垃圾焚燒電廠超低排放煙氣處理技術

張譯中 林會昌 孟素麗 王麗平

摘要：目前我國對垃圾處理采取的主要方式為垃圾填埋和垃圾焚燒，其中垃圾焚燒所占的比重在逐年增加，但是垃圾焚燒會產生NOx、SOx、HCl、HF、重金屬、粉塵、二噁英等污染物，需要采取煙氣處理措施，確保達標排放。隨著污染物排放指標的日趨嚴格，“選擇性非催化還原（SNCR）+半干法+干法+活性炭噴射+布袋除塵+濕法+選擇性催化還原（SCR）”即兩級脫硝+三級脫酸超低排放煙氣處理技術應運而生。

關鍵詞：垃圾焚燒;超低排放;煙氣處理

1、煙氣污染物排放及控制標準

目前垃圾焚燒電廠執行的最新排放標準為GB18485—2014，其中對顆粒物、酸性氣體，二噁英的排放要求分別控制在20mg/m3、250mg/m3、50mg/m3、80mg/m3、0.1ngTEQ/m3以內。隨著國家對環保整治力度的大力加強，上海、深圳、海南出臺的排放標準更加嚴格，對顆粒物、NOx、HCl、SO2、二噁英的排放要求分別控制在8mg/m3，80mg/m3，8mg/m3，30mg/m3，0.05ngTEQ/m3以內。由此可見，垃圾焚燒電廠超低排放勢在必行。

2、脫酸系統應用研究

2.1半干法脫酸系統

2.1.1噴漿流量對SO2和洗煙廢水的影響

半干法脫酸是將石灰漿液通過霧化器霧化成約20～50μm的小液滴，然后與煙氣中的酸性氣體發生中和反應，進而脫除酸性氣體，石灰漿流量與霧化器的霧化效果有一定的關系。在不同負荷下，隨著噴漿流量的增加，反應塔出口SO2的排放質量濃度是逐漸降低的，同時，隨著噴漿流量的增加，反應塔出口SO2排放質量濃度降幅逐漸放緩，表明存在一個最佳石灰漿流量噴射區間。另外，本研究對象的額定負荷為63t/h，高負荷時，所需噴漿流量相對較大。

洗煙廢水電導率達到20ms/cm時就要排出濕法塔，通過分析洗煙廢水達到20ms/cm的累積時間以此推斷洗煙廢水的產生速率，累積時間越長，廢水產生速率越慢。隨著噴漿流量的增加，電導率低于20ms/cm時的累積時間在逐漸增加，并且噴漿流量由3m3/h提高至3.5m3/h時，累積時間增幅較大，當噴漿量由3.5m3/h提高至4m3/h時，累積時間增幅較小，結合噴漿流量對反應塔出口SO2排放質量濃度的影響，建議噴漿流量控制在3.5～4m3/h之間。

2.1.2反應塔煙溫對SO2的影響

在不同噴漿流量下，隨著反應塔煙溫的升高，反應塔出口SO2的質量濃度是逐漸增加的，并且在155～165℃之間，反應塔出口SO2質量濃度隨煙溫的升高增幅較慢，說明脫酸效率較高，而在165～175℃之間，反應塔出口SO2質量濃度隨煙溫的升高增幅較快，說明脫酸效率逐漸降低。究其原因是由于酸性氣體SO2、HCL等與Ca（OH）2的反應為放熱反應，溫度升高不利于中和反應的進行。

另外，反應塔煙溫過高或者過低對后續布袋除塵系統和濕法脫酸系統都有一定的影響。反應塔煙溫越低，進入布袋除塵器的煙溫也就越低，有可能造成布袋黏糊。反應塔煙溫越高，經布袋除塵器后進入濕法脫酸系統的煙溫也就越高，煙溫過高影響濕法脫酸效率和廢水的產生量。因此根據實際運行情況，建議反應塔煙溫控制在160～165℃之間。

2.2濕法脫酸系統

2.2.1NaOH質量濃度對濕法脫酸系統的影響

濕法脫酸系統采用NaOH溶液作為脫酸劑，煙氣中的酸性氣體與噴入濕法塔內的NaOH溶液進行反應，NaOH溶液質量濃度的不同會對洗煙廢水的產生量產生影響。試驗數據表明，濕法脫酸系統NaOH質量濃度由10%降至8%時，洗煙廢水的產生量降低了21.84m3，分析其原因是由于NaOH質量濃度的降低提高了循環液的環倍率，延長了達到洗煙廢水電導率的排放時間。

