燃烧过程一样，垃圾焚烧也会产生烟气，由于垃圾成分的复杂性，其焚烧产生的烟气含有许多有害物质，并具有特殊性质。近年来，垃圾焚烧产生的二噁英和重金属污染问题日益受到公众的重视，为此国家环保总局颁布了《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001）对垃圾焚烧烟气的排放指标做出了严格的限制。为保证将烟气中的污染物含量降至标准限值以下安全排放，在设计垃圾焚烧烟气处理系统时必须结合工程实际开发出专门的处理设备，并采用合理的工艺流程，做到适用、可靠和经济＼[1～4＼]。
2影响烟气排放指标的烟气处理工艺
由于我国在垃圾焚烧烟气处理方面起步较晚、整体水平不高 ，而烟气处理设备和工艺的落后状况将限制国产焚烧炉在国内市场的推广，故急需加强垃圾焚烧烟气处理设备和工艺方面的研发工作。
从国内已运营的焚烧厂的实际情况来看，“半干法+活性碳喷射+布袋除尘器”的烟气处理工艺在满足国标的基础上，已全面满足欧盟92标准。此种处理工艺是现正在上海环境集团运营的垃圾焚烧电厂的普遍选择，也是当今国内垃圾焚烧烟气处理的主流选择＼[5＼]。
本文将上海环境集团几个有代表性的项目公司的烟气处理做如下对比（表1）。
表1烟气工艺对比
序号1213项目1213半干法（旋转雾化器喷石灰浆）+活性炭+布袋除尘器1213干法（石灰干粉）+活性炭+布袋除尘器1213半干法（固定喷头喷石灰浆）+干法（石灰干粉和活性炭）+布袋除尘器1213SNCR+半干法（NaOH）+干法（石灰干粉和活性炭）+布袋除尘器11213应用业绩1213江桥1213成都1213威海1213漳州31213喷射粒径121350μm（平均粒径）1213100μm（平均粒径）1213100μm（平均粒径）1213100μm（平均粒径）41213运行稳定性1213不稳定1213稳定1213稳定1213稳定51213设备备用性1213备用性高（单独备用1台旋转雾化器）1213备用性差1213备用性高（半干法与干法互为备用）1213备用性高61213投资1213最高（按单台雾化器20万美元计算，共3台雾化器为60万美元，人民币约409万元）1213低。本身系统需要喷射活性炭，因此本方案按不增加投资考虑。1213高（单台喷头按人民币2.5万元，共6台喷头共15万元）1213较高。增加SNCR系统与半干法（NaOH）71213运行费用1213石灰消耗量约6kg/t1213石灰消耗量大于12kg/t1213际石灰消耗量约8～9kg/t1213石灰消耗量10kg/t 81213工艺复杂性1213复杂1213简单1213简单1213复杂91213维护费用1213高1213低1213低1213低
2.1烟气处理工艺说明
（1）江桥采用“半干法（旋转雾化器喷石灰浆）+活性炭+布袋除尘器”烟气处理工艺，此工艺虽然能满足欧盟92标准，但是由于对石灰要求比较高（精度颗粒要求比较高），且投资费用、维修费用比较大，同时运行时经常出现石灰浆液管道堵塞，雾化盘磨损，雾化器振动大、轴承温度高等故障。
（2）成都采用“干法（石灰干粉）+活性炭+布袋除尘器”烟气处理工艺，虽然工艺简单，投资不高，且维护方便，但是消石灰耗量大、备用性能差，在环保日益要求更高的今天，很显然这种工艺处理的烟气排放指标暂时只能满足国标要求，对今后的发展不利；同时其备用性能比较差，若出现管道堵塞，烟气处理将停止。
（3）威海采用“半干法（固定喷头喷石灰浆）+干法（石灰干粉和活性炭）+布袋除尘器”烟气处理工艺。这种系统在满足排放标准的前提下备用性较强，主要体现在：①半干法可以达到烟气排放标准的情况下，干法在线备用；②半干法最大处理能力下不能达到烟气排放标准的情况下，干法可以作为补充，两种工艺同时运行；③半干法出现问题（事故状态下），干法可以作为主要处理工艺；④设备运行时固定喷头的设备检修率明显小于旋转雾化器的检修率；⑤固定喷头比旋转雾化器在投资方面有较大的节省，同时在反应塔体的设计上为了保证脱酸效率和水的完全蒸发，两种喷头所采用的塔体基本相同（同样采用烟气停留时间为16～18s）。
（4）漳州项目采用的是“SNCR+半干法（NaOH）+干法（石灰干粉和活性炭）+布袋除尘器”的处理工艺。此工艺相比威海项目的最大特点是：①增加了SNCR脱销系统，大大降低了NOX 的排放指标；②针对石灰浆液管道容易堵塞、结垢的现象，将石灰浆液用NaOH来代替，增加了系统的稳定性能；③增加了烟气再循环风机。在布袋除尘器出口引出一根管子通过再循环风机，再次送入焚烧炉出口喉部。一是为了炉内燃烧提供部分氧气，加强燃烧场的扰动；二是将部分处理后的烟气送入炉内再次循环处理，减少烟气有害气体的排放量。
（5）湿法脱酸工艺。此脱酸在大型的火电厂有采用，但是此工艺设备占地面积极大，同时投资费用极高，垃圾电厂极少采用，所以在此不做详细介绍。
