垃圾焚烧发电厂废气处理净化系统的设计探究

徐焕燃，许馨丹，郭维，张婉迪，罗海斌*

哈尔滨石油学院，化学工程学院，黑龙江，哈尔滨，150027

垃圾焚烧烟气中污染物种类多种多样，主要以尘、酸性气体、重金属、有机物类为主。这些污染物会对周围环境生物的健康造成不利影响。本文经过工艺比选后，选定SNCR脱硝（脱销）+半干法脱酸（脱硫）+布袋除尘器（烟气净化系统）工艺，对垃圾焚烧发电厂排放烟气进行了污染防治的工艺设计。预使实际后工艺可以满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)中规定的各项污染物的排放限值。

关键词：垃圾焚烧；烟气净化系统；污染防治

固体废弃物的减量化、资源化、无害化的三项技术政策，自从20世纪80年代提出后，就成为我国固体废弃物处理的前进方向。减量化、无害化、资源化三条原则相辅相成，互为基础，在未来的发展方向是将固体废弃物从无害化和减量化转变为资源[1]。根据国家环保部2021年环境状况公报显示，全国设市城市生活垃圾清运量为1.92亿吨，城市生活垃圾无害化处理量1.80亿吨。其中，卫生填埋处理量为1.15亿吨，占63.9%；焚烧处理量为0.61亿吨，占33.9%；其他处理方式占2.2%。无害化处理率达到93.7%，比上一年上升1.9个百分点。全国生活垃圾焚烧处理设施无害化处理能力为21.6万吨/日，占总处理能力的32.3%[2]。总体来看，我国生活垃圾无害化处理程度高，但同时我们也应该看到卫生填埋仍然占据着无害化处理最大的比重。卫生填埋指的是为防止固体废物对环境造成污染，采取一定防护措施，实现垃圾与环境的最大限度的隔绝。卫生填埋只是对垃圾的转移，而垃圾焚烧则是从根本上解决固体废物，同时垃圾焚烧还具有一定的经济效益[3]。

1.除尘工艺选择

生活垃圾焚烧处理工程技术规范(CJJ90-2009)中规定烟气净化系统必须设置袋式除尘器，故可供参考的有袋式除尘器、电袋复合除尘器和多管+袋式除尘器。

袋式除尘器作为现阶段国内除尘应用最多的工艺，它有着其他工艺所不具备的优点。袋式过滤式除尘器通过过滤材料将粉尘截留在滤料表面，进而捕集的装置。空气过滤器的滤料主要为滤纸和玻璃纤维风填充层，主要用于通风及空气调节方面的空气净化。袋式除尘器的优缺点如下[4]：

(1)性能稳定，对烟气变化量的适应性强；

(2)袋式除尘器除尘效率高，除尘效率一般在99%以上，最高可达99.9%以上；

(3)对微尘等颗粒物粒径小的颗粒物去除率高，同时还能补集高电阻颗粒物；

(4)设备维修简单，可以再不停机的状况下更换布袋。

(5)装置运行费用低，无需泥浆处理工艺；

(6)造价便宜，相比于其他工艺，袋式除尘器装置不需要多余附属装置，投资少，技术要求低；

(7)袋式除尘器对温度比较敏感，无法处理高温气体；

(8)袋式除尘器无法处理粘性较大、腐蚀性烟气。

另外电袋复合除尘系统和多管+袋式除尘系统也可达到技术要求。对于电袋复合系统和多管+袋式除尘器都在袋式除尘器的基础上又添加了一套除尘工艺，其装置造价和运营成本无疑会更好，在三种工艺都可以达到排放标准的时候，依据经济性原则，首选袋式除尘器。

2.脱酸工艺选择

（1）半干法脱硫

半干法脱酸一般以石灰浆液（15%或20%）为吸收剂，由喷嘴中喷入脱酸塔，形成细小的石灰浆液滴与烟气中酸性物质进行中和反应。半干法脱酸主要包括炉内喷钙増湿活化法。

炉内喷钙増湿活化法工艺主要包括三步：①向高温炉膛内喷射石灰石粉；②炉后活化器中用水或者灰浆增湿活化：③灰浆或者干灰再循环。炉内喷钙增湿活化法脱硫效率可达70-75%[5]。

