刍议生活垃圾焚烧烟气污染物控制工艺选择

刍议生活垃圾焚烧烟气污染物控制工艺选择

沈晓芳

（山东省环科院环境工程有限公司山东济南250101）

摘要：我国自上世纪80年代开始对生活垃圾实施焚烧处理，近年来发展迅速。基于生活垃圾对环境造成的影响，《“十三五”生态环境保护规划》指出，大中型城市重点发展生活垃圾焚烧发电技术，鼓励区域共建共享焚烧处理设施，到2020年，垃圾焚烧处理率达到40%。当前我国焚烧垃圾处理正处于黄金发展期，为降低生活垃圾焚烧对环境影响，需对焚烧烟气污染物进行控制，选用适宜的烟气净化工艺，确保烟气的达标排放。

关键词：生活垃圾；焚烧烟气；污染物；工艺选择

一、垃圾焚烧厂概况

某垃圾焚烧厂将该城市及周边县市生活垃圾作为燃料。该厂引进一台技术较为先进的逆推式焚烧炉，每天可处理垃圾500T，该装置配备一台处理能力为41T/D的中温中压余热锅炉及功率为9MW的汽轮发电机组。该垃圾焚烧厂每年可发电72GWH，实际供电量为57.6GWH。该厂生产用水为城市中水，发电机冷凝方式为直接空冷。

该垃圾处理厂每天运入垃圾600T，假设每年焚烧炉工作8000H，则每年可处理垃圾量20WT。除去18%的滤渗液，每天投入焚烧率垃圾未492T。统计发现该焚烧炉设计垃圾处理热值变化范围在4200-7500KJ/Kg之间。

二、垃圾焚烧烟气污染物种类及来源

2.1焚烧烟气污染物种类

烟气使生活垃圾焚烧企业主要污染源。由于垃圾成分的复杂性,焚烧产生的烟气成分也比较复杂,烟气中主要污染物包括:颗粒物、酸性气体(HCl、HF、SOX、NOX等)、CO、有毒重金属(汞、镉、铊、锑、砷、铅、铬等及其化合物)和二噁英。

2.2焚烧烟气污染物来源

2.2.1颗粒物

垃圾焚烧产生的颗粒物主要分为三类:①垃圾中的不可燃物,经焚烧后多以底灰的形式排出,而部分颗粒物以飞灰形式随烟气废气排出炉外。②高温氧化排出的无机盐遇热凝结成颗粒物,以及SO2在低温下遇水滴形成雾状硫酸盐微粒等。③未完全燃烧的碳颗粒。

2.2.2酸性气体

酸性气体的来源主要是垃圾中所含的F、Cl和燃烧的碳氢化合物进行反应而形成的HF、HC1,垃圾中所含的N、S氧化形成的NOX和SOX等,此外,NOX的另一个主要来源是在高温下氮气和氧气反应形成热力型氮氧化物。

2.2.3重金属

重金属主要来源于垃圾中废弃的电池、电器、灯管、化学溶剂、彩色报纸、塑料产物(塑料包装袋、薄膜)等,特别是废弃电池中汞和镉含量较大,经焚烧后重金属转移至烟气、飞灰和底灰中。对于难挥发的重金属,一般是以夹带方式进入烟气中,而如汞等易挥发的重金属则直接挥发或与氯等其他成分形成熔沸点较低的化合物而进入烟气中。

2.2.4二噁英

二噁英的生成机理比较复杂,其来源主要有以下三个方面:①垃圾本身含有微量二噁英,②垃圾焚烧过程中,由含聚氯乙烯、五氯苯酚、氯代苯等的氯前体物生成二噁英,③当垃圾燃烧不完全时,烟气中大量的未燃烬炭粒子和作为催化剂的铜等重金属在250℃~500℃的温度条件下,会促使已经高温燃烧分解的二噁英再合成。

