阜新垃圾焚燒發電廠煙氣凈化設計

董亞子

摘 要：介紹垃圾焚燒過程中產生的各種污染物，針對各污染物設計采用爐內噴鈣脫硫?—選擇性非催化還原法脫氮（SNCR）—循環流化床法脫酸—活性炭吸附裝置—布袋除塵器的綜合凈化設計，使得垃圾焚燒煙氣的排放滿足國家最新標準。

關鍵詞：爐內噴鈣 循環流化床法脫酸 布袋除塵器

中圖分類號：R821.71 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）12（a）-0056-01

隨著城市發展和人口增長速度加快，每天有大量的生活垃圾得不到妥善處理處置。垃圾經過焚燒，可使垃圾減量80%以上，減容超過90%，而且經過高溫處理，垃圾中的病毒、細菌等被滅活、臭味被去除。但垃圾焚燒處理產生的煙氣中含有復雜的污染物，容易對環境造成二次污染，對垃圾焚燒產生的煙氣進行凈化處理是必要的，對污染物控制得好壞關系到垃圾焚燒技術的發展前景。

1 生活垃圾焚燒發電工程概況

阜新垃圾焚燒發電廠建設規模為2×7.5 MW中溫中壓抽汽凝汽式汽輪發電機組，配2×400 t/d循環流化床垃圾焚燒爐。年運行小時數8000 h。最大外供工業蒸汽37.65 t/h.，凝結水不考慮回收。該項目建成投產后年發電量70680527 kW·h，年供電量58664838 kW·h。

焚燒爐運行參數如下：耗額定蒸發量28 t/h；額定蒸汽壓力3.82 MPa；額定蒸汽溫度450 ℃；排煙量（煙氣溫度為160 ℃）：97032 m3/h°臺。設計燃料為生活垃圾和煙煤的混合燃料，其熱量比值為80∶20，啟動燃料為0#柴油。

2 生活垃圾焚燒煙氣污染物

由于生活垃圾成分復雜，含有大量的廚余、橡膠、塑料、廢燈具、廢電池、廢紙張等，生活垃圾焚燒發電廠在垃圾焚燒過程中產生的主要污染物包括顆粒物、酸性氣體（HCl、HF、SOx等）、重金屬（Hg等）、氮氧化物（NOx）和有機劇毒性污染物（二噁英、呋喃等）等。

3 垃圾焚燒煙氣防治措施

為減少垃圾焚燒爐煙氣中污染物的產生，設計采用循環流化床焚燒爐作為燃燒設備，利用循環流化床焚燒爐低溫燃燒的特性，并適當合理控制助燃風量，使氧氣濃度不低于6%，使氣體在高溫（850～900 ℃）區停留3 s以上，抑制氮氧化物的生成和分解二噁英的生成，與其他爐型相比氮氧化物可減少30%左右，二噁英產生量低，從源頭上減少氮氧化物和二噁英的產生。

針對氮氧化物，設計首先選用低NOx排放的循環流化床焚燒爐作為焚燒設備，從源頭上減少NOx的產生和排放，其排放煙氣中的氮氧化物排放控制濃度為274 mg/m3，同時設計采用選擇性非催化還原法（SNCR）煙氣脫硝工藝進行脫銷，脫硝效率大于27%，處理后NOx的最終排放濃度小于200 mg/m3，遠低于《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB 18485-2014）氮氧化物排放限值300 mg/m3的要求。SNCR法原理：選擇性非催化還原法是在不需要催化劑的情況下，將氨基還原劑（尿素）噴入溫度為850 ℃～1250 ℃的煙氣中，還原劑有選擇性地與煙氣中的NOx發生化學反應，將NOx還原成氮氣（N2）和水（H2O）的方法。SNCR脫硝工藝是燃燒后的脫硝過程，主要反應為：CO（NH2）2+2NO+1/2O2→ 2N2+CO2+2H2O。