2.2.2pH值對濕法脫酸系統的影響

隨著pH值的逐漸升高，電導率低于20ms/cm時的累積時間在逐漸降低，這是由于pH值的升高，提高了循環液中的NaOH質量濃度，進而使得與煙氣中酸性氣體反應的更加充分，縮短了洗煙廢水達到20ms/cm所需的時間?？紤]到pH值設置過低，致使循環液呈酸性，可能對設備產生腐蝕，因此建議將冷卻循環液的pH值設置在5.5～6之間。

3、脫硝系統應用研究

3.1SNCR噴氨量對爐膛出口NOX質量濃度的影響

爐內SNCR脫硝主要是通過向爐內噴射氨水來降低爐膛出口NOX質量濃度，其噴氨量的多少與脫硝效率、氨逃逸都有著直接的聯系，噴氨量過少達不到設計排放質量濃度，噴氨量過多又會引起氨逃逸增加，會對爐內水冷壁和后續換熱設備及煙道帶來腐蝕。隨著SNCR噴氨量的增加，爐膛出口NOX的排放質量濃度是逐漸下降的，并且噴氨量由60L/h增加至100L/h時，爐膛出口NOX質量濃度降幅大，由169.45mg/m3降至107.50mg/m3，而繼續加大噴氨量至110L/h時，爐膛出口的NOX質量濃度變化平緩，并且有升高的趨勢，可能是由于氨水噴入過量，發生副反應，生成NOX。試驗期間測得爐膛出口NOX的原始質量濃度約為260mg/m3，由此計算得到不同SNCR噴氨量下的脫硝效率。隨著SNCR噴氨量的增加，脫硝效率是逐漸增加的，噴氨總量60L/h增加至100L/h時，脫硝效率由34.83%增加至58.65%，而繼續加大噴氨量至110L/h時，脫硝效率變化平緩，有降低的趨勢。通過分析SNCR噴氨量變化對爐膛出口NOX排放質量濃度和脫硝效率的影響，同時考慮到氨水噴入過多會產生氨逃逸及副反應，建議SNCR噴氨量控制在70～100L/h之間。

3.2煙溫對SCR脫硝系統的影響

根據低溫催化劑的性能，催化劑可以在最低煙溫下開始反應，然后隨著煙溫的升高，脫硝效率會逐步升高，直到最大脫硝效率。由于SCR反應溫度與飽和蒸汽的抽汽量有關，SCR反應溫度越高，抽汽量則越大，進而會影響垃圾焚燒發電量。隨著SCR入口煙溫的升高，SCR出口NOX質量濃度逐漸降低，表明脫硝效率是逐漸增加的。SCR入口煙溫從172℃增加至175℃時，SCR噴氨量基本維持不變，但SCR出口NOX質量濃度逐漸降低;SCR入口煙溫從175℃增加至181℃時，雖然NOX質量濃度顯著下降，但噴氨量、氨逃逸及蒸汽的抽汽量也隨之增大，考慮到SCR入口煙溫在172～175℃之間已滿足排放要求，結合運行經濟性，建議SCR入口煙溫控制在172～175℃之間。

4、結語

（1）噴漿流量和反應塔煙溫是影響半干法脫酸系統的2個重要因素，考慮到物料消耗、脫酸效率以及半干法脫酸對后續設備的影響，建議噴漿流量控制在3.5～4m3/h之間，反應塔煙溫控制在160～165℃之間較為適宜。（2）NaOH質量濃度和循環液pH值是影響濕法脫酸系統的2個重要因素，試驗結果表明，洗煙廢水的產生量隨著NaOH質量濃度的降低而減少，因此可以適當降低NaOH質量濃度。同時，pH值過低會對設備帶來腐蝕，pH值過高影響脫酸效率，建議pH值控制在5.5～6較為適宜。（3）SNCR脫硝系統脫硝效率隨著噴氨量呈現先升高后平緩降低的趨勢，這與氨水噴入過多，可能發生副反應有關。另外，氨水噴入過量會產生氨逃逸，對水冷壁，后續設備及煙道帶來腐蝕，建議將SNCR噴氨量控制在70～100L/h之間較為適宜。（4）SCR脫硝系統的脫硝效率與反應煙溫呈現正相關的趨勢，但反應煙溫與抽汽量有關，考慮運行經濟性，在滿足NOX排放要求下，建議SCR反應煙溫控制在172～175℃之間較為適宜。

參考文獻：

[1]垃圾焚燒煙氣處理工藝的相關研究[J].周志新.科技創新與應用. 2020（25）

[2]趙丹.垃圾焚燒電廠煙氣超低排放技術路線研究[J].鍋爐技術，2019，50（04）：75-79.