生活垃圾焚烧发电烟气净化工艺的研究及应用

张子彬

（霸州中电环保发电有限公司河北廊坊065700）

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，生活垃圾焚烧发电越来越受到重视。本文阐述了垃圾焚烧烟气中污染物的主要成分及排放标准，介绍了烟气净化中去除酸性气体、氮氧化物、颗粒物、二英类、重金属的技术方法。以某生活垃圾焚烧发电项目为例，采用炉内SNCR脱硝+半干式脱酸+干法脱酸+活性炭喷射装置+布袋除尘组合工艺，垃圾焚烧烟气污染物满足排放标准，为生活垃圾焚烧发电烟气净化工艺设计提供了参考。

关键词：生活垃圾；垃圾焚烧烟气；烟气净化；脱除技术

引言

随着城市人口日益增加，生活垃圾逐年上升。生活垃圾带来的环境污染日趋严重。2016年10月国家能源局印发《生物质能发展“十三五”规划》指出：在人口密集、具备条件的大中城市稳步推进生活垃圾焚烧发电项目建设。鼓励建设垃圾焚烧热电联产项目。加快应用现代垃圾焚烧处理及污染防治技术，提高垃圾焚烧发电环保水平。到2020年，生物质能基本实现商业化和规模化利用。城镇生活垃圾焚烧发电750万千瓦。

1生活垃圾焚烧发电设备组成

生活垃圾焚烧发电设备采用全新技术进行工作，操作过程简单、方便，可以将生活垃圾充当原料经过焚烧之后作用于发电，发电设备具有多部分组成，其中包括焚烧炉和余热锅炉、汽轮机发电房设备、烟气净化设备、电机及热控设备几部分组成，以下是各设备安装要点，促进生活垃圾焚烧发电设备顺利工作。

2技术分析

2.1脱酸处理

垃圾焚烧过程中产生的酸性气体主要有HCl、HF、SOx。烟气脱酸净化方法有干法、半干法、湿法三种。干法净化是指反应产物为固态，可直接进行最终处理的净化方法。烟气吸收剂主要使用Ca(OH)2粉末，吸收剂通过管道喷射，省去了石灰浆制备工艺。干法净化可通过增加固态吸收剂在烟气中的停留时间，增大吸收剂的表面积，提高对污染物的去除效率。干法脱酸设备简单，投资较低，无需配套废水处理系统，但需配套飞灰处理系统，消石灰粉消耗高，运行费用高，脱酸效率相对较低。半干法是利用烟气中的热量蒸发石灰浆液中的水分，石灰与烟气中的SOx反应，最终产物为干粉状。吸收剂采用CaO含量较高的石灰，脱硫效率可达90%。烟气中其他酸性气体的脱除率高达95%以上。烟气停留时间、反应塔出口的温度差、吸收剂的粒度、粒雾在塔内的分布效果等都会影响酸性气体的去除效率。半干法的脱酸效果优于干法，反应产物以干态固体排出，避免了湿式洗涤器净化过程中的污水处理问题。设备结构简单、维护方便，运转成本低廉，且无需对反应产物进行二次处理。湿法是利用碱性物质作为吸收剂，使酸性气态污染物高效净化。脱硫过程的反应温度低于露点，脱硫后的烟气需要再加热后才能排出。湿法具有反应速度快、效率高、脱硫剂利用率高等特点，常用于大型燃煤电厂的烟气脱硫。湿法脱硫需对液态反应产物做进一步处理，存在废水问题，设备占地面积大，初投资和运行费用较高。湿法脱硫国内外少有用于垃圾焚烧发电。

2.2氮氧化物的去除工艺

根据NOx的生成机理，其控制包括两方面:一是通过对垃圾焚烧过程的控制，减少NOx的生成;二是在后处理中，通过化学或物理的方法对已经生成的NOx进行去除。在废弃物的燃烧控制，主要要遵循“3T+E”原则，即燃烧温度、停留时间、较大的湍流度和过量的空气。要综合平衡各因素的影响，选择最佳的运行参数。譬如温度，高温对去除二噁英有利，但会增加热力型NOx的浓度，因此一般炉排炉焚烧系统炉温控制在900℃;在实际燃烧过程中还要控制一二次空气的配风比例、控制燃烧过程的低含氧量等，来降低NOx的生成。