三、焚烧烟气净化工艺选择

3.1酸性气体净化工艺

当前常用酸性气体净化工艺有干法、半干法、湿法三种。相比干法，半干法使用石灰量较少，对酸性气体净化率较高，可严格控制酸性气体排放烟气酸性气体指标达到排放标准，且半干法操作较干法更为简单；相较于湿法，半干法工艺更加简单，成本更低，工艺无需处理液态污染物，设备设施安装工程量少，后期维护保养方便。

3.2半干法脱酸塔工艺方案比选

半干法脱酸塔有两种备选方案，一种是喷雾干燥吸收塔，一种是循环流化吸收塔。

传统半干法脱酸塔为喷雾干燥吸收塔，使用吸收剂为石灰乳，使用下流排气方式，烟气由上而下方式贯穿流出。使用高速电机带动旋转喷嘴促进石灰乳做离心运动从而雾化。该方法进化效果极佳，但需投入大量设备成本和运行成本，控制管理过程复杂。

循环流化吸收塔是较为先进的半干法脱酸塔，该塔烟气进口处增加喷雾装置，提高烟气湿度，促进吸收剂对烟气的脱硫效率。焚烧垃圾后烟气从底部进入塔中，吸收塔底部设置的双流体雾化喷水开始喷水，风机运转将消石灰和循环灰带入塔内，在高速运转下于焚烧烟气充分混合发生反应，生成的干态物质进入袋式除尘器进行分离，并经过再循环进入吸收塔。相较于喷雾干燥吸收塔，循环流化吸收塔不仅净化效率更高，且不会出现二次废水污染，工艺过程更加简单。循环流化吸收塔设备设置简单灵活，安装及维护保养方便，成本较低。基于此本工程选用循环流化吸收塔的半干法酸性气体净化工艺。

3.3NOX去除工艺

NOx的生成量主要与炉内温度及垃圾化学成分有关。

净化烟气中NOX主要方法有燃烧控制法、选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）、氧化吸收法等。从净化效率来看SCR比SNCR更高，统计表明，SCR对NOX的净化率超过90%，SNCR对NOX的净化率约为50%左右。结合成本和效率来看，SCR成本比SNCR更高，单就NOX的净化率SCR比SNCR低。从副产物来看SCR和SNCR均会产生氨污染，SCR在升温条件上要求更高，需耗费更多能量，且增加CO2排放量。SCR催化剂失去活性后变为危险废弃物，需重点处理。综合来看，调整焚烧炉内垃圾燃烧工况，以降低NOx产生，同时选择成熟的SNCR进行NOX净化，向焚烧炉膛喷洒氨水溶液，确保排出烟气中NOX的净含量小于250mg/Nm3。

3.4焚烧烟气净化组合工艺

本工程生活垃圾烟气废物需对其进行除尘、除酸、除有毒重金属、除二噁英等。实际应用时可采用各个独立单元进行组合，利用最经济方式促进焚烧烟气被有效处理。该焚烧厂采用带有SNCR+半干法循环流化吸收塔+活性炭吸附+袋式除尘器组合对焚烧产生的烟气进行处理，净化烟气中的灰尘、酸性气体、有毒重金属、二噁英、NOX等，促进处理后烟气达到排放标准。收集处理后烟气进行成分检验，得出表1数据。从表1可看出，焚烧烟气净化组合工艺处理后烟气各项参数均符合排放标准，且该组合工艺成本较低，方案可行。

结语

“SNCR+半干法循环流化吸收塔+活性炭吸附+袋式除尘器”组合净化工艺对焚烧产生的烟气进行处理具有良好效果，不仅可满足生活垃圾焚烧烟气排放需求，还能降低焚烧处理成本，是当前焚烧厂可采用的适宜工艺。

参考文献

[1]徐哲明.生活垃圾焚烧炉污染物排放分析[J].环境科技.2015.

[2]张立芳,卓伟宏.垃圾焚烧处理厂烟气污染物排放控制技术[J].热机技术,2004.