3.1 脫酸措施

針對SO2和HCl，循環流化床垃圾焚燒爐在燃料中摻入一定比例的石灰石，進行爐內脫酸，同時結合爐后脫酸塔，綜合脫硫效率為85.9%，氯化氫的凈化效率為97.5%；二氧化硫和氯化氫排放控制濃度分別為80和50 mg/m3，均滿足《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB 18485-2001）排放限值100和60 mg/m3的要求。

脫酸原理：爐內脫硫是將碳酸鈣通過給料機均勻送料，由壓縮空氣將碳酸鈣送至爐膛，碳酸鈣在高溫下分解為氧化鈣與二氧化碳，氧化鈣與爐膛內二氧化硫等酸性物質反應，脫除煙氣中部分二氧化硫和氯化氫，未反應氧化鈣在煙道與尾部反應塔內繼續反應起到脫酸作用。經過爐內脫硫后的約160 ℃高溫煙氣，從底部進入循環流化床脫酸塔，在流化區中高速煙氣與噴入的消石灰粉及外循環灰形成強烈的流化湍流，使堿性顆粒與酸性氣體進行高效中和脫酸反應。通過增濕活化后的流化反應床對酸性氣體進行高效傳質吸收，得到高的脫酸效率和吸收劑利用率。

3.2 二噁英和重金屬防治措施

針對二噁英和重金屬，在脫酸塔出口煙道中噴入活性炭，可有較長的停留時間對煙氣中的重金屬和二噁英等進行有效吸附去除，活性炭輸送采用氣力輸送，給料機為螺旋式給料機。給料采用變頻器給料機控制以確保輸送量的準確性。經處理后煙氣中重金屬（Hg<0.05 mg/m3）和二噁英（<0.1 ngTEQ/m3）等的排放值低于《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB 18485-2014）的要求。

3.3 廢氣穩定達標排放分析

本工程垃圾焚燒煙氣通過爐內噴鈣脫硫-選擇性非催化還原法脫氮（SNCR）-循環流化床法脫酸-活性炭吸附裝置-布袋除塵器工藝的綜合處理，處理后煙氣污染物排放濃度為：NOx<200 mg/m3、SO2<80 mg/m3、HCl<50 mg/m3、Hg<0.05 mg/m3、二噁英<1.0 ngTEQ/m3、煙塵<20 mg/m3，均可以滿足GB 18485-2014《生活垃圾焚燒污染控制標準》的要求。

目前，國內已投入運行的垃圾焚燒項目很多采用與本工程相同的煙氣凈化系統，均取得了較好的凈化效果。設計例舉兩個采用相同環保設計的循環流化床垃圾焚燒項目煙氣污染物監測結果。類比分析可知，本設計的煙氣凈化效果完全可以滿足設計給出的指標。

4 環境管理與監測

電廠設環保科作為環境管理機構，設計在焚燒爐煙囪上設置一套在線監測系統，實現煙氣的流量、溫度、壓力、濕度、氧濃度、煙塵、氯化氫、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳、以及氟化氫和二氧化碳等有害物質排放的實時監測。并配置與環保局進行通訊的接口，為環保部門提供監測數據。同時配置的專用的煙氣監測室，用于垃圾焚燒爐煙氣在線監測的控制和監視。

5 結論

設計選用技術成熟兼顧環保的循環流化床焚燒爐作為燃燒設備，以及采用了控制阻燃風量、增加高溫區煙氣停留時間等一系列的清潔生產技術，從工藝源頭上降低氮氧化物和二噁英的產生量；同時設計采用爐內噴鈣脫硫——選擇性非催化還原法脫氮（SNCR）——循環流化床法脫酸——活性炭吸附裝置——布袋除塵器的綜合處理技術對焚燒煙氣進行凈化，凈化后NOx、SO2、HCl、Hg、二噁英、煙塵等污染物排放濃度均滿足GB 18485-2001《生活垃圾焚燒污染控制標準》的要求，可以做到穩定達標排放。

參考文獻

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