生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目摻燒一般工業(yè)有機(jī)固廢對(duì)煙氣排放的影響

收稿日期：2024-03-08

作者簡(jiǎn)介：商一平（1993—），男，江蘇泰州人，碩士，助理工程師。研究方向：固體廢物項(xiàng)目工程及技術(shù)咨詢(xún)。

摘要：隨著城市化進(jìn)程的加快和工業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)工業(yè)固廢的產(chǎn)生量不斷增加，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。為了解決這一問(wèn)題，許多企業(yè)開(kāi)始采用協(xié)同處置技術(shù)，有效地提高固廢處理效率。以國(guó)內(nèi)某生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)為例，研究不同一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒比例對(duì)現(xiàn)有垃圾處理設(shè)施的影響，以期為我國(guó)未來(lái)生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)協(xié)同處置一般工業(yè)有機(jī)固廢提供決策參考。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)；一般工業(yè)有機(jī)固廢；協(xié)同處理；摻燒比例；煙氣排放

中圖分類(lèi)號(hào)：X705 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）05-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.05.045

impact of co-firing general industrial organic solid waste on flue gas emissions in household waste incineration power generation projects

SHANG Yiping

（Shanghai Environmental Protection （Group） Co.， Ltd.， Shanghai 200433， China）

Abstract： With the acceleration of urbanization and the rapid development of industry， the amount of industrial solid waste generated in China continues to increase， causing serious pollution to the environment. In order to solve this problem， many enterprises have started to adopt collaborative disposal technology to effectively improve the efficiency of solid waste treatment. Taking a domestic household waste incineration power plant as an example， the impact of different blending ratios of general industrial organic solid waste on existing waste treatment facilities is investigated， in order to provide decision-making reference for the collaborative disposal of general industrial organic solid waste by future household waste incineration power plants in China.

Keywords： waste incineration power plant; general industrial organic solid waste; collaborative processing; blending ratio; fume emission

隨著工業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)工業(yè)固廢產(chǎn)生量日益增多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年，我國(guó)工業(yè)固廢產(chǎn)生量已經(jīng)達(dá)到42億t[1]。目前，工業(yè)固廢的處置主要依托焚燒法、熱解法、固化處理法等途徑[2]。焚燒法減量化程度高而且可以進(jìn)行余熱利用，目前已成為處理工業(yè)固廢的主要技術(shù)。單獨(dú)建大型工業(yè)固廢處理設(shè)施存在不少問(wèn)題，如投資大、運(yùn)行成本高、建設(shè)周期長(zhǎng)等。生活垃圾焚燒設(shè)施可以協(xié)同處置一般工業(yè)有機(jī)固廢，有效利用現(xiàn)有垃圾焚燒設(shè)施的處置能力減量化處理工業(yè)固廢，同時(shí)彌補(bǔ)生活垃圾熱值不足的缺陷，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)施共享、資源共用，提高資源的有效利用率。國(guó)內(nèi)生活垃圾焚燒設(shè)施協(xié)同處置一般工業(yè)有機(jī)固廢的研究甚少。因此，以某生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)為例，利用現(xiàn)有設(shè)施摻燒一般工業(yè)有機(jī)固廢進(jìn)行試驗(yàn)，研究不同摻燒比例對(duì)煙氣污染物排放濃度和電廠(chǎng)運(yùn)行等方面的影響，從而論證該技術(shù)的可行性。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原料特性

試驗(yàn)所用原料有兩種，即生活垃圾與一般工業(yè)有機(jī)固廢。對(duì)生活垃圾和一般工業(yè)有機(jī)固廢分別進(jìn)行采樣分析，結(jié)果如表1、表2所示。試驗(yàn)結(jié)果顯示，一般工業(yè)有機(jī)固廢低位熱值為10 402 kJ/kg，生活垃圾低位熱值為5 487 kJ/kg。一般工業(yè)有機(jī)固廢熱值顯著高于生活垃圾，一般工業(yè)有機(jī)固廢硫含量較高，而氮含量較低。

1.2 依托項(xiàng)目

一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒試驗(yàn)依托某生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，該項(xiàng)目配置為三爐一機(jī)，爐型為往復(fù)式順推機(jī)械爐排爐，處理規(guī)模為1 100 t/d（2×350 t/d+1×400 t/d），機(jī)組類(lèi)型為純凝式汽輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電裝機(jī)規(guī)模為19.5 MW（1×12 MW+1×7.5 MW）。煙氣處理采用“選擇性非催化還原（Selective Non-Catalytic Reduction，SNCR）爐內(nèi)脫硝+半干式旋轉(zhuǎn)噴霧吸收塔+干法脫酸+活性炭噴射系統(tǒng)+布袋除塵器”組合工藝[3]。摻燒試驗(yàn)在項(xiàng)目1號(hào)焚燒爐中進(jìn)行。

1.3 一般工業(yè)有機(jī)固廢的摻燒比例

在維持入爐燃料總量不變的前提下，試驗(yàn)設(shè)計(jì)3個(gè)工況。工況一單獨(dú)焚燒生活垃圾，工況二在焚燒生活垃圾的同時(shí)摻燒10%的一般工業(yè)有機(jī)固廢，工況三在焚燒生活垃圾的同時(shí)摻燒20%的一般工業(yè)有機(jī)固廢。不同設(shè)計(jì)工況下，燃料的工業(yè)分析和元素分析結(jié)果分別如表3、表4所示。試驗(yàn)結(jié)果顯示，工況一燃料的低位熱值為5 487 kJ/kg，工況二燃料的低位熱值為5 979 kJ/kg，工況三燃料的低位熱值為6 470 kJ/kg。

