城市生活垃圾焚燒煙氣處理工藝研究

朱慶春

摘 要：城市生活垃圾焚燒過程中會產(chǎn)生大量的廢氣污染物，若處理不當(dāng)會造成大氣污染。該文以滁州皖能環(huán)保電力有限公司為背景，探討采用“爐內(nèi)SNCR法脫硝+半干法噴霧反應(yīng)塔+活性炭吸附+袋式除塵器”的煙氣處理工藝來處理生活垃圾焚燒產(chǎn)生的廢氣污染物的實(shí)際效果。

關(guān)鍵詞：生活垃圾；焚燒；廢氣污染物

中圖分類號 X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）21-0059-03

Study on Flue Gas Treatment Technology for Municipal Solid Waste Incineration

Zhu Qingchun

（Chuzhou Environmental Monitoring Detachment，Chuzhou 239000， China）

Abstract：It will produce a lot of waste gas during the incineration of municipal solid wastes，and it will cause air pollution without correctly handle.Taking Chuzhou Wanneng Environmental Protection Power Co.ltd as an example，this article disscuses how to handle the waste gas pollution during the incineration of municipal solid wastes using “furnace SNCR denitrification+semi-dry spary reaction tower+ activated carbon adsorption+bag filter”process.

Key words：Municipal solid waste；Incineration；Waste gas pollution

隨著城市人口的增加，城市生活垃圾逐漸增多，垃圾無害化處理已成為社會普遍關(guān)注的問題。垃圾焚燒作為無害化最徹底、減容化最顯著、可資源化利用程度最高的一種處理技術(shù)，已經(jīng)成為我國生活垃圾處理的重要技術(shù)。如何控制焚燒煙氣中污染物的排放濃度日益受到人們的廣泛關(guān)注，為了避免產(chǎn)生二次污染，必須對垃圾焚燒煙氣進(jìn)行凈化處理[1-2]。

滁州皖能環(huán)保電力有限公司是一家專門從事生活垃圾焚燒發(fā)電的企業(yè)，服務(wù)范圍為滁州市區(qū)、來安縣及全椒縣，日處理垃圾量約700t。公司建有2臺機(jī)械爐排焚燒爐，均質(zhì)化處理后的生活垃圾按負(fù)荷量的要求送入爐焚燒（800～1 000℃），產(chǎn)生的熱量經(jīng)過熱器后生成中溫中壓過熱蒸汽（400℃、4.0MPa），送往發(fā)電機(jī)組發(fā)電，爐渣綜合利用。焚燒煙氣中含有有機(jī)污染物、酸性氣體、重金屬、顆粒物等4類污染物。本文探討了采用“爐內(nèi)SNCR法脫硝+半干法噴霧反應(yīng)塔+活性炭吸附+袋式除塵器”的煙氣處理工藝來處理廢氣污染物，為該類型廢氣處理提供參考。

1 生活垃圾成分分析及焚燒要求

1.1 生活垃圾成分分析 經(jīng)檢驗(yàn)，滁州市生活垃圾物理成分組成：有機(jī)物（磚瓦沙土、織物、紙張、橡膠、塑料、廚余等）約占94%；無機(jī)物（金屬和玻璃等）約占5%；其他約占1%?；瘜W(xué)組成見表1。

1.2 生活垃圾焚燒要求 滁州市生活垃圾可燃性組分所占比例約為89.5%，經(jīng)過5～7d存放，送入爐內(nèi)燃燒的垃圾熱值一般在5 404kJ/kg，超過焚燒處置生活垃圾最低熱值要求（3 000kJ/kg）。垃圾在焚燒爐中與助燃空氣充分混合后，經(jīng)高溫燃燒（850～950℃），二噁英類有毒有害物質(zhì)得到了有效分解，爐渣綜合利用，產(chǎn)生高溫?zé)煔獠捎每煽康募崩浣禍卮胧┖筮M(jìn)入后續(xù)煙氣凈化系統(tǒng)。

2 煙氣中污染物組分

垃圾焚燒是將垃圾中所有可燃物質(zhì)在燃燒過程中變?yōu)楦邷貧怏w，使一些物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)變化。垃圾焚燒煙氣組成及其復(fù)雜，主要污染物為有機(jī)污染物、酸性氣體、重金屬、顆粒物四大類。

