垃圾焚燒電廠飛灰預穩(wěn)定化技術實驗研究

徐　霖，沈　義，陸琪琪，周建峰，張曙光，王建偉

（1.常熟浦發(fā)第二熱電能源有限公司，江蘇常熟215513；2.天津壹鳴環(huán)境科技股份有限公司，天津300384）

垃圾焚燒電廠飛灰預穩(wěn)定化技術實驗研究

徐霖1，沈義1，陸琪琪1，周建峰1，張曙光2，王建偉2

（1.常熟浦發(fā)第二熱電能源有限公司，江蘇常熟215513；2.天津壹鳴環(huán)境科技股份有限公司，天津300384）

以常熟浦發(fā)垃圾電廠為研究對象，闡述了一種新型飛灰預穩(wěn)定劑對于煙氣脫酸、飛灰預穩(wěn)定化的影響。結果表明：預穩(wěn)定劑不但可以起到脫酸的效果，而且還可以對飛灰中重金屬起到預穩(wěn)定化作用，減少后續(xù)重金屬螯合劑用量。同時減少石灰用量，使飛灰產生量降低。

飛灰；預穩(wěn)定劑；脫酸；重金屬螯合劑

垃圾焚燒飛灰的產量與垃圾焚燒量和焚燒煙氣處理工藝中脫酸劑的添加量密切相關［1-2］。近年來煙氣脫酸的組合工藝不斷涌現(xiàn)，其中“半干法+干法”煙氣脫酸組合工藝受到眾多專家及垃圾發(fā)電廠的重視［3-4］。但該工藝存在脫酸劑添加量大，飛灰產量大，飛灰的后續(xù)穩(wěn)定化處理難度也呈上升趨勢。若依靠提高重金屬穩(wěn)定化添加比例的單一措施不僅將大大增加電廠飛灰處理費用，且難以確保飛灰安全處置率達到100%合格的目標［5-6］。

筆者針對常熟浦發(fā)垃圾電廠“半干法+干法”煙氣脫酸組合工藝進行改進，在干法煙氣深度處理工藝中用一種新型的預穩(wěn)定劑替代常規(guī)石灰脫酸劑，并分析煙氣各項指標，對最終產生的飛灰進行分析測試，觀察該預穩(wěn)定劑的脫酸及重金屬預穩(wěn)定化效果，以及對飛灰產生量的影響。以求從源頭控制和減少飛灰的產生量，消減飛灰物化性質的波動，降低飛灰的穩(wěn)定化難度。

1　材料與方法

1.1材料

濃硝酸（HNO3）、氫氟酸（HF）、高氯酸（HClO4）均為優(yōu)級純，重金屬螯合劑、脫酸劑：石灰、預穩(wěn)定劑（主要成分碳酸氫鈉（NaHCO3）、磷酸鹽、聚硅鋁鐵鹽等，有效成分大于90%），飛灰。

1.2實驗方法

分別將電廠的焚燒爐編為實驗組和對照組，2組同時采用半干法+干法進行煙氣脫酸：2組半干法均采用石灰漿做脫酸劑；實驗組干法采用預穩(wěn)定劑作為脫酸劑，其預穩(wěn)定劑喂料調頻控制在5 Hz（對應噴量50 kg/h）；對照組干法采用石灰作為脫酸劑，其石灰喂料調頻控制在10 Hz（對應噴量100 kg/h）。為保證煙氣排放控制在GB 18485—2014生活垃圾焚燒污染控制標準范圍內，需調整石灰漿噴量，待穩(wěn)定24 h后，分別取2、4、6、8、10 h的除塵器中飛灰500 g，同時記錄每小時的煙氣排放指標及石灰漿噴量。

重金屬浸出實驗嚴格按照HJ/T300—2007固體廢物浸出毒性浸出方法醋酸緩沖液法，使用ICP電感耦合等離子體光譜儀測定浸出液重金屬濃度。

2　結果討論

2.1預穩(wěn)定劑的脫酸性能

如圖1所示，脫酸反應塔中采用半干法脫酸，除塵器中采用干法脫酸。如圖2所示，實驗組比對照組石灰漿噴量低60%。由于實驗組和對照組采用的石灰漿濃度分別為8%和10%，在半干法脫酸中二者平均石灰消耗72.9、227.5 kg/h（二者密度分別為1.049、1.062 kg/L）。此外，實驗組的石灰漿噴量波動相對較小，也就是說預穩(wěn)定劑在控制煙氣指標方面更加穩(wěn)定。

圖1　垃圾電廠流程

圖2　各項指標隨時間的變化

2組煙氣指標NOx相差不大，而SO2和HCl實驗組也比對照組分別低28%和32%。可能的原因：一方面，預穩(wěn)定劑中含有NaHCO3，其在65℃開始分解，120℃分解明顯，分解后使固化物產生大量氣孔，與HCl和SO2的反應產物為NaCl和Na2SO3，同時粉末空隙不斷增大，有利于反應持續(xù)進行；另一方面，磷酸鹽、聚硅鋁鐵鹽的加入也有效增加了預穩(wěn)定劑的比表面積，促進了對酸性氣體的吸收。綜上所述，采用預穩(wěn)定劑為脫酸劑，當干法實驗組喂料調頻控制在5 Hz，對照組喂料調頻控制在10 Hz時，實驗組比對照組石灰漿用量明顯減少，卻能達到更好的脫酸效果。

