垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣脫白特點(diǎn)及技術(shù)方案分析

摘要：詳細(xì)闡述了垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣脫白的特點(diǎn)，根據(jù)煙氣凈化工藝對(duì)脫白的常規(guī)技術(shù)路線進(jìn)行了研究和對(duì)比，對(duì)今后新建垃圾發(fā)電項(xiàng)目及現(xiàn)有項(xiàng)目技術(shù)改造的煙氣脫白工藝設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電;煙氣脫白;技術(shù)路線

0 引言

在我國火電、鋼鐵、建材、水泥等行業(yè)的煙氣凈化工藝中大多使用了濕法脫酸工藝，從濕法處理系統(tǒng)出來的飽和濕煙氣中含有大量水蒸氣，水蒸氣中又含有溶解性鹽、粉塵等污染物。水蒸氣進(jìn)入溫度較低的環(huán)境中，在煙氣溫度降低過程中，煙氣中的水蒸氣會(huì)和污染物凝結(jié)形成濕煙羽，出現(xiàn)煙囪冒白煙、灰煙的情況，視覺效果比較差，對(duì)周邊居民生活產(chǎn)生了影響。目前，許多省市的火電或其他行業(yè)地方標(biāo)準(zhǔn)中都將白煙的排放列入了控制指標(biāo)中[1]。

目前生活垃圾焚燒行業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18485—2014）對(duì)白煙的控制無相關(guān)要求，地方規(guī)范也無相關(guān)參考標(biāo)準(zhǔn)。垃圾焚燒發(fā)電煙氣脫白技術(shù)路線主要參考火電行業(yè)，各技術(shù)路線的適用性無系統(tǒng)性總結(jié)。基于此，本文從理論上對(duì)各種煙氣脫白工藝的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)比較，并對(duì)類似項(xiàng)目的脫白工藝選擇給出了建議。

1 垃圾發(fā)電行業(yè)煙氣脫白特點(diǎn)

煙氣脫白技術(shù)主要受工藝流程條件、余熱資源、投資要求等因素影響。雖然各行業(yè)的煙氣脫白工藝都各不相同，但考慮到節(jié)能和投資方面的因素，煙氣脫白常用的技術(shù)路線主要有3種：煙氣加熱技術(shù)、煙氣冷凝技術(shù)、煙氣先冷凝再加熱技術(shù)，這3種技術(shù)路線及組合方案也延伸出了許多種脫白工藝流程[2]。

垃圾發(fā)電和火電行業(yè)相比有其特殊性，一是大部分垃圾發(fā)電廠鑒于環(huán)保要求，選址通常距離居民區(qū)較遠(yuǎn)，在各項(xiàng)污染物排放達(dá)標(biāo)的情況下，白煙對(duì)居民的視覺影響并不大，影響人群數(shù)量較少，沒有設(shè)置煙氣脫白的必要性。二是參考火電廠脫白工藝，無論采用加熱還是冷凝后再加熱的方法，所需的蒸汽和電能消耗較大，而垃圾發(fā)電廠由于垃圾熱值較低，產(chǎn)生的蒸汽或發(fā)電量與燃煤電廠相比太小，不適合耗費(fèi)大量蒸汽或電能再加熱煙氣。因此，垃圾電廠煙氣脫白最重要的考慮因素有：投資運(yùn)營成本和技術(shù)實(shí)用性。

