生活垃圾焚燒發(fā)電廠全工藝煙氣凈化處理系統(tǒng)探究

李發(fā)強(qiáng)

（六安三峰環(huán)保發(fā)電有限公司，安徽 六安 237000）

引言

在生活垃圾焚燒發(fā)電廠運(yùn)行過程中，煙氣凈化處理系統(tǒng)的重要性不容小覷。垃圾焚燒過程中會產(chǎn)生包括硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、重金屬和二惡英在內(nèi)的多種有害氣體和顆粒，這些物質(zhì)若未經(jīng)適當(dāng)處理直接排放至大氣中，將對環(huán)境和公眾健康構(gòu)成重大威脅。因此，配備高效的煙氣凈化系統(tǒng)對于確保工廠排放達(dá)到嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。該系統(tǒng)通過有效移除或中和有害成分，確保將垃圾焚燒過程對環(huán)境和周邊社區(qū)的影響降至最低，其在實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)與廢物減量的需求，以及保持環(huán)境保護(hù)與公共衛(wèi)生之間的平衡發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

1 生活垃圾焚燒發(fā)電廠全工藝煙氣凈化處理系統(tǒng)的構(gòu)成

1.1 生活垃圾焚燒發(fā)電廠全工藝煙氣凈化處理系統(tǒng)概述

生活垃圾焚燒發(fā)電廠的全工藝煙氣凈化處理系統(tǒng)是一套既全面又精密的系統(tǒng)，其主要目的是減輕垃圾焚燒對環(huán)境的影響，這個(gè)系統(tǒng)分為多個(gè)階段，每個(gè)階段專門針對在垃圾燃燒過程中釋放的特定污染物進(jìn)行處理。在整個(gè)流程的初始階段，系統(tǒng)首先進(jìn)行預(yù)處理，這一階段的主要任務(wù)是去除煙氣中的大顆粒物和異物，并對煙氣進(jìn)行冷卻，以便于后續(xù)處理過程的順利進(jìn)行。完成預(yù)處理后，便進(jìn)入初級處理階段。在這一階段，系統(tǒng)著重去除硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）等酸性氣體和重金屬，這些污染物對環(huán)境和人類健康的影響是顯而易見的。接下來是二級處理系統(tǒng)，其目的是進(jìn)一步降低污染物的濃度，這一階段特別關(guān)注于降低二惡英和呋喃的含量、去除揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）以及吸附汞，這對于確保排放達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的安全限值非常關(guān)鍵。最后一個(gè)階段是終極處理系統(tǒng)，在這一階段，系統(tǒng)將過濾和去除剩余的任何顆粒物，以確保排放氣體符合嚴(yán)格的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，該系統(tǒng)還包括監(jiān)測和控制機(jī)制，用以持續(xù)評估處理流程的效果，并確保排放符合所有規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。通過這些精心設(shè)計(jì)的階段，全工藝煙氣凈化處理系統(tǒng)在將生活垃圾焚燒轉(zhuǎn)化為一種環(huán)境友好型的垃圾管理和能源生產(chǎn)方法方面起著至關(guān)重要的作用。

1.2 組成部分及功能

1.2.1 預(yù)處理系統(tǒng)

在垃圾焚燒發(fā)電廠中，預(yù)處理系統(tǒng)在煙氣凈化的初步階段扮演著關(guān)鍵角色，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)精密，旨在實(shí)現(xiàn)兩大核心目標(biāo)：一是去除煙氣中的大顆粒物和異物，二是對煙氣進(jìn)行冷卻處理，這兩個(gè)步驟對于提升后續(xù)處理階段的效率和效果具有至關(guān)重要的作用。

1.2.1.1 去除大顆粒和異物

預(yù)處理系統(tǒng)的首要任務(wù)是從煙氣中移除大顆粒和異物，這一步驟對于保護(hù)后續(xù)凈化階段所用設(shè)備免受磨損和損害極為關(guān)鍵。此外，去除大顆粒還能顯著提高整個(gè)凈化過程的效率，這通常通過一系列機(jī)械和物理過程來實(shí)現(xiàn)，比如使用旋風(fēng)分離器和靜電除塵器等設(shè)備，這些設(shè)備通過產(chǎn)生離心力或靜電荷，將固態(tài)顆粒從氣流中有效分離。這種分離不僅保護(hù)了設(shè)備，也確保了后續(xù)凈化過程能以最高效率運(yùn)行。