2.2預穩(wěn)定劑對重金屬的預穩(wěn)定化作用

實驗組和對照組分別穩(wěn)定24 h后，分別每隔2 h取樣，測定其重金屬浸出濃度，得到如表1和表2數(shù)據(jù)。對比GB16889—2008生活垃圾填埋場污染控制標準實驗組和對照組中重金屬浸出的合格率分別為76%和52%，2組Ni、Cu重金屬浸出均基本滿足標準。總體來說對照組比實驗組Zn濃度高，而Pb和Cd在2組中的濃度差別較大，實驗組較對照組Pb和Cd的浸出濃度合格率高?？赡茉颍阂环矫?，預穩(wěn)定劑中的磷酸鹽化合物添加到飛灰中，能夠將飛灰中的重金屬類改變?yōu)闊o機礦物中的羥基磷灰石形態(tài)，形成氯磷鉛礦等，使重金屬以礦物形態(tài)穩(wěn)定固定化于飛灰中，獲得長期穩(wěn)定性；另一方面，預穩(wěn)定劑中的NaHCO3熱解后會產生大量氣體，使飛灰固化物產生大量氣孔，這種多孔形態(tài)也起到了良好的重金屬吸附作用。

表1　實驗組灰樣重金屬浸出濃度mg/L

表2　對照組灰樣重金屬浸出濃度mg/L

經(jīng)半干法+干法處理后的灰樣分別混合后再加入重金屬螯合劑，當螯合劑添加量為2%和3.5%時，重金屬浸出濃度均滿足GB 16889—2008的標準限值要求（如表3所示）。同時，相對于對照組，實驗組重金屬螯合劑添加量可節(jié)約42.85%，說明預穩(wěn)定劑對重金屬確實可起到一定的預穩(wěn)定作用，進而可減少后續(xù)重金屬螯合劑的添加量。

表3　加入螯合劑穩(wěn)定后灰樣中重金屬浸出濃度mg/L

2.3預穩(wěn)定劑對飛灰產生量的影響

如表4和表5所示，石灰用量越大，飛灰產生量越大。若在干法中用預穩(wěn)定劑替代石灰，由于預穩(wěn)定劑的高效作用，使整體工藝中石灰用量遠低于傳統(tǒng)工藝中石灰的添加量，進而減少了飛灰的產生量；同時因為預穩(wěn)定劑對重金屬的預穩(wěn)定化作用，可減少后續(xù)重金屬螯合劑的用量，降低了處理難度和處理成本。

表4　常熟浦發(fā)電廠日運行情況t/d

表5　預穩(wěn)定劑對飛灰產生量的影響kg/t

3　結論

1）干法中預穩(wěn)定劑相對石灰有較高的脫酸性能，從而在保證煙氣指標合格的情況下，使整體工藝中石灰漿用量減少。

2）預穩(wěn)定劑對重金屬有一定的預穩(wěn)定作用，可以減少后續(xù)穩(wěn)定化過程中重金屬螯合劑的用量。

3）預穩(wěn)定劑在一定程度上替代石灰，使石灰用量減少，進而減少飛灰產生量，對于減緩環(huán)境壓力有著重要意義。

［1］袁正璞，李新穎，陳泉源，等.垃圾焚燒飛灰合成地聚物及重金屬穩(wěn)定化效果［J］.環(huán)境工程，2012，30（6）：91-94.

［2］吳靜，陸正禹，胡紀萃，等．新型高效內循環(huán)（IC）厭氧反應器［J］.中國給水排水，2001，17（1）：26-29．

［3］蹇瑞歡，滕清，卜亞明，等.半干法+干法煙氣脫酸組合工藝應用于生活垃圾焚燒工程案例分析［J］.環(huán)境工程，2010，28（S1）：194-196.

［4］吳凱，潘永進，甘潔.光大環(huán)保能源（蘇州）有限公司煙氣凈化系統(tǒng)的提標改造［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2012，20（4）：51-53.

［5］阮仁勇.生活垃圾焚燒飛灰穩(wěn)定化處理新工藝的研究［J］.上海環(huán)境科學，2007，26（1）：8-10.

［6］劉彥博，商平，劉漢橋，等.垃圾焚燒飛灰固化/穩(wěn)定化實驗研究［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2010，18（2）：15-18.

Pre-stabilized Technology Experiment on Fly Ash from Waste Incineration Power Plant

Xu Lin1，Shen Yi1，Lu Qiqi1，Zhou Jianfeng1，Zhang Shuguang2，Wang Jianwei2
（1.Changshu Pudong Second Thermoelectric Energy Co.Ltd.，ChangshuJiangsu215513；2.Tianjin Eman Environmental Technology Co.Ltd.，Tianjin300384）

Taking waste incineration plant of Pudong development in Changshu as the research subjects，a new pre-stabilizer for fly ash wasdiscussed，which effected on deacidification and pre-stabilization for fly ash.The resultsshowed that it not only deacidified flue gas，but also pre-stabilized fly ash，which lowered the dosage of heavy metal chelating agent.At the same time，lime dosage decrease resulted in fly ash reduced.

fly ash；pre-stabilizer；deacidification；heavy metal chelating agent

X705

A

1005-8206（2016）05-0041-03

2015-12-07

徐霖（1974—），博士，主要從事發(fā)電廠電氣和儀控專業(yè)工作。