除熱源以外，垃圾發(fā)電煙氣脫白方案主要受煙氣凈化工藝的影響。下面將對(duì)比介紹煙氣凈化工藝及配套煙氣脫白的工藝技術(shù)路線。

2 垃圾發(fā)電行業(yè)煙氣凈化工藝及煙氣脫白技術(shù)方案

2.1 ? ?常規(guī)煙氣凈化工藝

為滿足現(xiàn)行的《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18485—2014）要求，垃圾發(fā)電煙氣凈化的常規(guī)工藝為“SNCR（爐內(nèi)脫硝）+半干法脫酸+干法脫酸+活性炭吸附+布袋除塵器除塵”。余熱鍋爐出口的煙氣（約190 ℃）進(jìn)入半干反應(yīng)塔，進(jìn)行第一步脫酸處理。消石灰通過制漿系統(tǒng)制成石灰漿，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)霧化器與冷卻水一同噴射在反應(yīng)塔內(nèi)。進(jìn)入反應(yīng)塔的煙氣與高度霧化的石灰漿液接觸，釋放熱量使水組分蒸發(fā)降低煙溫，部分反應(yīng)產(chǎn)生的飛灰（固相）與未反應(yīng)的石灰在反應(yīng)塔底部排除，大部分飛灰與煙氣一起進(jìn)入布袋除塵器排除。在半干反應(yīng)塔和布袋除塵器之間的煙道內(nèi)分別設(shè)置活性碳噴射系統(tǒng)及干粉（消石灰或氫氧化鈉）噴射系統(tǒng)。活性碳用于吸附重金屬、二噁英、呋喃、TOC等。噴入的消石灰干粉與煙氣充分混合可輔助除去煙氣中的酸性氣體，未反應(yīng)的物料在除塵器內(nèi)繼續(xù)與污染物進(jìn)行反應(yīng)。煙氣進(jìn)入袋式除塵器，前段工藝的反應(yīng)產(chǎn)物（氯化鈣、亞硫酸鈣、硫酸鈣等）與吸附污染物的活性炭及煙塵在通過濾袋時(shí)被分離出來。煙氣離開布袋除塵器后，通過引風(fēng)機(jī)增壓送至煙囪排入大氣，煙囪出口排放溫度為130～150 ℃[3]。

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過常規(guī)煙氣凈化工藝處理后的煙氣，水蒸氣含量和含塵量處于一個(gè)較低的水平，煙氣溫度處于較高水平，對(duì)白煙的產(chǎn)生作用有限，正常項(xiàng)目冬季或陰雨天氣會(huì)有可見的白煙，但視覺上的影響并不明顯。因此，新建及改造工程中不用考慮半干法+干法工藝對(duì)白煙產(chǎn)生的影響，不必設(shè)置煙氣脫白裝置。但是如果地方標(biāo)準(zhǔn)或環(huán)保部門對(duì)白煙有特殊要求需要脫白，那么從工藝和經(jīng)濟(jì)角度考慮可選擇進(jìn)一步提高煙氣溫度和降低含塵度。由于目前運(yùn)行的項(xiàng)目含塵度都能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，且增加過濾面積在改造中的難度較大，所以提高煙氣溫度是最可行的方式。

在布袋除塵器后端增加一套SGH（蒸汽-煙氣換熱器）或電加熱器是提高煙氣溫度最可行的辦法。（1）電加熱：采用電加熱方法將空氣提高至所需求的溫度，再將熱空氣送入煙道中與煙氣混合，提升煙溫。其主要設(shè)備為風(fēng)道式電加熱器，功率較大，具體根據(jù)加熱器進(jìn)出口煙溫確定。電加熱工藝的缺點(diǎn)是耗電量太大，大幅度提高了廠用電率，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，占地較小。（2）蒸汽加熱：布袋除塵器出口的煙氣直接利用SGH（蒸汽-煙氣換熱器），提升煙溫至所需溫度。SGH的缺點(diǎn)是設(shè)備較復(fù)雜，占地較大，優(yōu)點(diǎn)是可利用部分低品質(zhì)蒸汽。

2.2 ? ?帶濕法脫酸系統(tǒng)的煙氣凈化工藝

為滿足越來越高的地方環(huán)保要求，部分項(xiàng)目使用了濕法脫酸工藝及SCR（選擇性催化還原技術(shù)）脫硝工藝，布袋除塵器出口的煙氣再進(jìn)入SCR反應(yīng)器和濕法反應(yīng)器中進(jìn)行脫硝和脫酸，然后排入大氣。完整工藝為SNCR（爐內(nèi)脫硝）+半干法脫酸+干法脫酸+活性炭吸附+布袋除塵器除塵+濕法脫酸+SCR脫硝。根據(jù)環(huán)保要求的不同，有的項(xiàng)目只增加了濕法工藝，多數(shù)項(xiàng)目在增加濕法的同時(shí)也增加了SCR脫硝系統(tǒng)，濕法工藝和SCR工藝的前后順序會(huì)有變化[4]。