2.2烟气排放数据对比
烟气排放数据对比见表2。
2013年2月绿色科技第2期
潘海东，等：浅谈垃圾焚烧炉烟气处理工艺环境与安全
（1）当烟尘降至30mg/m3左右，HCl降至50mg/m3左右，NOX降至400mg/m3左右等关键点时，此时半干法或干法的效用就已经发挥到了极致，如果需要继续严格的排放指标，必须考虑添加辅助处理工艺。这也正是欧盟2000标准在标准值设置上的考虑。所以在经历江桥与成都项目后，上海环境集团加大投资，在近期的所建项目中，在半干法脱酸的基础上增加了干法；威海和漳州项目是在半干法的基础上增加了干法脱酸，从表格中可以看出在烟气排放的数据上，基本上都达到或接近了欧盟2000的标准。
（2）威海项目相对漳州项目NOX的排放要高的多，主要是因为没有脱销装置。现如今社会在进步，在国家环保部门对环保的日益严格要求，烟气排放指标国家标准及欧盟92标准已经不能完全满足对环保的要求；排放指标需要达到欧盟2000标准，无论采用干法、半干法、湿法，建议配备SNCR系统，确保NOX指标达标。
（3）“SNCR+半干法（旋转喷雾或固定喷头喷石灰浆或固定喷头喷NaOH）+干法（石灰干粉和活性炭）+布袋除尘器”将基本将满足欧盟2000标准。
所以上海环境集团加大投资首先在漳州项目上采用日本荏原烟气处理技术“SNCR+半干法（固定喷头喷NaOH）+干法（石灰干粉和活性炭）+布袋除尘器”，成为国内第一个采用此种工艺的生活垃圾焚烧厂——漳州环境再生能源有限公司。
3影响烟气排放指标的其他因素分析
当烟气处理工艺相差不大时，生活垃圾焚烧厂的烟气排放指标将受入炉垃圾的性质、焚烧炉的炉型和运营的水平来决定。
3.1生活垃圾来源的不同
不同城市的生活垃圾性质彼此不可能完全相同，客观上就存在差异。对于烟气处理工艺的选择而言，垃圾的不同也会产生一定的影响。一般来说一线城市生活垃圾有初步的分类，易烧、燃烧温度也高，所以在相差不大的工艺处理条件下，排放指标要低的多；而二线或者三线城市，垃圾含水分、灰分要大的多，垃圾几乎没有分过类，所以排放指标也要高。
3.2焚烧炉的型式不同
在国内主要的有两种：第一种是循环流化床垃圾焚烧炉；此垃圾焚烧炉对垃圾的分拣要求比较高，不允许有铁块、石头、玻璃等大块不能燃烧的无机物；但是垃圾燃烧比较充分，排烟污染物会比较低；因国内垃圾回收还没有达到一个比较有效地分拣，所以此炉型在国内采
收稿日期：20130118
作者简介：杨劲峰（1984—），男，河南洛阳人，硕士研究生，助理工程师，主要从事环境监测及环境污染治理技术研究。
用比较少。第二种是机械炉排炉。此炉型对垃圾适应性广，处理垃圾也比较完全，所以国内大部分采用的都是机械炉排炉。
3.3实际运营对其影响
在实际运营过程中，仍有许多可控参数将导致烟气排放指标的变化。①半干法适当多喷入Ca（OH）2溶液或NaOH溶液，干法适当多喷射Ca（OH）2粉末等；②自动燃烧控制系统ACC的投用与否都可以在一定程度上改变烟气排放指标，灵活性较强，但这种控制是有一定极限的，不可能对排放指标作出根本性的改变；③垃圾发酵时间、投入垃圾的松散度；垃圾焚烧炉的燃烧温度、垃圾的燃烧充分度、烟气在炉内的停留时间等。同时，在进炉垃圾性质相差过大的情况下，可以适当减少进炉垃圾量，多喷入辅助燃料，达到稳定、降低污染物排放等目的。这在上海江桥焚烧厂曾有过先例。
4结语
采用“半干法+活性炭喷射+布袋除尘器”完全可以满足国家标准，更是达到了欧盟92标准，是全国垃圾焚烧炉的主流烟气处理工艺。
而采用“半干法+干法+活性炭+布袋除尘器”的烟气处理工艺，明显在排放指标上不仅可以满足欧盟92标准，大部分甚至达到了欧盟2000标准。当然前提还是要增加脱销装置SNCR。预计在国内环保要求日益提高的同时，不久应该会逐步采用：SNCR+半干法（固定喷头喷NaOH或固定喷头喷石灰浆或旋转喷雾）+干法（石灰干粉和活性炭）+布袋除尘器”的烟气处理工艺。
参考文献：
[1]刘晓，王学斌，周菊华.浅析垃圾焚烧发电厂烟气污染控制及防治对策＼[J＼].能源技术与管理，2011（1）：130～133.
[2]刘军伟，雷廷宙，杨树华，等.浅议我国垃圾焚烧发电的现状及发展趋势＼[J＼].中外能源，2012（17）：29～34.
[3]闫志海.垃圾焚烧发电厂烟气处理方案的选择＼[J＼].环保前线，2008（5）：56～58.
[4]国家环境保护总局.生活垃圾焚烧污染控制标准＼[S＼].北京：国家环境保护总局，2002.
[5]上海环境集团.上海江桥、成都洛带、威海、漳州等垃圾焚烧厂的烟气排放指标及初步设计＼[R＼].上海：上海环境集团，2008.2013年2月1213Journal of Green Science and Technology第2期