（2）湿法脱硫

湿式脱硫工艺包括石灰石石膏法、海水脱硫技术、氧化镁法、双碱法。

石灰石石膏法是以石灰或者石灰石浆液为中和剂与烟气中的SO2发生反应。海水脱硫技术是指利用海水自身的弱碱性来缓冲烟气中的酸度，从而削减烟气中SO2。氧化镁是指利用氧化镁的浆液Mg(OH)2作为中和剂吸收烟气中的SO2。双碱法碱金属或者碱性溶液吸收SO2，然后用石灰乳或石灰再生吸收液。

（3）干法脱酸

干法脱酸是在除尘器的烟道前喷入碱性物质，是碱性物质在烟道和除尘器中与酸性气体发生反应。采用干法工艺时，中和剂宜采用氢氧化钙，且中和剂喷入口的上游，应该设置烟气降温设施。干法脱硫主要包括高能电子活化氧化法、喝点干粉喷射脱硫法、炉内喷钙脱硫。

综合分析，在采用炉内喷钙的前提下，能满足排放要求的有旋转喷雾干燥法和石灰石-石膏法。石灰石-石膏法在运行中会产生二次污染，运行成本较高，故本项目拟采用旋转喷雾干燥法。

3.脱硝工艺比选

（1）低氮燃烧技术

低氮燃烧技术是指锅炉采用低空气过剩系数运行技术，即锅炉在炉内空气量较低的情况下运行。低氮燃烧技术包括低氧燃烧技术、烟气再循环燃烧、分段燃烧技术、浓淡燃烧技术。

（2）选择性催化还原法

选择性催化还原法（Selective Catalytic Reduction,SCR

）是指在催化剂的作用下，利用还原剂（如NH3、液氮、尿素）来有选择的与烟气中氮氧化物反应并生成无害无污染的氮气和二氧化氮。SCR技术对锅炉烟气中氮氧化物控制效果十分显著，目前已成为世界上应用最所、最有成效的一种烟气脱硝技术。合理的布置及温度范围下，可达到80-90%的脱除率[6]。

（3）选择性非催化还原法

选择性非催化还原法（SNCR）是把含有NHx基的还原剂喷入炉膛温度为850℃-1100℃的区域后，迅速热分解成NH3和其他副产物，随后NH3余烟气中的NOx进行反应生成N2。在垃圾焚烧锅炉烟气处理中宜设置选择性非催化还原法（SNCR）脱出氮氧化物。

由上分析，SCR相比于SNCR其去除效率更高，同时SCR的建设和运行费用较高。国内垃圾焚烧发电厂采用的多是低氮燃烧技术+SNCR，出于经济性考虑，在SNCR能满足使用要求时，首选造价和运行成本都较为低廉的SNCR技术。故本工程拟选用低氮燃烧技术+SNCR工艺。

4结论

通过对工艺的设计比较，真对垃圾焚烧发电厂排放烟气的污染特点，确立了SNCR脱硝+半干法脱酸+布袋除尘器的废弃处理工艺，预使实际后工艺可以满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)中规定的各项污染物的排放限值。为后续工程设计和实际建设提供技术参考。

作者简介：徐焕燃（2002－），女，黑龙江绥化人，哈尔滨石油学院环境工程专业本科在读。

基金项目：黑龙江省大学生创新创业训练计划项目“垃圾焚烧发电厂烟气净化工艺的设计研究”（项目号：S202213299004）。

参考文献

[1]王文刚,付晓慧,王学珍.生活垃圾焚烧烟气污染物控制工艺选择[J].中国人口:资源与环境, 2014,7(6):46-52.

[2]邓靖,吴银登,黄强.生活垃圾焚烧烟气再循环技术分析与试验探讨[J].节能与环保,2022(12):

70-71.

[3]闫志海.垃圾焚烧发电厂烟气净化技术方案的选择[J].节能与环保,2008(5):24-26．

[4]李小强.布袋除尘器设计选型中的几个关键影响因素[J].四川有色金属,2022(01):44-47.

[5]杨多,胡涛,夏恩庚,曹庆伟,李长峰.脉冲布袋除尘器的应用改进[J].纯碱工业,2021(06):31-33.

[6]朱赛红等.城市生活垃圾焚烧炉渣资源化研究现状及进展[J].环境生态学,2023,5(02):91-96.