濕法工藝對(duì)煙氣含水量的影響巨大，也是垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣脫白的主要研究對(duì)象。濕法處理系統(tǒng)出口排放溫度約60 ℃，煙氣濕度大，直接排到大氣極易產(chǎn)生白煙。部分項(xiàng)目使用煙氣直接加熱方案，采用“GGH（煙氣-煙氣換熱器）+SGH（蒸汽-煙氣換熱器）工藝”來提高煙氣溫度，出口煙氣可先用GGH（煙氣-煙氣換熱器）與濕法處理系統(tǒng)入口高溫?zé)煔鈸Q熱，提高煙氣溫度，然后再通過SGH（蒸汽-煙氣換熱器）和蒸汽換熱進(jìn)一步提升煙氣溫度。但從本質(zhì)上來講，該方法只提高了煙氣溫度，并未減少煙氣中的水分，濕度依然較大，因此需要提升至更高的溫度來減少白煙產(chǎn)生。為此，部分項(xiàng)目使用了先冷凝再加熱技術(shù)，在濕法處理系統(tǒng)出口設(shè)置換熱器，繼續(xù)降低煙氣溫度至45 ℃左右，在此過程中大量冷凝水析出，煙氣中含水率大幅度降低，然后再通過“GGH（煙氣-煙氣換熱器）+SGH（蒸汽-煙氣換熱器）工藝”提高煙氣溫度，這樣可以大幅度減少白煙的產(chǎn)生。此系統(tǒng)在解決白煙產(chǎn)生的問題上有較好的效果，但缺點(diǎn)是設(shè)備較復(fù)雜，占地面積較大，對(duì)空間高度的要求比較高，且由于使用人為降溫和人為升溫的方式，人力成本太高，同時(shí)由于煙道較為復(fù)雜，阻力較大，也大大增加了引風(fēng)機(jī)的耗電量。

3 結(jié)語

本文參考火電領(lǐng)域在煙氣脫白經(jīng)驗(yàn)，從經(jīng)濟(jì)、可靠的角度出發(fā)，針對(duì)垃圾焚燒發(fā)電領(lǐng)域的煙氣脫白提出了兩種技術(shù)框架設(shè)計(jì)思路：一是針對(duì)白煙視覺觀感不太嚴(yán)重，實(shí)際污染物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目，建議不設(shè)置脫白設(shè)施（主要針對(duì)使用半干法+干法脫酸工藝的項(xiàng)目）。二是針對(duì)白煙視覺觀感嚴(yán)重，實(shí)際污染物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目，可以增加煙氣再加熱或冷凝再加熱等設(shè)施，利用電廠產(chǎn)生的低品質(zhì)蒸汽或較少電能，采用成熟技術(shù)或新技術(shù)協(xié)同治理的技術(shù)路線（主要針對(duì)使用濕法脫酸的項(xiàng)目），在考慮了經(jīng)濟(jì)投資、運(yùn)行費(fèi)用的基礎(chǔ)上，最大限度地減少白煙排放。

本文針對(duì)垃圾焚燒發(fā)電領(lǐng)域的煙氣脫白需求提出了以上建議，以減少設(shè)計(jì)及改造風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)煙氣脫白系統(tǒng)在垃圾發(fā)電廠的有效應(yīng)用，對(duì)垃圾發(fā)電廠煙氣脫白工程的實(shí)踐和應(yīng)用具有一定的借鑒作用，對(duì)部分地區(qū)推動(dòng)垃圾發(fā)電煙氣脫白項(xiàng)目的順利開展提供了參考。

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收稿日期：2020-05-06

作者簡介：焦小雨（1991—），男，河南周口人，助理工程師，從事垃圾焚燒發(fā)電領(lǐng)域煙氣凈化方面的研究工作。