1.2.1.2 冷卻煙氣

預(yù)處理系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵功能是冷卻煙氣，從焚燒室排出的煙氣溫度極高，這對后續(xù)處理過程構(gòu)成了挑戰(zhàn)。因此，需要通過冷卻將煙氣溫度降低到適合后續(xù)化學(xué)處理的水平，這一過程還有助于凝結(jié)一些有害化合物，使其更易于去除。系統(tǒng)通常采用熱交換器或冷卻塔來實(shí)現(xiàn)煙氣的冷卻，使熱煙氣將其熱量傳遞給冷卻介質(zhì)（通常是水）。這不僅為煙氣的進(jìn)一步處理做好了準(zhǔn)備，而且通過熱量回收，可以提高整個(gè)工廠的能源效率[1]。

1.2.2 初級處理系統(tǒng)

生活垃圾焚燒發(fā)電廠的初級處理系統(tǒng)對于降低垃圾處理對環(huán)境的負(fù)面影響發(fā)揮著重要作用。此處理階段特別關(guān)注去除酸性氣體、氮氧化物（NOx）以及重金屬，這些均為垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的常見且有害的物質(zhì)。

1.2.2.1 去除酸性氣體（SOx）

在焚燒含硫廢物時(shí)會生成硫氧化物（SOx），尤其是二氧化硫（SO2），這些氣體會引發(fā)酸雨，對人體健康造成威脅，同時(shí)對建筑物和文化古跡產(chǎn)生腐蝕影響。為緩解這些不良后果，一般采用煙氣脫硫（FGD）裝置，該裝置通過洗滌過程，讓煙氣與水和石灰石或其他吸收劑混合，使硫氧化物與吸收劑發(fā)生反應(yīng)，形成無害的鹽類或石膏，這些產(chǎn)物可以安全處理或用于建筑領(lǐng)域[2]。

1.2.2.2 去除氮氧化物（NOx）

廢物在高溫焚燒時(shí)會產(chǎn)生氮氧化物，主要包括二氧化氮（NO2）和一氧化氮（NO），這些氣體對于形成煙霧、酸雨和人類呼吸系統(tǒng)疾病有顯著貢獻(xiàn)。去除NOx的常見方法包括選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR）。在SCR過程中，煙氣流過催化劑床，使NOx與氨或尿素發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退６鳶NCR則是將氨或尿素直接注入高溫的燃燒室，與NOx發(fā)生反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?/p>

1.2.2.3 去除重金屬

在焚燒過程中，汞、鉛、鎘等重金屬可能會揮發(fā)，這些重金屬極其有害，能在環(huán)境中累積，對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。去除這些重金屬的方法包括活性炭注入、使用織物過濾器和濕式洗滌器等。活性炭吸附汞特別有效，織物過濾器能捕獲含其他重金屬的顆粒物，濕式洗滌器則通過液體溶液捕獲這些重金屬。

1.2.3 二級處理系統(tǒng)

生活垃圾焚燒發(fā)電廠的二級處理系統(tǒng)是進(jìn)一步提升凈化過程精細(xì)化水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要聚焦于降低二噁英和呋喃的含量、去除揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）、吸附汞以及中和酸性氣體，這些過程對于確保排放煙氣滿足嚴(yán)格的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)極為重要。

1.2.3.1 減少二噁英和呋喃

二噁英和呋喃是在廢物焚燒過程中生成的高度毒性化合物，為了盡可能減少二噁英和呋喃，二級處理系統(tǒng)采納了諸如活性炭注入等先進(jìn)技術(shù)，可有效吸附這些有害化合物[3]。此外，安裝高效的織物過濾器或靜電除塵器能夠幫助捕集這些毒素，一些系統(tǒng)還運(yùn)用了后燃技術(shù)，即重新加熱廢氣以分解二噁英和呋喃。

1.2.3.2 去除揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）

VOCs包括眾多可能導(dǎo)致健康問題和促成煙霧的化學(xué)物質(zhì)。系統(tǒng)一般都是使用再生熱氧化器或催化氧化器去除VOCs，這些設(shè)備將煙氣加熱至高溫，分解揮發(fā)性有機(jī)化合物為二氧化碳和水。