2.1 有機(jī)污染物 有機(jī)污染物主要為二噁英類物質(zhì)，具有極大的毒性。生活垃圾焚燒煙氣中含有的二噁英，一部分是原生垃圾自身含有的微量二噁英，由于二噁英的熱穩(wěn)定性較強(qiáng)，在焚燒過程中有一小部分未發(fā)生反應(yīng)，直接進(jìn)入煙氣；大部分的二噁英是在焚燒過程及焚燒爐尾部煙道中重新合成。

2.2 酸性氣體 焚燒產(chǎn)生的酸性氣體主要是NOx、SOx、HCl、HF，主要來源于垃圾中特定組分的燃燒過程。研究表明，HCl的濃度受垃圾中含氯有機(jī)物的影響高于無機(jī)氯化物[2]。

2.3 重金屬 重金屬類污染物主要來源于生活垃圾中含有的廢舊電池，廢舊電子元件以及各種重金屬廢料所含的部分重金屬及其化合物在焚燒過程中的蒸發(fā)，主要包括鉛、汞、鉻、鎘、砷及其化合物以及其他重金屬及其化合物。當(dāng)垃圾中有機(jī)氯化物含量高時(shí)，煙氣中的重金屬以鉻為主要成分，當(dāng)垃圾中無機(jī)氯化物高時(shí)，煙氣中的重金屬以鉛為主要成分[2]。這些蒸發(fā)的物質(zhì)一部分在高溫下直接變?yōu)闅鈶B(tài)，以氣相的形式存在于煙氣中；還有一部分與焚燒煙氣中的顆粒物結(jié)合，以固相的形式存在于煙氣中；另有相當(dāng)一部分重金屬分子進(jìn)入煙氣后被氧化，并凝聚成很細(xì)小的顆粒物。

2.4 顆粒物 煙塵顆粒物主要是垃圾焚燒過程中煙氣夾帶的不可燃物質(zhì)或燃燒過程產(chǎn)生的微小惰性無機(jī)顆粒狀物質(zhì)，如灰分、無機(jī)鹽類、可凝結(jié)的氣體污染物及有害的重金屬氧化物[2]。

3 工藝流程

3.1 工藝流程 滁州皖能環(huán)保電力有限公司生活垃圾焚燒煙氣處理工藝流程如圖1所示。

3.2 工藝流程簡介

3.2.1 石灰漿制備系統(tǒng) 由儲料倉、袋式除塵器、定量給料機(jī)、配漿槽、供漿槽、漿液泵等組成。主要作用是完成脫酸所需石灰粉及石灰漿液的儲存、制備及輸運(yùn)等功能。石灰漿的噴淋量根據(jù)除塵器出口SO2及HCl濃度值自動(dòng)調(diào)整，同時(shí)根據(jù)煙氣出反應(yīng)塔的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻水的補(bǔ)給量。

3.2.2 爐內(nèi)脫硝系統(tǒng) 采用選擇性非催化還原法（SNCR）的工藝。選擇性非催化還原法（SNCR）脫除NOX技術(shù)是把含有NHX基的還原劑（本工藝采用尿素）噴入爐膛溫度為850～1000℃的區(qū)域，該還原劑迅速熱分解成NH3和其他副產(chǎn)品，隨后NH3與煙氣中的NOX進(jìn)行還原反應(yīng)而生成N2。

3.2.3 半干法旋轉(zhuǎn)噴霧反應(yīng)塔 由制漿系統(tǒng)輸送過來的石灰漿液通過塔頂?shù)男D(zhuǎn)噴霧器進(jìn)行霧化，石灰漿液被霧化成粒徑120～200μm左右的霧滴，與酸性氣體充分接觸，在一系列化學(xué)反應(yīng)后去除煙氣中絕大多數(shù)的酸性氣體。反應(yīng)過程中，霧滴吸收煙氣中的熱量不斷蒸發(fā)水分，塔內(nèi)的高溫?zé)煔馐沟脻{液霧滴在下降的過程中得到干燥，并在到達(dá)塔底前將水分充分蒸發(fā)，形成固體反應(yīng)物從塔底排出。

