生活垃圾焚燒尾氣凈化處理工藝的幾個典型問題分析

蔡晶晶

(浙江海元環(huán)境科技有限公司，浙江杭州310051)

生活垃圾焚燒尾氣凈化處理工藝的幾個典型問題分析

蔡晶晶

(浙江海元環(huán)境科技有限公司，浙江杭州310051)

通過對山東某生活垃圾焚燒廠尾氣凈化處理工藝的工程應(yīng)用實踐，就生活垃圾焚燒尾氣脫酸除塵系統(tǒng)中出現(xiàn)的幾個典型問題進行具體分析，對半干法脫酸+活性炭吸附+袋式除塵系統(tǒng)在生活垃圾焚燒尾氣處理的工程實踐中遇到的問題提出了相應(yīng)的對策，優(yōu)化了各工藝參數(shù)，使工藝得到進一步完善，為系統(tǒng)正常調(diào)試、運行提供可靠保證，同時為生活垃圾焚燒尾氣脫酸除塵工藝的工程應(yīng)用實踐提供參考。

生活垃圾;焚燒;半干法;脫酸;吸附

0 引言

近年來，在城市生活垃圾快速增加、城市用地日益緊張的現(xiàn)實面前，焚燒成了越來越多的大眾城市處理垃圾的主要途徑之一?！笆濉逼陂g，我國垃圾焚燒設(shè)施建設(shè)處于高速發(fā)展期，根據(jù)國務(wù)院辦公廳《關(guān)于印發(fā)“十二五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃的通知》(國辦發(fā)［2012］23號)，到2015年，全國城鎮(zhèn)生活垃圾焚燒處理設(shè)施能力達到無害化處理總能力的35%以上，其中東部地區(qū)達到48%以上。垃圾焚燒煙氣含有大量的SO2、顆粒物、重金屬等污染物。隨著大氣污染排放的日益嚴重，SO2、顆粒物等對環(huán)境和人類危害更加突出，國家“十二五”期間提出明確的減排任務(wù)，SO2、顆粒物等控制成為環(huán)境治理的一個重要課題。2014年，隨著新環(huán)保法的出臺以及《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485－2014)［1］的出臺，國家逐步提高了生活垃圾焚燒的排放標準。本文將通過典型工程實例，就半干法脫酸+活性炭吸附+袋式除塵在生活垃圾焚燒尾氣處理裝置的幾個典型問題進行具體分析，并提出相應(yīng)對策，為生活垃圾焚燒尾氣處理凈化的工程應(yīng)用實踐提供參考。

1 工程概況

山東某生活垃圾焚燒廠，配置2臺650t/d的循環(huán)流化床垃圾焚燒爐，發(fā)電機組容量2×12MW。尾氣凈化裝置按照焚燒爐最惡劣工況設(shè)計，設(shè)計焚燒爐負荷時的尾氣參數(shù)詳見表1。

表1 原始參數(shù)

2 工程設(shè)計

2.1 設(shè)計方案

生活垃圾焚燒尾氣凈化處理設(shè)備采用“半干法+吸附劑吸附+袋式除塵”工藝［2］。

該工藝的原理是焚燒爐出來的尾氣從脫酸塔底部進入脫酸塔，在降溫和增濕的條件下根據(jù)循環(huán)流化床理論和噴霧干燥原理，煙氣中的SO2、HCl、HF等與吸收劑反生成亞硫酸鈣、硫酸鈣、氯化鈣等物質(zhì)。然后經(jīng)吸附劑吸附重金屬、二惡英類等污染物，反應(yīng)后的煙氣攜帶大量的干燥固體顆粒進入袋式除塵器，經(jīng)過反應(yīng)、干燥的循環(huán)灰被除塵器從煙氣中分離出來，由流化槽再輸送給脫酸塔，同時也向脫酸塔加入直接購買的吸收劑，使吸收劑在脫硫塔內(nèi)懸浮、反復(fù)循環(huán)，與煙氣中的SO2等酸性氣體充分接觸、反應(yīng)來實現(xiàn)脫除酸性氣體及其他有害物質(zhì)的一種方法。潔凈后的煙氣在露點溫度20℃以上，無須再加熱，經(jīng)過引風機排入煙囪。

本工程單臺爐煙氣量為150000m3/h，尾氣處理采用半干法脫酸+活性炭吸附+袋式除塵工藝，一爐一塔配置。該尾氣凈化處理裝置由吸收劑存儲及輸送系統(tǒng)、煙氣脫酸系統(tǒng)、吸附劑存儲及輸送系統(tǒng)、袋式除塵系統(tǒng)、循環(huán)灰輸送系統(tǒng)等。

生活垃圾焚燒尾氣處理工藝設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 設(shè)計參數(shù)

