垃圾焚燒爐煙氣凈化系統的工藝分析

斯洪良,吳斌

(浙江菲達環保科技股份有限公司,浙江諸暨 311800)

垃圾焚燒爐煙氣凈化系統的工藝分析

斯洪良,吳斌

(浙江菲達環保科技股份有限公司,浙江諸暨 311800)

介紹了兩種垃圾焚燒電廠煙氣凈化處理工藝,分析了垃圾焚燒煙氣凈化處理裝置工藝流程及出口排放參數,提出目前適合的處理工藝及發展方向。

垃圾焚燒;煙氣;處理工藝;分析

0 引言

隨著城市人口的增加,城市生活垃圾日益增多,據住建部總經濟師李秉仁先生于 2010-5-11在北京介紹,2009年我國城市垃圾清運量達 1.67億 t,而且這些城市垃圾絕大部分是露天堆放。這些露天堆放的垃圾不僅影響了城市形象,最主要是污染了與我們生命至關重要的大氣、水和土壤,對廣大人民的健康構成了嚴重的威脅。目前,垃圾已成為我國城市發展中的最棘手問題之一。

目前,由于國內的垃圾分揀才剛剛起步,我們對垃圾的處理只能是填埋和焚燒兩種方式。雖然在目前,反對建造垃圾焚燒爐的聲音此起彼伏,很多地方甚至都出現了居民游行反對的現象;但據沈劍山(中科院能源所特聘研究員)調查,由于我國垃圾處理方式仍以填埋為主[1],今天中國除縣城之外的668個城市中,有 2/3的城市處于垃圾包圍之中,約1/4的城市已經無垃圾填埋堆放場地。而垃圾焚燒既能發電,關鍵還能實現 80%～90%的減容,使得它已成為我們目前無法避免的選擇。但是,垃圾焚燒不可避免會產生一些副作用,譬如自然界產生的二惡英很少,環境中 90%的二惡英類都來源于垃圾焚燒爐[2]。日本過去由于工藝落后,每年由于城市生活垃圾焚燒產生的二惡英類的量就達 5～10 kg的 TEQ[3],對環境造成了巨大的破壞;所以垃圾焚燒煙氣處理工藝是否安全、可靠,是保障垃圾焚燒能否得到大面積推廣實施的首要條件。

1 工藝流程簡介

垃圾焚燒廠煙氣處理工藝主要是對酸性氣體(HCl,HF,SOx)、氮氧化物(NOx)、顆粒物、有機物(包括二惡英)及重金屬等進行控制。干法以前在日本應用教多,但由于凈化效率較低在國內較少使用,目前國內主流的垃圾焚燒廠煙氣凈化處理工藝主要有以下兩種:

工藝Ⅰ:降溫塔→活性碳噴射裝置→半干法脫酸反應器→袋式除塵器,如菲達MHGT工藝。

工藝Ⅱ:降溫塔→活性碳噴射裝置→袋式除塵器→濕式洗滌塔→再加熱裝置,即濕法工藝。

2 M HGT工藝及應用

MHGT脫硫工藝,我們最早將其應用在紹興新民熱電 400 t/d垃圾焚燒煙氣凈化處理工程中,由于鍋爐出口煙氣溫度不高,沒有設置急冷降溫塔,具體的煙氣凈化工藝流程見圖 1。

圖1 新民熱電廠垃圾焚燒煙氣凈化工藝流程

整個尾氣處理裝置由以下幾部分組成:吸收劑、吸附劑、水的儲存及加料系統;反應系統;除塵系統;流化風系統;循環及出灰系統及控制系統。

紹興新民熱電 400 t/d垃圾焚燒煙氣凈化處理系統于2001年8月投入運行,2002年 1月通過浙江省環境監測中心站的性能測試,并移交。測試數據包括 HCl、NOx、SO2、重金屬、二惡英的全部指標都遠低于國家標準《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB 18485-2001),其中二惡英排放值經德國MPU實驗室、中科院水生生物二惡英監測實驗室多次檢測,均達到《歐洲聯盟環境標準體系 2000》標準 (下稱歐盟 2000標準)。浙江省環境監測中心站于2002年 1月 8日～11日對紹興新民熱電廠 400 t/d垃圾焚燒爐爐后煙氣凈化系統環境進行了檢測,詳細數據見表1。

表 1 新民熱電廠垃圾焚燒煙氣凈化系統數據

在另一項危固垃圾焚燒煙氣凈化工程,天津合佳奧綠思 45 t/d醫療垃圾煙氣處理工程中,同樣采用了菲達的MHGT工藝;與紹興新民熱電400 t/d垃圾焚燒系統相比,因為其鍋爐出口煙氣溫度較高,達到 550～650℃,所以我們在半干法脫硫反應器前加了急冷卻塔,盡量減少煙氣在 200～350℃溫度域的停留時間,并控制除塵器入口的煙氣溫度,使之低于200℃,這樣既有利于減少二惡英類污染物再次生成,又有利于對重金屬污染物的脫除;然后再噴入活性碳、脫硫劑,可吸附大部分的二惡英類和重金屬污染物以及酸性氣體,最后用袋式除塵器捕集[4]。天津合佳奧綠思 45 t/d危固垃圾焚燒爐煙氣凈化工藝流程見圖2。

