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炉排型垃圾焚烧炉烟气净化工艺优化

发布时间:2019-11-01 08:20内容来源:网络整理 点击:

  介绍了垃圾焚烧过程中烟气污染物的构成成分及来源,论述了国内垃圾焚烧发电厂污染物减排净化技术的应用及研究现状。通过对比分析不同烟气净化工艺的特点,选择合适的烟气净化处理系统、设备,实现垃圾焚烧烟气污染物的排放要求,为垃圾焚烧发电项目的烟气净化工艺系统设计提供参考。

  经对比国内烟气净化工艺的现状,优化选择出适合北京某垃圾焚烧发电厂的烟气净化工艺,以及烟气净化系统中脱硫、脱硝、袋式除尘等系统的技术参数。

  目前,城市生活垃圾无害化、减容化、可资源化利用的焚烧处理技术主要有:国产循环流化床焚烧技术、引进的机械炉排型焚烧技术、气化熔融焚烧技术、等离子体气化处理技术。但因气化熔融和等离子体气化基础投资较大,工艺及装置的优化、经济可行性等有待提高,因而尚未在我国启用。

  根据毛永宁等对不同城市生活垃圾焚烧技术的综合评价分析,我国目前采用的主流技术仍为炉排型焚烧技术与流化床焚烧技术,但流化床焚烧技术对环境污染的潜值大于炉排型焚烧技术,特别是焚烧规模在2000t/d以上的垃圾焚烧厂的建设趋势,显示出采用炉排型焚烧技术的处理规模迅速增加,采用循环流化床技术的焚烧规模明显趋缓,炉排型焚烧炉仍是主要趋势。

  垃圾由于来源广泛、成分复杂、性质多样,燃烧过程中会产生多种对环境和人体有危害的污染物,污染物浓度的减排技术日益受到重视。本文对烟气中污染物的组成及其净化处理技术进行了综述,优化选取了烟气净化技术,并分析了北京某垃圾焚烧发电厂炉排型焚烧烟气处理技术的先进性。

  1烟气中污染物的构成成分

  生活垃圾在焚烧过程中产生的烟气成分极其复杂,主要污染物有烟尘(颗粒物)、酸性气体(HCl、SOx、NOx、HF等)、重金属(Hg、Pb、Cd等)、有机毒性污染物质(PCDDs/Fs)等。烟尘是垃圾焚烧过程中产生的微小无机颗粒物质,因具有较强的吸附性,吸附致癌性的有机化合物、含重金属元素的化合物等,是多种有害物质的载体。

  酸性气体主要来源于垃圾中某些特定成分的燃烧,HCl来源于垃圾中含氯塑料、厨余、纸张、布等物质的燃烧,其浓度为0.4~1.5g/Nm3,垃圾中含氮化合物的分解转换和空气中氮气的高温氧化生成NOx,垃圾中的含硫化合物氧化燃烧生成SOx。

  重金属类污染物主要来源于生活垃圾中的废旧电池、电子产品、油漆等,在焚烧炉内经过蒸发、表面反应、凝结成核,分布在底灰、飞灰、炉渣中,垃圾成分中有机氯化物含量高时,铬为烟气中重金属元素主要成分;无机氯化物含量高时,铅为烟气中重金属元素主要成分。

  焚烧炉内二英的生成主要发生在燃烧过程中和尾部烟道再合成,若缺氧燃烧时,生成的二英前驱物与垃圾中氯化物、O2、氧离子发生复杂的反应,生成二英;尾部烟道中二英前驱物及未燃尽的环烃物质在烟气中重金属(Cu、Ni、Fe等)离子的催化作用下,与烟气中氯化物、O2反应生成二英,温度在300℃左右时,更易于二英的生成。

  2014年颁布的《生活垃圾焚烧污染控制标准》规定了颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢等常规污染物的排放要求,二英类排放限值与欧盟标准一致,均为0.1ngTEQ/m3,对垃圾焚烧发电厂污染物的排放要求更加严格,更接近欧盟2000/76/EC排放标准,部分国内运行年久的垃圾焚烧发电厂需进行净化工艺技术改造、新厂优化选择净化工艺以减少污染物的排放浓度,达到新的污染物排放标准。

  2国内烟气净化系统的研究现状

  2.1脱硫系统

  国内对垃圾焚烧发电厂烟气脱硫系统已有深入的研究,已建成的垃圾焚烧发电厂大多采用机械旋转喷雾半干法工艺、循环流化法和干法净化工艺。

  高翔等分析了半干法循环悬浮式脱硫工艺,半干法烟气脱硫工艺既具有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点,又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易处理的优点。

  董珂等均推荐采用半干式反应塔脱硫装置,但陈善平等研究发现采用“喷嘴或旋转喷雾器半干法+活性炭喷射+袋式除尘器”烟气净化工艺可达到欧盟1992标准,是目前垃圾焚烧烟气净化的主流选择,但不能满足更严格的排放标准(如欧盟2000标准)。

  光大环保能源吴凯等研究得到“SNCR脱硝+(半干法+干法)脱酸+活性炭+袋式除尘器”的组合工艺,净化后的烟气各项指标达到欧盟2000标准。

  潘海东等对上海环境不同项目垃圾发电烟气排放进行对比分析,不久应该会逐步采用“SNCR+半干法(固定喷头喷NaOH或固定喷头喷石灰浆或旋转喷雾)+干法(石灰干粉和活性炭)+袋式除尘器”的烟气处理工艺满足国内日益趋严环保要求的提高。

  天津泰达环保闫志海等比较了几种不同半干法脱酸塔形式,表明喷雾干燥吸收塔比增湿灰吸收法、循环灰吸收法脱酸效率高。曾纪进等分析对比了旋转喷雾半干法、石灰石—石膏湿法及烟气循环流化床(CFB)三种脱硫工艺,表明旋转喷雾干法脱硫是最有效的烟气净化技术。

  2.2活性炭喷入系统

  活性炭喷射通常与袋式除尘器配套使用,半干式脱硫塔后喷入活性炭,活性炭通过重量计量,采用给料螺旋投料,进入文丘里系统,烟气与活性炭强烈混合,活性炭吸附烟气中的重金属、PCDD/Fs等污染物质,进入袋式除尘器,继续吸附与捕集分离,吸附污染物的活性炭从烟气中分离出来。活性炭喷射系统及袋式除尘系统配套使用,可以剥离烟气中99%的PCDD/Fs,并且吸附牢固,是目前大型垃圾焚烧工艺中应用最多的技术。

  2.3除尘器系统

  闫志海等对静电除尘和袋式除尘的烟气净化进行综合分析对比得到采用袋式除尘器比静电除尘器有利,现在已基本不再采用静电除尘器作为垃圾焚烧发电厂的粉尘处理装置,国标GB18485-2001中也规定生活垃圾焚烧炉除尘装置必须采用袋式除尘器。

  张文斌等对垃圾焚烧发电厂袋式除尘器滤袋材质选择的分析,表明针对垃圾焚烧的复杂和恶劣的工况条件,垃圾焚烧炉配套用的袋式除尘器滤料采用PTFE针刺毡滤料是比较合理的。

  2.4烟气脱硝系统

  目前,国内关于垃圾焚烧炉烟气脱硝工艺的研究报道甚少,蔡洁聪等、胡利华等研究了温度、氨氮比(NSR)、还原剂喷射速度和液滴粒径对炉排焚烧炉内脱硝效果的影响,研究表明最佳脱硝温度在960℃~1000℃,最佳氨氮比为1~1.5。

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