基于某垃圾發電廠煙氣凈化技術研究

(中節能(肥西)環保能源有限公司，合肥 231241)

0 引 言

現階段，垃圾焚燒發電技術仍是我國在垃圾處理方面的最優解決方案，其對于我國垃圾的減量化、環保化和無害化處理起到了關鍵作用[1]。垃圾焚燒對于難以分解的垃圾實現了真正意義上的減量化處理，部分垃圾處理后可達到減容百分之九十，減重百分之八十的良好效果，處理完成之后的殘渣可以作為建筑材料進行二次利用。而且，垃圾焚燒發電廠一般廠房面積較小，節省了大量的土地資源，可謂優點眾多。但是在垃圾焚燒過程中，極容易產生大量的硫氧化物、氮氧化物等酸性氣體，以及重金屬、有機劇毒污染物二噁英等危害性氣體，嚴重的危害了環境與人體安全，極大的制約了我國垃圾焚燒發電事業的發展[2]。對此，我國關于垃圾焚燒發電污染物的排放標準也愈發嚴格，但由于我國目前的垃圾分類情況以及制造工藝水平的限制，使得我國的煙氣排放標準與歐盟的排放標準還存在著一定的差距。但是，根據垃圾種類因地制宜的選擇好爐型爐排，針對煙氣中各項污染物的濃度對應的選擇好處理技術，垃圾焚燒發電廠在平穩運行時依然可以達到歐盟的排放標準，本文正是在此基礎上，結合某垃圾發電廠煙氣凈化技術，探討了各型污染物的治理手段，為國內垃圾發電廠的選型制造提供了一定的參考。

1 垃圾發電煙氣污染物的類型及治理

1.1 酸性氣體及其防治

酸性氣體的來源非常廣泛，常見的酸性氣體例如氮氧化物，主要源于焚燒垃圾中含有氮元素的化合物在高溫下進行了氧化分解，與此同時還有一部分氮氧化物源于空氣中的氮氣和氧氣在一定的溫度條件下進行了氧化反應[3]。關于氮氧化物的防治，根據其來源，可以從兩個角度入手，首先根據氮氧化物的生成條件，即達到其氧化溫度，同時有充足的的氧氣作為氧化劑，因此可以通過控制其燃燒過程達到防治效果，一方面控制其燃燒溫度，保證其溫度達不到氧化反應溫度(1 200 ℃)，一方面可以減少高溫區域的氧氣濃度抑制其反應。此種防治手段可以將氮氧化物濃度控制在250～300 mg/Nm3，遠達不到歐盟的排放標準，因此對于超標的濃度要采用相應的脫氮設施。該垃圾焚燒發電廠結合自身垃圾燃料中含氮化合物的量，考慮自身發電與運行成本，采用選擇性非催化還原法與選擇性催化還原技術相結合方式，即SNCR+SCR(尿素作為還原劑)技術進行煙氣處理，使用尿素作為還原劑，最終氮氧化物濃度控制在了100 mg/Nm3以下。

酸性氣體中的硫氧化物則主要來源于含硫橡膠在高溫時與氧氣反生的氧化反應，還有部分氯化氫等酸性有害氣體則來源于塑料以及含氯化物的無機廢料等在高溫下分解。通常采用的煙氣脫硫方法有干式、半干式和濕式三種。考慮到濕法脫硫雖然有較高的脫硫效率，但是還需要進行煙氣再熱去除白煙，產生的酸性廢水也需要進行二次處理，設備復雜，成本較高。同時該垃圾焚燒發電廠出口處的硫氧化物濃度在436～539 mg/Nm3之間，為了采用較低的成本達到較高的脫硫效率，該垃圾焚燒發電廠采用半干法+干法(NaHCO3)脫硫的技術手段。

1.2 煙塵及其防治

煙塵的來源較為廣泛，例如可燃物燃燒后生成的酸性氣體，在處理之后生成部分細小反應物隨煙氣離開，還有一些完成吸附工作后脫落的活性碳粉，以及部分燃燒不充分或根本不燃燒的細小顆粒等均會形成煙塵[4]。考慮到靜電除塵可以導致二噁英等有機劇毒污染物的產生，且煙塵粒徑普遍較大，故而該垃圾焚燒發電廠采用布袋除塵的方式進行煙塵防治，其脫除效率可達99.9%以上。

1.3 重金屬及其防治

重金屬是垃圾焚燒發電廠中危害性較大的一類污染物，隨著生活水平的提高，垃圾分類工作的不完善，大量的廢棄電池、燈管、線路板等電器制品以及部分建材中的涂料等垃圾被送入焚燒爐中，這些垃圾中含有大量的重金屬化合物，毒性極強，而且性質復雜，有的揮發性較強(例如Pb、Cd、Hg等)可隨煙氣排放，有的揮發性較差形成金屬氧化物，隨著鍋爐爐渣排出。防治的重點便是揮發性較強的重金屬，在除塵器中，一些氣態的重金屬可以通過除塵器冷卻降溫，變為液態或者固態顆粒進行捕集，為了提高捕集效率，同時捕獲一些尚未在除塵器中被捕獲的高揮發性重金屬，該垃圾焚燒發電廠采用袋式除塵器+活性炭吸附的手段對重金屬進行防止。

1.4 二噁英類物質及其防治

二噁英是垃圾發電廠中最難處理的一類有機劇毒化合物，主要分為兩類，即氯化二苯二噁英(PCDDs)和氯化二苯呋喃(PCDF)，目前尚未有明確的生成機理，具有毒性高、粒徑小、難處理的特點[5]。對于二噁英的防止，該垃圾焚燒發電廠采用“3T+E”的技術手段從源頭進行控制，“3T”指的是加強爐內湍動(Turbulence)，使煙氣在850～9 590 ℃的高溫(Temperature)下的停留時間(Time)保持2 s以上，“E”指的是控制剩余空氣量(Excess Air)。同時，對于已經產生的二噁英，則采用袋式除塵器+活性炭吸附的手段對其進行吸附處理。最終，二噁英的脫出效率可達99.99%。

2 防治效果

該垃圾焚燒發電廠目前采用4臺日處理垃圾500 t的爐排焚燒爐，4臺余熱鍋爐，2臺22 MW凝汽式汽輪機及2臺25 MW的發電機，蒸汽全部用于發電，廠發電量除自用電外，富余電量送外網銷售。經過“SNCR(尿素作為還原劑)+半干法+干法(NaHCO3)+活性炭吸附+袋式除塵器+SCR(尿素作為還原劑)”相組合的煙氣凈化工藝進行處理之后，對其尾部煙氣進行測試，并將測試結果與歐盟的 EU2000/76/EC及我國《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2014)進行對比，對比結果見表1，對比結果表明，該垃圾焚燒發電廠完全滿足歐盟標準，部分排放值甚至遠優于歐盟標準。

表1煙氣排放值對比表

3 結束語

某垃圾焚燒發電廠排放煙氣的污染物主要有四大類，即煙塵、酸性氣體、重金屬與二噁英等有機劇毒物。根據其不同的尾部煙氣排放量與對應的排放標準，靈活的采用了不同的技術手段進行了煙氣凈化處理，最終選取了“SNCR(尿素作為還原劑)+半干法+干法(NaHCO3)+活性炭吸附+袋式除塵器+SCR(尿素作為還原劑)”相組合的煙氣凈化工藝，使其尾部煙氣排放水平達到了歐盟標準，部分煙氣排放甚至優于歐盟標準，為國內垃圾焚燒發電廠的設計選型提供了有益參考。