圖2 天津合佳奧綠思垃圾焚燒煙氣凈化工藝流程

天津合佳奧綠思環保有限公司 45 t/d危固垃圾焚燒爐煙氣凈化處理工程于 2003年開始投運,并經天津市環境監測中心檢測,結果均符合《危險廢物焚燒污染控制標準》(GB 8484-2001)的規定。天津市環境監測中心站于 2005年 4月 26日至 28日對天津合佳奧綠思環保有限公司 45 t/d固體危險物垃圾焚燒處理工程進行了檢測,詳細數據見表 2。

表 2 合佳奧綠思垃圾焚燒煙氣凈化系統數據

另外,有關 NOx的達標處理,目前國內很多工程采用低氮燃燒法來控制煙氣中NOx濃度,如采取目前廣泛應用的深度空氣分級燃燒技術、三級分級燃燒技術等等;通過這些措施,可控制 NOx排放濃度在 300～350mg/m3[5]。除此以外,可通過在循環流化床脫硫反應器脫硫的基礎上加入專門的“富氧型”活性吸收劑[6],從而實現脫硫、脫硝一體化,而且其脫硝效率可達 65%左右[7];所以即使鍋爐出口NOx達到 1000mg/m3,也可通過加入活性吸收劑來保證排放滿足要求。

3 濕法工藝及應用

隨著人們對環保要求的愈來愈高,大家發現 GB 18485-2001、GB 18484-2001在排放方面與歐盟2000標準比較有著較大差距,其對比見表 3。

上海江橋垃圾焚燒處理廠一、二期工程日處理垃圾 1500 t,煙氣均采用了半干法 +袋式除塵器并輔助活性碳噴射的工藝系統;但在其后的 2008年的擴能工程中,煙氣處理就采用了濕法工藝,即布袋前噴消石灰干法除酸 +布袋后濕法除酸的雙重工藝,且明確要求凈化處理后煙氣品質須達到歐盟 2000標準;詳細的煙氣煙氣凈化工藝流程見圖 3。

圖3 上海虹橋垃圾焚燒煙氣凈化工藝流程

該工藝 HCl總去除率 >99%,SO2去除率也 > 95%,與原一、二期工藝相比,HCl和 SO2去除率分別提高了8%和23%,HCl和 SO2排放均能符合歐盟2000標準的要求。而且布袋前增加的噴水霧降溫塔和布袋后的濕式洗滌塔均對煙塵有一定的去除效果,特別是濕式洗滌塔對經布袋除塵后的細顆粒煙塵仍有一定的去除效果,煙塵去除率可超過 60%以上,因此粉塵排放也能達到歐盟 2000標準的要求。在NOx脫除方面,由于 SNCR技術具有投資少、運行費用低、周期短的優點,在垃圾焚燒中得到廣泛應用。在考慮爐內用低氮燃燒法來控制煙氣中 NOx濃度情況下再采用 SNCR技術[8],NOx排放濃度也能達到歐盟 2000標準的要求。

4 結語

垃圾焚燒能夠最大限度地實現垃圾的減量化、無害化、資源化,具有很好的應用前景,但焚燒不可避免帶來二次污染,會對我們的生存環境帶來巨大的破壞。目前,國內絕大部分垃圾焚燒爐煙氣凈化系統都采用了類MHGT工藝;在當前的環保要求下,基本能滿足國內的排放要求,但在更嚴格標準方面存在一些問題;煙氣凈化系統選用進口設備的,則很多都選用了濕法工藝,相對來說設備費用及運行成本較高,但其出口排放上對環境的影響更小,也能滿足歐盟 2000標準的排放要求。隨著人們對環保要求的提高,排放標準必將愈來愈嚴,所以希望有更先進、更可靠的工藝應用到垃圾焚燒上來。

[1]趙欣,田宇.我國生活垃圾處理現狀分析與技術發展方向研究[J].廣西輕工業,2008,(7):85-87.

[2]彭恩澤,李晶晶.二惡英類物質污染及綜合防治措施[J].工業安全與環保,2005,31(2):19-29.

[3]王華.二惡英零排放化城市生活垃圾焚燒技術[M].北京:冶金工業出版社,2001.

[4]屠進.垃圾焚燒發電廠中各種二次污染的控制[J].能源與環境,2002,21(3):28-30.

[5]郭斌,廖永進.從脫硫產業發展談我國 NOx控制策略[J].中國電力,2009,42(8):46-49.

[6]許佩瑤.煙氣循環流化床同時脫硫脫硝實驗研究[D].保定:華北電力大學,2007.

[7]趙毅.干法煙氣同時脫硫脫硝的應用及進展[J].電力環境保護,2009,25(8):22-25.

[8]路濤,賈雙燕,李曉蕓.關于煙氣脫硝的 SNCR工藝及其技術經濟分析[J].現代電力,2004,21(1):17-22.

Technical analysis on flue gas cleaning system ofmunicipal solid waste incinerator

Through the technicalanalysis on flue gas cleaning system ofm unicipal solid waste incinerator and parameter of handled,adap tive handling technology and developm entalorientation were proposed.

Munic ipal Solid W aste Incinerator;flue gas;handling technology;analysis〗

X701

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1674-8069(2011)05-032-03

2011-05-24;

2011-09-12

斯洪良 (1972-),男,浙江諸暨人,高級工程師,主要從事成套煙氣凈化裝置的設計工作。E-mail:si7281327@126.com