3 幾個典型問題分析及設(shè)計優(yōu)化

3.1 煙氣成分的分析

城市垃圾成分復(fù)雜，且未分選，導致垃圾爐焚燒產(chǎn)生的煙氣成分復(fù)雜、毒性大，特點如下:

(1)煙氣成分復(fù)雜。垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣污染物可以分為四類:顆粒物及飄塵;酸性氣體(如HCl、SO2、NOx);有毒重金屬(如Pb、Cd、Hg、Cr);強致癌物(二惡英類)［3］。其中二惡英類物質(zhì)是最典型的非有意排放持久性有機污染物，具有很強的致突變性、對致癌性和致畸性等特性，生態(tài)系統(tǒng)和人體健康造成較大的威脅［4］。

(2)高溫、高氧。尾氣凈化系統(tǒng)的進口煙氣最高溫度高達250℃，含氧量為7.56%。

(3)水分含量高。垃圾中含有大量的蔬果皮，導致垃圾焚燒的煙氣含水率高，濕度為11.3%。

3.2 脫酸塔系統(tǒng)設(shè)計

1.1 對象 選取2012年1—6月收治于我院行結(jié)腸造口術(shù)后患者80例，隨機分為觀察組和對照組各40例。觀察組中，男21例，女19例，年齡45～71歲，平均年齡57.2歲。對照組中，男24例，女16例，年齡43～67歲，平均年齡56.6歲。兩組患者在年齡、性別、文化程度和病情狀況等方面比較，差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。納入標準:上海市常住人口;年齡小于80歲;小學以上文化程度;意識、精神正常;溝通能力良好。排除標準:年齡大于80歲;術(shù)后造口已發(fā)生并發(fā)癥;造口術(shù)后癌癥復(fù)發(fā);患者拒絕接受護理干預(yù)。

該系統(tǒng)主要包括脫酸塔、雙流體霧化噴嘴及相關(guān)連接煙道。煙氣由下部進入脫酸塔，工藝水由多級離心水泵輸送至噴嘴霧化后噴入塔內(nèi)，在脫酸塔中與煙氣、循環(huán)灰、吸收劑等高速混合，起到增濕活化反應(yīng)的作用，促進反應(yīng)進行。脫酸塔的設(shè)計是脫酸效率高低的關(guān)鍵，而塔體流速、塔內(nèi)溫度的選擇是脫酸塔設(shè)計的核心。雖然煙氣中SO2的濃度并不是很高，可以適當縮短反應(yīng)時間，但是考慮到煙氣中還含有大量的HCl等酸性氣體，脫酸塔的塔體流速宜取5m/s左右。不同于燃煤電廠的煙氣成分，垃圾焚燒的煙氣含水率很高，導致酸露點溫度也較高［5］，為了避免脫酸后的煙氣結(jié)露現(xiàn)象的發(fā)生，將塔內(nèi)溫度降低到酸露點15℃以上(110℃左右)。循環(huán)灰及吸收劑中的Ca(OH)2顆粒迅速與煙氣中的SO2等酸性物質(zhì)混合反應(yīng)，生成CaSO4、CaSO3等干態(tài)物質(zhì)，并隨煙氣進入袋式除塵器。煙氣脫硫塔的設(shè)計總阻力≤1500Pa，塔徑4.1mm，高約25.1m。

3.3 活性炭系統(tǒng)設(shè)計

吸附系統(tǒng)是垃圾焚燒尾氣處理設(shè)備的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，是通過物理、化學吸附方式吸附脫除煙氣中重金屬、二惡英類等物質(zhì)。吸附劑一般采用活性炭。活性炭具有很強的吸附能力，能夠有效吸附氣相懸浮中的重金屬和二惡英類，因此使用活性炭吸附設(shè)施能更有效的降低煙氣中重金屬、二惡英類等濃度。當活性炭吸附設(shè)施與袋式除塵配合使用時，活性炭吸附設(shè)施能夠有效的吸附煙氣中重金屬和二惡英類，從而對重金屬、二惡英類達到更好的脫除效果。

為了避免增濕水使活性炭受潮從而影響其活性，將活性炭的加入口設(shè)置在脫酸塔出口煙道。但系統(tǒng)需要每天消耗的活性炭量很少，活性炭的上料一般采用人工投運，故將活性炭倉設(shè)置在0m層，采用噴射泵氣力輸送活性炭至脫酸塔出口煙道。

3.4 袋式除塵器上箱體易腐蝕問題

焚燒煙氣凈化后經(jīng)增濕含水率大大提高，達到了14.4%，另外凈化后的煙氣還含有少量酸性氣體，導致脫酸后煙氣的酸露點溫度較高，為了保證煙氣不結(jié)露，進入袋式除塵器的煙氣溫度至少要保證在110℃以上，否則容易使得上箱體出現(xiàn)腐蝕問題。為了避免上箱體的腐蝕，需要采取以下措施:

(1)除塵器內(nèi)外必須進行噴砂處理，等級達到Sa2.5級，然后在除塵器本體內(nèi)壁涂刷耐高溫耐酸專用防腐涂料，延長設(shè)備本體的使用壽命。

(2)增加保溫厚度。袋式除塵器頂上的保溫采用200mm的巖棉進行保溫。

(3)采用雙蓋結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的單蓋保溫結(jié)構(gòu)，很容易結(jié)露，腐蝕上蓋。

(4)取消袋式除塵器內(nèi)置旁路。已有工程實例證明旁通閥處容易漏風，容易降低煙氣溫度。減少除塵器整體漏風率以提高整體的防腐效果，因為設(shè)備的漏風率降低才能保證防腐涂料的效果。而且燃煤電廠的煙氣處理裝置也明確禁止設(shè)置旁路［6］。

3.5 濾料的選擇

由于垃圾焚燒煙氣的特殊性，對應(yīng)用于垃圾焚燒煙氣凈化的袋式除塵器濾袋的要求是:耐高溫、耐折、耐氧化、耐酸腐蝕、耐磨且透氣性好。這是煙為垃圾焚燒煙氣正常溫度160℃，短時最大溫度250℃，故要求材料耐高溫;煙氣中含氧量和NOx濃度也較高，要求濾料具有一定的耐氧化性能;煙塵的成分中含有SiO2、Al2O3、Fe2O3等物質(zhì)，要求濾料耐磨且透氣性好:過濾阻力小，以減小設(shè)備阻力。

符合以上要求的高溫濾袋材質(zhì)為特氟隆(PTFE)。PTFE濾料的綜合性能最好，其特點為:耐無機酸、有機酸、堿、有機溶劑;有很強的耐水解穩(wěn)定性和阻燃性;抗拉、抗磨、抗折的能力也較好長期承受過濾與清灰的作用力。因此，PTPF能滿足本工程的要求。

4 運行情況

煙氣凈化系統(tǒng)投運后，順利通過了168h的試運行考核，主要性能參數(shù)見表3，指標均達到設(shè)計要求并滿足國家標準。

表3 性能測試結(jié)果

5 結(jié)語

通過半干法脫酸+活性炭吸附+袋式除塵工藝在生活拉近焚燒工程上的應(yīng)用實踐，對該工藝在工程實踐上的幾個典型問題，進行了分析并提出了對策，用實踐工程應(yīng)用來證實不僅能達到良好的設(shè)計效果，而且能使得工藝得到進一步完善，為系統(tǒng)正常運行提供可靠保證。

［1］GB 18485－2014，生活垃圾焚燒污染控制標準［S］.

［2］GB/T 29152－2012，垃圾焚燒尾氣處理設(shè)備［S］.

［3］Olie K，Vermeulen P L，Hutzinqer O.Chlorodibenzo－p－dioxins and Chlorodibenzofurans are Trace Components of Fly Ash and Flue Gas of Some Municipal Incinerators in the Netherlands［J］.Chemosphere，1977，6(8):455－459.

［4］Prabir K，Mandal.Dioxin:A review of its environmental effects and its aryl hydrocarbon receptor biology［J］.Journal of Comparative Physiology B，2005(175):221－230.

［5］鍋爐機組熱力計算標準方法(原蘇聯(lián)1973年版)［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1976.

［6］國家發(fā)展改革委，環(huán)境保護部，國家能源局.煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014－2020)［EB/OL］.http://www.sdpc.gov.cn/gzdt/201409/t20140919_626240.html，2014－09－19.

Analysis of several typical problems in the purification process of municipal solid waste incineration gas

Through the practical application of garbage incineration plant gas purification treatment technology in Shandong，countermeasures of some typical problems of municipal solid waste(MSW)incineration gas removal of acid cleaning system were analyzed and proposed.The corresponding countermeasures to the problems encountered in the semi－dry off acid activated carbon adsorption and the bag type dust removal system in MSW incineration gas treatment engineering practice were put forward.Through the analysis of the problems，the process would be further impoved and the operation can be more reliable.It provided a reference for the semidry off acid activated carbon adsorption and the bag type dust removal system in MSW incineration.

Municipal Solid Waste;incineration;semi－dry flue gas treatment;the removal of acid;adsorbent

X701

B

1674－8069(2016)03－031－03

2015-10-22;

2015-12-26

蔡晶晶(1983-)，女，浙江溫嶺人，主要從事煙氣脫硫、脫硝及除塵工作。E－mail:caijingjing_cai@163.com