2.3脱硝处理

垃圾焚烧烟气中的脱硝处理主要采用选择性非催化还原工艺（SNCR）和选择性催化还原工艺（SCR）。选择性催化还原工艺（SCR）是指在催化剂的作用下，通过注射氨或尿素等还原剂，选择性地将NOx还原成N2。SCR的脱硝效率较高，但80%～90%烟气进入反应器之前需要预热。配套设施复杂，投资成本与运行成本较高。催化剂需要按危险废物进行特殊处理。选择性非催化还原工艺（SNCR）无需催化剂，在750℃～900℃的温度区间，可直接通过炉内注射还原剂，将NOx还原成N2。与SCR相比，SNCR的脱硝效率较低，为30%～50%，但设备简单，投资少，费用仅为SCR的1/3。工艺在焚烧炉炉膛内利用余温即可完成，无需消耗更多能量，排放满足标准要求。但存在氨过量，氨逃逸造成二次污染的问题。

2.4灰渣处理系统

灰渣处理系统包括：炉渣、炉排漏渣、反应塔排灰、锅炉尾部烟道灰和除尘器收集的飞灰等。底渣和飞灰的处理以机械输送方式为主，灰渣外运采用汽车运输。锅炉尾部烟道灰排入湿渣系统一起处理。该工程对炉渣和飞灰分别进行收集和处理。炉渣处理系统主要包括除渣机、渣坑、炉渣抓斗起重机、制砖机等设备。炉渣属一般废弃物，经除渣机水冷后，外运至厂外制砖或做道路基材。飞灰处理系统主要包括飞灰输送机、灰仓、混炼机、水泥仓、药剂配送装置、飞灰打包机等设备。飞灰属危险废弃物，采用稳定剂+水泥固化/稳定化的飞灰处理工艺，即水+水泥+螯合剂混合搅拌，养护并经检测合格后，再送填埋场或指定地点填埋。

2.5重金属处理

垃圾焚烧烟气中的重金属主要以气态或吸附态形式存在。当烟气温度降低时，部分气化温度较低的重金属会凝结成小颗粒或金属氧化物或氯化物。剩余的气态重金属可通过喷入活性炭的方式吸附。重金属由气态全部转换为重金属颗粒，最终由除尘器将重金属去除。

2.6烟气净化系统

烟气净化系统主要针对酸性气体（HCl、HF、SOx、NOx）、二英、重金属及颗粒物等进行控制，其工艺设备主要由四部分组成：即NOx的去除、除NOx外的其他酸性气体（以下简称为酸性气体）脱除、二英的去除和颗粒物捕集，其中NOx的去除在锅炉部位进行，其他在烟气治理部分。另外，烟气中有机物、重金属等污染物在以上工艺治理过程中同时加以捕集。烟气净化系统布置在每台余热锅炉之后，依次是反应塔、布袋除尘器、引风机和烟囱。反应塔和布袋除尘器布置在室内，引风机布置在室外。SNCR脱硝用于脱除烟气中的NOx，脱除率为45%～55%。半干法脱酸脱除烟气中HCl、HF、SOx等气体。干粉喷射是对半干法脱酸的补充。活性炭喷射装置用于吸附烟气中的重金属和二英。布袋除尘器捕捉粉尘的同时，还可以对附着粉尘进一步脱酸、吸附重金属和二英。净化达标后的烟气，再经引风机和烟囱排入大气。

结束语

综上所述，本文分析了垃圾焚烧烟气中污染物主要成分及排放标准，介绍了烟气净化中去除酸性气体、氮氧化物、颗粒物、二英类、重金属的技术方法。某城市生活垃圾焚烧发电项目采用烟气净化炉内SNCR脱硝+半干式脱酸+干法脱酸+活性炭喷射装置+布袋除尘组合工艺，监测结果表明，垃圾焚烧烟气污染物满足排放标准，为生活垃圾焚烧发电烟气净化工艺设计提供了参考。

参考文献

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