试析生活垃圾焚烧发电厂烟气污染治理技术

试析生活垃圾焚烧发电厂烟气污染治理技术

张昭

广州永兴环保能源有限公司 广东广州 510000

摘要：面对生活垃圾，现代化市区的环境监管相关部门一般采用焚烧法进行处理，垃圾焚烧必然带来污染性烟气，一旦排放到外部环境中，将对人类社会、自然环境以及大气层产生负面影响。在这种情况下，为了减少垃圾焚烧产生的烟气污染，有必要通过烟气净化处理技术对烟气完成净化操作。本文将分析生活垃圾焚烧烟气的特性，进而提出烟气净化技术的负荷特性。

关键词：生活垃圾；焚烧；污染物；烟气治理

引 言

随着人们生活水平的不断提高和城市化进程的不断加快，人们的人均生活垃圾产生量越来越大，为了满足人们日益增长的生活垃圾处置需求，从“十二五”以来，全国各地新增了数百座生活垃圾焚烧发电厂，表明了现阶段生活垃圾处置最好的方式是焚烧。

1. 生活垃圾焚烧释放烟气中的主要污染物

生活垃圾焚烧产生的烟气成分复杂，主要包括烟尘、酸性气体、重金属和二噁英类等。烟尘主要是燃烧过程中烟气携带的不可燃物质或一些惰性无机颗粒，如无机盐、重金属氧化物等；酸性气体和氮氧化物的来源主要在于废物的特定燃烧，氯化氢的浓度受氯化有机化合物的影响较大；烟气中的重金属主要来自废电池，包括镉、铬、汞、铅、砷等化合物。垃圾成分会影响烟气成分：当垃圾中有机氯化物含量较高时，垃圾焚烧烟气中铬含量较高；垃圾中无机氯化物含量较高时，焚烧垃圾烟气中铅含量较高；在垃圾焚烧过程中，温 度 是 影 响 二 噁 英 生 成 的 重 要 的 因 素 ， 二 噁 英 的 最 佳 生 成 温 度是 300~400 ℃。当温度大于 500 ℃时，仍会有二噁英生成。氯化物是生成二噁英的最重要的因素之一，且不论是气态还是固态都可向

PCDDs 和 PCDFs 生成提供所需要的氯原子，且由于氯及氯化物的存在，破坏了碳氢化合物(芳香族)的基本结构，促使生成 PCDDs、PCDFs(多氯二苯呋喃)的化合物。如果废物中的氯含量超过2.2%，二噁英的形成将加剧。

2. 生活垃圾焚烧发电厂烟气净化处理技术

高效烟气净化系统的设计和运行管理是防止垃圾焚烧厂二次污染的关键。烟尘净化处理技术体系包括烟尘的脱除，重金属及二噁英去除、酸性污染物去除工艺和氮氧化物去除。

2.1 烟尘的脱除

烟尘的脱除主要采用除尘器。生活垃圾焚烧厂烟气净化系统必须配备袋式除尘器。目前，机械炉排炉垃圾焚烧厂除尘装置大多采用布袋除尘器；由于粉尘含量高，循环流化床垃圾焚烧厂多采用“旋风除尘器+袋式除尘器”组合工艺。袋式除尘器最初用于去除废气中的灰尘和其他污染物。目前袋式除尘器在生活垃圾焚烧炉后经常使用，并得到了很大的改进。由于焚烧烟气中加入了反应剂熟石灰和吸附剂活性炭，废气中的有害气体将与反应剂发生反应，被吸附剂吸附固定。最后，由于袋式除尘器的过滤，它将被清除。是国内外垃圾焚烧发电厂广泛使用的过滤材料，具有优良的水解稳定性、耐酸碱性、耐磨性和氧化稳定性。PTFE的使用寿命一般为3-4年，而其他过滤材料难以抵抗垃圾焚烧炉烟气的腐蚀，使用寿命较短。