隨著一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒比例的提高，入爐物料熱值穩(wěn)步增加。水分、灰分、固定碳、氮和氧等成分的含量隨一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒比例的提高而降低，揮發(fā)分、碳、氫和硫等成分的含量隨一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒比例的提高而提高。摻燒一般工業(yè)有機(jī)固廢，可以有效提高入爐物料的可燃組分含量。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒對(duì)SO2、HCl濃度的影響

為了解摻燒一般工業(yè)有機(jī)固廢后酸性氣體在整個(gè)煙氣流道內(nèi)的排放特性，試驗(yàn)對(duì)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位（省煤器后、布袋除塵器前、布袋除塵器后）進(jìn)行煙氣采樣，檢測(cè)分析各點(diǎn)位酸性氣體濃度，以明確一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒條件下酸性氣體沿程排放特征。不同工況下，3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位煙氣中的SO2、HCl濃度如表5所示。隨著摻燒比例的增大，SO2與HCl的排放濃度逐漸增大。與工況一生活垃圾單獨(dú)焚燒相比，一般工業(yè)有機(jī)固廢的摻燒比例分別為10%、20%時(shí)，SO2濃度分別增加16.8%、33.5%，HCl濃度分別增加4.8%和10.4%。經(jīng)分析，一般工業(yè)有機(jī)固廢的S、Cl含量均高于生活垃圾，一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒比例越大，余熱鍋爐省煤器出口酸性氣體排放濃度越高。結(jié)果表明，當(dāng)煙氣流經(jīng)布袋除塵器后，SO2、HCl濃度有一定的降低，即布袋除塵器能降低酸性氣體排放濃度[4]。

2.2 一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒對(duì)二噁英濃度的影響

不同工況下，二噁英排放濃度如表6所示。生活垃圾單獨(dú)焚燒時(shí)，省煤器出口的二噁英濃度最低，為0.110 6 ng TEQ/Nm3；摻燒10%的一般工業(yè)有機(jī)固廢后，二噁英濃度為0.172 7 ng TEQ/Nm3；摻燒20%的一般工業(yè)有機(jī)固廢后，二噁英濃度最高，為0.213 3 ng TEQ/Nm3。隨著一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒比例的提升，省煤器出口的二噁英濃度逐漸增加。經(jīng)分析，工業(yè)固廢的塑料含量大，其氯含量比生活垃圾高，混合后增加混合物的氯含量，從而提高二噁英產(chǎn)生量[5]。3種工況下，煙囪出口二噁英均可以達(dá)標(biāo)排放，排放濃度滿(mǎn)足《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18485—2014）的限值[6]，這說(shuō)明煙氣凈化系統(tǒng)可以滿(mǎn)足目前的摻燒需求。

2.3 一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒對(duì)爐膛平均溫度及發(fā)電量的影響

不同工況下，爐膛平均溫度及發(fā)電量如表7所示。

生活垃圾單獨(dú)焚燒時(shí)，爐膛平均溫度為980 ℃，入爐原料的發(fā)電量為330.95 kW·h/t；一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒比例分別為10%和20%時(shí)，爐膛平均溫度分別為1 010 ℃及1 032 ℃，入爐原料的發(fā)電量分別為361.43 kW·h/t和391.15 kW·h/t。一般工業(yè)有機(jī)固廢的熱值高于生活垃圾，隨著一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒比例的提升，入爐原料熱值逐漸增加，爐膛平均溫度及入爐原料的發(fā)電量也得以提高。

3 結(jié)論

經(jīng)摻燒試驗(yàn)，隨著一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒比例的提高，入爐物料的可燃組分含量有效增加，入爐物料熱值也穩(wěn)步增加。隨著一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒比例的增大，省煤器出口的SO2與HCl排放濃度逐漸增大，布袋除塵器能起到減小酸性氣體排放濃度的效果。隨著一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒比例的提升，省煤器出口的二噁英濃度也逐漸增加，但當(dāng)前的煙氣凈化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高水平的二噁英脫除，現(xiàn)有的一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒比例不會(huì)導(dǎo)致二噁英的排放量顯著增加。隨著一般工業(yè)有機(jī)固廢摻燒比例的提升，爐膛平均溫度及發(fā)電量逐漸增加。從技術(shù)來(lái)看，該生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)協(xié)同處置一般工業(yè)有機(jī)固廢是可行的，不會(huì)增加現(xiàn)有煙氣凈化系統(tǒng)的處理壓力，這對(duì)國(guó)內(nèi)其他生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)協(xié)同處置一般工業(yè)有機(jī)固廢提供一定借鑒。

參考文獻(xiàn)

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2 戴 勇，余 婷.某生活垃圾焚燒廠(chǎng)摻燒一般工業(yè)有機(jī)固廢煙氣凈化的應(yīng)用[J].機(jī)電工程技術(shù)，2021（4）：238-242.

3 陳善平，劉開(kāi)成，馬梅芳.濕法脫酸工藝應(yīng)用于垃圾焚燒的適應(yīng)性與經(jīng)濟(jì)性研究[J].環(huán)境工程，2010（1）：226-229.

4 戴曉云.SNCR系統(tǒng)對(duì)垃圾焚燒廠(chǎng)NOx排放濃度影響研究[J].節(jié)能與環(huán)保，2020（6）：82-84.

5 李曉東，楊忠燦，嚴(yán)建華，等.廢物焚燒氯源對(duì)氯化氫和二噁英排放的影響[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2003（6）：1047-1050.

6 環(huán)境保護(hù)部，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)：GB 18485—2014[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2014.