1.2.3.3 吸附汞

汞作為一種有毒的元素，在廢物焚燒過程中可能會被釋放。二級處理系統(tǒng)通常采用活性炭床來捕獲煙氣中的汞，這對于防止汞排放入大氣至關(guān)重要。

1.2.3.4 中和酸性氣體

在處理流程的最后階段，會將二氧化硫和氯化氫等殘余酸性氣體進(jìn)行中和，這通常通過濕法洗滌等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其中煙氣通過一種通常呈堿性的溶液進(jìn)行吸收和中和。這一過程不僅去除了有害氣體，而且有助于維持排放物中pH值的平衡。

1.2.4 終級處理系統(tǒng)

生活垃圾焚燒發(fā)電廠的最終處理系統(tǒng)是確保排放達(dá)到最優(yōu)凈化水平并符合排放標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵所在，該階段的核心工作涉及過濾和清除煙氣中殘留的顆粒物、實(shí)行精確的監(jiān)測和控制機(jī)制，以及嚴(yán)格遵守排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.4.1 過濾和清除殘留顆粒物

雖然煙氣已經(jīng)經(jīng)過多個(gè)處理階段，但仍然存在一定量的顆粒物。為此，最終處理系統(tǒng)運(yùn)用了如織物過濾器或高效顆粒空氣（HEPA）過濾器等先進(jìn)過濾技術(shù)，以捕捉這些微小顆粒[4]。這些過濾器在攔截極細(xì)小顆粒物方面極為有效，大大減少了向大氣中排放的污染物。

1.2.4.2 監(jiān)測和控制機(jī)制

持續(xù)的監(jiān)測和精準(zhǔn)控制對于確保焚燒廠高效運(yùn)行至關(guān)重要，最終處理系統(tǒng)配備了先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備，可測量煙氣中各類污染物的濃度。基于這些數(shù)據(jù)，相關(guān)人員可以實(shí)時(shí)調(diào)整工廠的運(yùn)行情況，以保障最佳效能并滿足環(huán)境法規(guī)要求。同時(shí)，控制系統(tǒng)對煙氣的流量和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以提高過濾效率。

1.2.4.3 排放標(biāo)準(zhǔn)的合規(guī)性

最終處理系統(tǒng)的主要目標(biāo)是確保工廠排放物符合或超越當(dāng)?shù)睾蛧H環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，通過結(jié)合先進(jìn)的過濾技術(shù)、持續(xù)監(jiān)測以及精準(zhǔn)控制，該系統(tǒng)確保將顆粒物、二氧化硫、氮氧化物和重金屬等污染物的排放量控制在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。這種合規(guī)性不僅是遵守法律的必要條件，也體現(xiàn)了企業(yè)對環(huán)境保護(hù)和公共健康的深刻承諾。

2 效益分析及改進(jìn)方向

2.1 煙氣處理系統(tǒng)的效益分析

生活垃圾焚燒發(fā)電廠全工藝煙氣凈化處理系統(tǒng)的成功運(yùn)行，展示了環(huán)保技術(shù)的進(jìn)步和對可持續(xù)發(fā)展的堅(jiān)定承諾，此系統(tǒng)在減輕焚燒廢物對環(huán)境的影響、確保排放達(dá)到嚴(yán)格監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)以及改善空氣質(zhì)量方面起著至關(guān)重要的作用。首先，全工藝煙氣凈化處理系統(tǒng)集成了多種高級技術(shù)來移除污染物，包括用于去除顆粒物的靜電除塵器及織物過濾器、用于處理酸性氣體的濕式和干式洗滌器、用于處理氮氧化物的選擇性催化還原和非催化還原系統(tǒng)，以及用于去除汞和二惡英的活性炭噴射技術(shù)，這些綜合技術(shù)的應(yīng)用大幅降低了二氧化硫、氮氧化物、顆粒物和重金屬等有害物質(zhì)的排放量。其次，全工藝煙氣凈化處理系統(tǒng)強(qiáng)化了生活垃圾焚燒發(fā)電廠的合規(guī)性。許多國家制定了減少垃圾焚燒引起的空氣污染物的目標(biāo)，煙氣處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的是滿足或超過這些法規(guī)限制，顯示了選擇這一系統(tǒng)的企業(yè)對環(huán)境保護(hù)和公眾健康的深刻承諾。再次，全工藝煙氣凈化處理系統(tǒng)通過有效去除煙氣中的有害物質(zhì)，保護(hù)了環(huán)境和公眾健康，從而實(shí)現(xiàn)了生態(tài)效益和社會效益的最大化。其減少了酸雨、空氣污染等相關(guān)健康問題和生態(tài)破壞的風(fēng)險(xiǎn)，此外，全工藝煙氣凈化處理系統(tǒng)還體現(xiàn)了向可持續(xù)廢物管理的轉(zhuǎn)變態(tài)勢，凸顯了能源行業(yè)在環(huán)境管理中的重要角色[5]。總體來說，垃圾焚燒廠煙氣處理系統(tǒng)的成功實(shí)施標(biāo)志著環(huán)保領(lǐng)域的一個(gè)重要進(jìn)步，其不僅提高了生活垃圾焚燒發(fā)電廠的運(yùn)行效率，還促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)社會的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.2 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及改進(jìn)方向