2.2 二噁英及重金属的脱除

生活垃圾焚烧过程中，二噁英的形成机理比较复杂，主要表现在以下几个方面：

1. 生活垃圾本身含有微量二噁英。由于二噁英具有一定的热稳定性，虽然大部分二噁英在高温燃烧时会分解，但部分二噁英在燃烧后仍会排放。

2. 在燃烧过程中，含氯前体产生二噁英。含氯前体包括聚氯乙烯、氯苯、五氯苯酚等，在燃烧过程中，前体分子通过重排、自由基缩合、脱氯或其他分子反应生成二噁英，大多数二噁英在高温燃烧条件下也会分解，但仍有一些会释放出来。

当燃烧不足时，烟气中会产生过多未燃烧的物质。在300℃-500℃的高温条件下，会遇到适量的催化剂物质（如：CaCl₂、CuCl₂、FeCl₃等），主要是重金属，尤其是铜，分解后的二噁英会被再生。

传统垃圾焚烧厂烟气中二噁英和重金属的常用去除工艺为“活性炭+袋式除尘器”。该工艺能有效吸附烟气中的二噁英及重金属，活性炭的加入量约为0.6kg/T，去除效率可达95%以上。

2.3 酸性污染物的脱除工艺

目前国内外对垃圾焚烧烟气中酸性污染物的去除方法主要有三种：干法、湿法和半干法。

2.2.1 干法工艺

干法脱酸技术是在进入除尘器前向烟道内喷洒干燥剂，大部分为熟石灰粉，干燥剂与烟道和除尘器内的酸性气体发生反应。熟石灰颗粒表面与酸性气体直接接触，产生化学中和反应，生成无害的中性盐颗粒。在除尘器中，反应产物与烟气中的粉尘和不参与反应的吸收剂一起被捕获，从而达到净化酸性气体的目的。熟石灰吸附HCl和其他酸性气体并中和它们。余热锅炉烟气温度高，反应效率低。因此，有必要喷洒冷却水以降低烟气温度。该方法的特点是：

（1） 工艺简单，无需配置复杂的石灰浆制备和分配系统，设备故障率低，维护简单，运行成本低（2）无废水产生，耗水量较湿式洗涤塔少。（3）药剂用量大（4）未反应物量大，飞灰处理成本高（5）除酸效率低于湿式和半干法。

2.2.2 湿法工艺

湿法脱酸采用洗涤塔形式，洗涤塔分为吸收部分和减湿部，吸收部分喷洒石灰溶液或氢氧化钠溶液。如果使用石灰溶液，只需理论值的1.2倍，而使用NaOH溶液，烟气进入吸收部分，与NaOH溶液充分接触达到很高的脱酸效果，可喷洒少量螯合剂去除烟气中的汞。吸收部分处理后的烟气进入除湿部分，大量自来水喷入除湿部分，使烟气迅速冷却到饱和温度以下，降低烟气中的水分。洗涤器布置在除尘器的下游，以防止颗粒污染物堵塞喷嘴，影响其正常运行。湿式洗涤器产生的废水经处理后，产生的污泥经浓缩脱水后以干态排放。该方法的特点是：

