垃圾焚燒煙氣中酸性物質(zhì)脫除技術(shù)研究

樊彥玲 鄭鵬輝 譚光之

摘 要：本文介紹了垃圾焚燒煙氣中酸性污染物的來源，分析了各種脫酸效率的影響因素，研究了脫酸工藝，為垃圾焚燒煙氣脫酸提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒；脫酸；SDA

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）22-0018-02

1 概述

垃圾焚燒技術(shù)具有垃圾處理量大、可回收熱能等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較為廣泛。然而，垃圾在焚燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生有毒有害污染物質(zhì)，嚴(yán)重危害到生態(tài)環(huán)境和生態(tài)平衡。其中，垃圾焚燒產(chǎn)生的酸性氣體產(chǎn)生量大，危害大，一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。現(xiàn)國內(nèi)煙氣脫酸技術(shù)有濕法、干法與半干法。其中，在垃圾焚燒煙氣凈化領(lǐng)域，半干法由于其投資運(yùn)行費(fèi)用較低，工藝流程簡(jiǎn)單，不產(chǎn)生廢水等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。

2 酸性污染物的來源

生活垃圾組分較復(fù)雜，焚燒過程中產(chǎn)生的大氣污染物根據(jù)其性質(zhì)不同可分為顆粒物、酸性氣體、重金屬及二噁英類物質(zhì)。其中酸性污染物主要包括HCl、HF、SOx、NOx和CO等。由于垃圾成分復(fù)雜，焚燒產(chǎn)生的酸性氣體HCl、SOx、NOx、HF等組分量起伏較大，HCl、SOx為主要?dú)怏w。垃圾中含氯物質(zhì)燃燒會(huì)產(chǎn)生HCl，含氯物質(zhì)包括有機(jī)氯化物如聚氯乙烯（PVC），聚偏二氯乙烯及無機(jī)氯化物的鹽類等；垃圾中的有機(jī)硫分，及部分無機(jī)硫經(jīng)高溫氧化則會(huì)產(chǎn)生SOx；含F(xiàn)碳化物燃燒會(huì)產(chǎn)生HF；高溫作用下N2和O2氧化或者含氮有機(jī)物燃燒產(chǎn)生NOx；生活垃圾中有機(jī)可燃物不完全燃燒產(chǎn)生CO。酸性氣體中SO2產(chǎn)生量較HCl小很多，小幅度調(diào)整運(yùn)行工況，進(jìn)脫酸塔煙氣中酸性氣體的含量變化不大，且SO2和HCl的變化趨勢(shì)相似。

3 脫酸效率的影響因素

垃圾焚燒煙氣成分復(fù)雜，而且各物質(zhì)之間相互影響，因此研究影響垃圾焚燒煙氣脫酸效率的因素以及如何提高煙氣凈化效率尤其重要[1]。

3.1 煙氣溫度

對(duì)于干法去除酸性氣體，可選用Ca（OH）2或者CaO。CaO和HCl的反應(yīng)在600～850℃效果較好，在650℃附近反應(yīng)最為激烈，流化床鍋爐多選用CaO。對(duì)于爐排爐去除HCl多選用Ca（OH）2，煙氣溫度一般設(shè)置在150℃左右，兼顧反應(yīng)的效率及酸露點(diǎn)。在半干法和濕法脫酸過程中，煙氣溫度過高，吸收劑失去活性，導(dǎo)致脫酸效率降低；若煙氣溫度低于霧點(diǎn)，導(dǎo)致腐蝕或脫硫灰結(jié)塊現(xiàn)象，濕法工藝中煙氣溫度過低會(huì)造成排放煙氣產(chǎn)生“冒白煙”。因此一般控制出塔煙氣溫度與絕熱飽和溫度的差為10～15℃。

3.2 吸收劑性能

消石灰是干法脫酸技術(shù)常用吸收劑，細(xì)度90%以上且可以流經(jīng)100目篩，純度和活性要達(dá)到90%以上為佳。采用旋轉(zhuǎn)噴霧干燥工藝脫酸時(shí)，石灰漿濃度在10～25%范圍內(nèi)，濃度升高去除率略有下降；但濃度過低，Ca（OH）2含量減少會(huì)影響HCl去除率。石灰漿制備系統(tǒng)濃度設(shè)置一般控制在12～13%，可在系統(tǒng)運(yùn)行過程中通過濃度調(diào)整找到一個(gè)最佳濃度值。飛灰的循環(huán)量為20%時(shí)，對(duì)提高消石灰的利用率最有利。

3.3 化學(xué)計(jì)量比

化學(xué)計(jì)量比是指進(jìn)入系統(tǒng)的吸收劑與酸性氣體的摩爾數(shù)之比。酸性氣體的去除效率隨化學(xué)計(jì)量比的增加而增大，脫硫率的增大速率大于脫氯率的增大速率。當(dāng)化學(xué)計(jì)量比增加到一定數(shù)值后，繼續(xù)提高計(jì)量比，酸性氣體的去除率增大速度將變緩。在滿足脫酸要求的情況下，合理地選擇化學(xué)計(jì)量比對(duì)降低運(yùn)行費(fèi)用至關(guān)重要，綜合考慮化學(xué)計(jì)量比取1.5～2.0比較合適。