3.2.4 活性炭噴射系統(tǒng) 在進(jìn)袋式除塵器前的煙氣管道內(nèi)噴入活性炭，用活性炭吸附重金屬及二噁英。當(dāng)活性炭粉與煙氣一起進(jìn)入袋式除塵器后，停留在濾袋上的活性炭粉繼續(xù)同緩慢通過濾袋的煙氣充分接觸，最大限度地凈化煙氣中的二噁英及重金屬離子。

3.2.5 袋式除塵器 含塵煙氣由除塵室下部的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入箱體，凈化氣體在濾袋內(nèi)向上經(jīng)濾袋口進(jìn)入上箱體，由排風(fēng)口排出。氣流隨后折轉(zhuǎn)向上，通過內(nèi)部裝有金屬架的濾袋，粉塵被捕集在濾袋的外表面，使氣體凈化。凈化后的氣體進(jìn)入濾袋室上部的清潔室，匯集到出風(fēng)管排出。被活性炭吸附的重金屬、二噁英以及顆粒物在袋式除塵器內(nèi)被分離，經(jīng)灰斗排出，通過輸送設(shè)備進(jìn)入灰倉[3]。

3.2.6 引風(fēng)系統(tǒng) 從袋式除塵器出來的氣體為潔凈煙氣，通過引風(fēng)機(jī)經(jīng)80m高的煙囪排至大氣。引風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速控制，使?fàn)t膛內(nèi)保持一定的負(fù)壓，確保焚燒及煙氣凈化系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2.7 飛灰處理系統(tǒng) 噴霧凈化塔及袋式除塵器收集到的反應(yīng)生成物及飛灰屬于危險(xiǎn)廢物，通過飛灰輸送機(jī)進(jìn)入灰倉，與水泥等螯合劑按設(shè)定比例計(jì)量后送至混煉機(jī)，對物料攪拌混合，并按比例均勻加入水，使飛灰穩(wěn)定固化。固化后的飛灰經(jīng)檢測滿足《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》后，進(jìn)入滁州市生活垃圾填埋場填埋處置。

4 處理效果分析

表2、表3是設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，市環(huán)境監(jiān)測站及江蘇力維檢測科技有限公司連續(xù)2d測得數(shù)據(jù)均值，監(jiān)測點(diǎn)位于每臺焚燒爐煙氣凈化設(shè)施出口。監(jiān)測結(jié)果表明，焚燒爐煙氣凈化系統(tǒng)出口中污染物濃度均符合《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485—2014）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值。

表4是設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，江蘇力維檢測科技有限公司連續(xù)兩天在每臺焚燒爐煙氣凈化設(shè)施出口處，4次取樣對二噁英類物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果均符合《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485—2014）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值。

5 結(jié)論和建議

5.1 結(jié)論 本研究采用“爐內(nèi)SNCR法脫硝+半干法噴霧反應(yīng)塔+活性炭吸附+袋式除塵器”的煙氣處理工藝，對處理有機(jī)污染物、酸性氣體、重金屬、顆粒物等污染物效果好，設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，焚燒煙氣能做到穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，可以推廣使用。

5.2 建議 （1）控制垃圾源頭處理，加強(qiáng)垃圾分類收集運(yùn)輸系統(tǒng)，盡量減少含金屬類及含氯類垃圾進(jìn)入焚燒爐，從而減少煙氣中重金屬及二噁英的生成。（2）噴霧凈化塔及布袋除塵器收集的飛灰屬于危險(xiǎn)廢物，要妥善貯存，固化處理檢測達(dá)標(biāo)后送滁州市生活垃圾填埋場填埋處置。（3）袋式除塵器需定期檢修更換布袋，防止煙塵和活性炭堵塞布袋，降低效率。（4）加強(qiáng)運(yùn)營管理和設(shè)備維護(hù)，確保焚燒爐及其配套的環(huán)保設(shè)施安全穩(wěn)定運(yùn)行、確保焚燒溫度及煙氣停留時(shí)間等焚燒爐控制參數(shù)符合國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，污染物長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

參考文獻(xiàn)

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