1. 净化效率很高。国外多年的应用业绩证明，HCl的去除率可达99%以上，SO2的去除率也可达90%以上，重金属和各种有机污染物的去除率较高。

2. 含高浓度无机氯化物和重金属的废水应根据环保排放要求，采用相应的处理工艺进行处理。

3. 由于处理后的烟气温度低于烟气的露点温度，因此需要配置一个再热装置，以防止在烟囱出口形成白烟并腐蚀后续建筑物。

4. 设备投资高，运行成本高。

2.2.3 半干法工艺

半干法除酸吸收剂一般以氧化钙[Cao]或氢氧化钙[Ca（OH）2]为原料制备氢氧化钙[Ca（OH）2]浆（也可使用其他碱液）。Ca（OH）2浆液通过喷嘴或旋转喷雾器喷射到反应器中，以形成粒径非常小的液滴。石灰用量一般为理论值的2倍。水蒸发降低烟气温度，增加烟气湿度，使酸性气体与石灰浆反应生成的盐形成固体反应产物，落入底部灰斗。烟气和石灰浆应设计为正向或反向流动。无论反应器采用何种流动方式，其主要目的是保持烟气与石灰浆液滴充分反应的接触时间，以获得较高的除酸效率。半干法反应塔中未反应的石灰随烟气进入除尘器，一些未反应的物质会粘附在滤袋上，与通过滤袋的酸性气体再次反应，从而进一步提高脱酸效率，提高石灰浆的利用率。该方法的特点是：

1. 脱酸效率高，HCl去除率可达95%以上。此外，它对一般有机污染物和重金属也有很好的去除效果。与活性炭结合，可提高捕集能力。

（2）无废水排放，耗水量较湿式洗涤塔少。

（3） 工艺流程简单，投资和运行成本低。

（4） 石灰浆制备系统比较复杂。

2.4 氮氧化物的脱除

控制NOx的方法包括低NOx燃烧、选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）。

SNCR法是在烟气温度为850℃-1100℃的条件下，在有氧气存在的情况下，直接向炉内注入氨溶液或尿酸溶液，以减少氮氧化物进入氮气和水中。该方法不使用催化剂，避免了催化剂堵塞和中毒问题。反应效率取决于反应物的接触条件，因此具体设计需要根据炉膛结构、烟道等进行调整。SNCR法的去除效率约为50%。如果为了提高效率而增加药剂的注入量，药剂的逸出量将增加。它还将产生氯化铵和硫酸氢铵等副产品沉积在尾部受热面上。SNCR法的投资和维护成本低于SCR法。

SCR法以氨水溶液为药剂，在烟气温度200℃-400℃范围内，在一定O2含量下，烟气在tio2-v2o5等催化剂的作用下与注入药剂反应，将NOx还原为氮气和水。SCR法的去除率可达85%以上。

3. 垃圾焚烧发电厂污染治理手段

垃圾焚烧过程产生大量的污染物，所以垃圾发电厂的污染治理必须得到重视。

3.1控制垃圾焚烧的烟气污染物产生

我们可以对垃圾焚烧中产生污染物的条件和步骤进行判断，从而控制垃圾焚烧的条件，保持垃圾燃烧的良好运行，这样就可以有效减少垃圾焚烧时的污染物排放。首先要保证焚烧设施的良好，为焚烧工作做好基础准备；然后要炉膛出口温度，保证炉膛及一烟道温度在850℃以上在炉中停留时间大于2S；再就是要控制助燃风，从风的注入位置和风量上进行调控；还可以向炉子里喷固硫固氯剂来更好的减少二次污染。

3.2对垃圾焚烧的烟气进行净化

对于垃圾焚烧的烟气控制可能不能够完全消灭污染，那么我们就要在烟气净化方面下功夫。烟气净化分为四个部分，第一就是炉内脱硝、第二是脱酸，再就是除尘，随后是活性炭吸附，在这四个步骤当中，脱酸是垃圾焚烧烟气净化的核心。

3.3建设新型垃圾焚烧厂

所谓的新型垃圾焚烧厂，其实就是全封闭垃圾焚烧厂。这种垃圾焚烧厂能够有效的防止臭气、酸气、颗粒物等有害物质外漏。从而进行污染方面的治理，在污染物尚未产生危害之时将其扼杀在摇篮之中。目前我国已有多个城市开始这种全封闭垃圾焚烧发电厂的建立，对污染的治理有明显作用。

结束语

总的来说，随着社会经济的发展，响应国家保护环境的号召，对垃圾处理提出了更高的要求。其中，垃圾焚烧时，垃圾焚烧发电厂超低烟气排放改造的相关技术需要创新。在今后焚烧垃圾时，应引导人们正确对垃圾进行分类。

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