生活垃圾焚燒發(fā)電廠在構(gòu)建全工藝煙氣凈化處理系統(tǒng)的過程中積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并突顯了持續(xù)改善工作的重要性，這些教訓(xùn)對于未來廢物管理和環(huán)境保護(hù)的戰(zhàn)略規(guī)劃及技術(shù)發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。（1）隨著全球日益加強(qiáng)排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化建設(shè)，垃圾焚燒廠需不斷升級處理系統(tǒng)以符合新要求，這要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有足夠的靈活性，以適應(yīng)未來技術(shù)的發(fā)展和監(jiān)管變化。（2）各種技術(shù)如洗滌器、過濾器和催化轉(zhuǎn)換器的整合被證明是極為關(guān)鍵的。重點(diǎn)不僅在于單個(gè)技術(shù)，更在于如何高效地整合和管理這些技術(shù)，持續(xù)研發(fā)為我們帶來了更加高效、成本效益顯著且可靠的定制化解決方案。（3）數(shù)據(jù)收集和分析的重要性日益凸顯。通過監(jiān)控排放和操作參數(shù)，相關(guān)人員可以為優(yōu)化過程、減少排放和提高整體效率提供洞見，基于數(shù)據(jù)的決策對識別改進(jìn)領(lǐng)域和及時(shí)實(shí)施干預(yù)措施至關(guān)重要。（4）與公眾、政府部門和環(huán)保組織等利益相關(guān)者的積極互動至關(guān)重要，向這些群體傳授先進(jìn)煙氣處理技術(shù)的益處并透明化處理問題，有助于獲得社會支持，推動更深層次的改進(jìn)。總之，構(gòu)建全工藝煙氣凈化處理系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)了適應(yīng)性、技術(shù)創(chuàng)新、數(shù)據(jù)驅(qū)動決策以及與利益相關(guān)者互動的重要性，這些都是持續(xù)改進(jìn)廢物焚燒工作的重要內(nèi)容。

3 結(jié)語

綜上所述，生活垃圾焚燒發(fā)電廠安裝的全工藝煙氣凈化處理系統(tǒng)，融合了一系列降低環(huán)境影響的綜合措施，該系統(tǒng)從預(yù)處理開始，移除較大顆粒并冷卻煙氣，繼而進(jìn)行初級處理，專注于去除酸性氣體、氮氧化物和重金屬。二級處理進(jìn)一步降低二惡英、呋喃的含量，去除揮發(fā)性有機(jī)化合物，并吸附汞，同時(shí)對酸性氣體進(jìn)行中和。在最終處理階段，系統(tǒng)采用高級過濾技術(shù)捕獲殘余顆粒，并通過嚴(yán)格的監(jiān)控和控制手段確保符合排放標(biāo)準(zhǔn)。多階段的處理過程有效降低了有害污染物向大氣的排放，保護(hù)了公共健康和生態(tài)環(huán)境。

展望未來，煙氣處理領(lǐng)域的趨勢和創(chuàng)新將重點(diǎn)將放在提高效率、降低成本和增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)效果上。技術(shù)進(jìn)步可能包括更高效的過濾材料、先進(jìn)催化轉(zhuǎn)換器和創(chuàng)新的洗滌技術(shù)的開發(fā)。同時(shí)，預(yù)計(jì)未來將利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并優(yōu)化處理過程。另外，隨著對氣候變化問題關(guān)注的增加，碳捕獲和封存（CCS）技術(shù)的應(yīng)用也將成為重點(diǎn)。在環(huán)境法規(guī)日趨嚴(yán)格的背景下，這些創(chuàng)新技術(shù)將在優(yōu)化發(fā)電廠廢物管理和煙氣處理的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。