3.4 氣流分布

煙氣在塔內(nèi)的流動(dòng)越均勻，越能提高酸性物質(zhì)與吸收劑的接觸概率，從而提高脫酸效率。旋轉(zhuǎn)噴霧干燥（簡(jiǎn)稱SDA）脫硫工藝采用蝸殼進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，起到氣流均布作用。氣流均布裝置和霧化器設(shè)在脫酸塔頂，熱氣流進(jìn)入塔內(nèi)呈螺旋狀運(yùn)動(dòng)，與霧化器產(chǎn)生的霧滴群同向旋轉(zhuǎn)，使霧化漿液的與塔內(nèi)煙氣充分接觸混合進(jìn)行脫酸反應(yīng)。氣流均布裝置由進(jìn)風(fēng)道蝸殼和導(dǎo)向葉片組成，其中，導(dǎo)向葉片又分為徑向?qū)蛉~片和內(nèi)錐體導(dǎo)向葉片。

4 脫酸工藝

垃圾焚燒廠煙氣脫酸工藝的主要目的是去除煙氣中的SO2和HCl等酸性氣體。目前煙氣脫酸工藝型式較多，按其系統(tǒng)中是否有廢水排出，可分為濕法、半干法和干法三種。其中，旋轉(zhuǎn)噴霧干燥（簡(jiǎn)稱SDA）半干法因具有脫酸效率較高，HCl去除率一般在97%左右，SO2去除率一般在85%左右；副產(chǎn)物可回收利用、無二次污染、無設(shè)備腐蝕、無濕煙雨，系統(tǒng)穩(wěn)定，投資運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，為目前應(yīng)用最廣泛的一種工藝[2]。

旋轉(zhuǎn)噴霧干燥（簡(jiǎn)稱SDA）脫硫工藝于上世紀(jì)七十年代首先由GEA-Niro（丹麥尼魯公司）研發(fā)成功，是一種可以靈活應(yīng)用在電力、冶金、化工、垃圾焚燒等行業(yè)的煙氣脫硫技術(shù)，應(yīng)用廣泛。SDA能去除煙氣中的酸性氣體和顆粒物并把它轉(zhuǎn)化為一種可自由流動(dòng)的粉體。工藝流程簡(jiǎn)單，流程投資運(yùn)行成本低。SDA工作原理為當(dāng)未經(jīng)處理的高溫原煙氣進(jìn)入噴霧干燥塔與被霧化的堿性脫硫漿液密切接觸，水分即刻蒸發(fā)，同時(shí)煙氣中的酸性組分被吸收，生成了顆粒物。生石灰粉定量加入消化罐并加水配制成一定含固量的石灰漿液，石灰漿液經(jīng)振動(dòng)篩篩分后自流入漿液罐，石灰漿液根據(jù)原煙氣SO2濃度由石灰漿液泵定量送入置于脫硫塔頂部的漿液頂罐，頂罐內(nèi)漿液自流入脫硫塔頂部霧化器，漿液經(jīng)霧化器霧化成50um的霧滴，與脫硫塔內(nèi)煙氣接觸迅速完成吸收SO2等酸性氣體，反應(yīng)迅速且脫酸效率極高。脫硫并干燥的粉狀顆粒物隨氣流進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)一步凈化處理，凈煙氣由增壓風(fēng)機(jī)抽引經(jīng)煙囪排入大氣。除塵器捕集粉塵定期外運(yùn)，粗顆粒（石灰粉帶入的泥沙或不溶性石灰石）沉入塔底定期外排[3]。

5 結(jié)語

半干法煙氣脫酸技術(shù)采用“半干法+袋式除塵器”工藝?yán)贌裏煔膺M(jìn)行處理，以Ca（OH）2或者CaO粉劑作為吸收劑，煙氣中的酸性物質(zhì)與吸收劑反應(yīng)生成固態(tài)顆粒，后與煙氣一起進(jìn)入布袋除塵器，布袋除塵器可以對(duì)未反應(yīng)的吸收劑進(jìn)行再利用，有二次脫酸的效果。垃圾焚燒煙氣經(jīng)半干法整體處理工藝后，煙氣排放濃度達(dá)到《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18485-2014）排放要求。另外，半干法煙氣脫酸技術(shù)對(duì)反應(yīng)條件要求嚴(yán)格，如SDA半干法中煙氣停留時(shí)間的控制、吸收劑顆粒度的控制，且對(duì)其噴嘴的要求非常高，這些都是半干法脫硫在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)注意并進(jìn)一步改善的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]陳曉波.垃圾焚燒煙氣脫酸影響因素簡(jiǎn)述[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016，（36）：2281.

[2]沈琴，孫立，張培良，等.垃圾焚燒煙氣凈化處理半干法脫酸工藝淺析[J].能源與環(huán)境，2015，（6）：84-85.

[3]黃世清，張厚堅(jiān)，趙付一.垃圾焚燒電廠煙氣干法脫酸工藝控制研究[J].能源與環(huán)境，2013，（3）：76-77.

Abstract：This paper introduces the sources of Acid Pollutants in waste incineration flue gas， analyzes the influencing factors of deacidification efficiency， studies deacidification technology， and provides theoretical basis and technical support for deacidification of waste incineration flue gas.

Key words：refuse incineration； deacidification； SDA