垃圾焚燒煙氣超低排放改造技術探討

毛中建

（廈門佰瑞福環保科技有限公司，福建 廈門361000）

1 引言

當前隨著社會經濟的發展和工業化的進步，人們的生活質量得到了極大的提升，由此也帶來了大量的生產、生活垃圾。而由此相關的焚燒處理也造成了極為嚴重的大氣污染現象。為了貫徹中國節能減排、保護環境的基本國策，實施超低排放成為當前垃圾焚燒行業發展的主要方向，因此對煙氣超低排放改造技術進行探索是十分必要的。

2 垃圾焚燒煙氣處理技術

2.1 垃圾焚燒發電廠煙氣特點

在垃圾焚燒發電廠排放的煙氣中主要含有氮氣、二氧化碳、氧氣以及水蒸氣等無害物質，約占煙氣總容積的99%。但是由于垃圾成分在焚燒時具有不可控性以及燃燒過程的多變性，所以垃圾焚燒產生的煙氣中含有1%的有害污染物質。相比于燃煤煙氣來說，垃圾焚燒產生的煙氣具有自身的特點，如煙氣含濕量較大，高達20%～30%；煙氣中含有害有毒成分，而且還包含了很多微量重金屬；煙氣成分相對復雜，具有NOx、SO2、HCL、HF等酸性氣體；煙氣中還包括有二噁英、呋喃等致癌物質成分；煙氣粉塵的粒徑較細、具有高黏度和強磨琢性以及沖擊性等特性。因此根據垃圾焚燒所產生的煙氣特點，對其處理需要更為先進有效的方法和措施[1]。

2.2 垃圾焚燒發電廠煙氣處理技術類型

當前垃圾焚燒發電廠對其煙氣處理的依據是中國的GB 18485—2014《生活垃圾焚燒污染物控制標準》，主要對煙氣中存在酸性污染物質以及重金屬、飛灰粉塵、二噁英等有機污染物采取相應的控制措施。

所以垃圾焚燒發電廠在處理垃圾煙氣時，通常會采用兩個主要步驟：①將煙氣中存在的酸性污染物進行脫除，主要的工藝方法有干法、半干法、濕法等，這些酸性氣體脫除方法利弊不同，各有優劣，必須要根據垃圾焚燒發電廠的實際情況以及各種因素條件，綜合考慮后才能夠確定使用哪一種工藝手段；②將煙氣中的粉塵進行脫除，最主要的應用方法是利用布袋除塵器，這種工藝方法也是當前最為有效的手段，被垃圾焚燒發電廠廣泛應用。

2.2.1 脫酸處理技術

現階段，人們對日常產生的生活垃圾進行焚燒發電采用的處理技術以脫酸為主，主要的工藝方法是半干法、濕法以及半干法結合濕法脫酸。其中半干法工藝技術具有干法和濕法兩種工藝的優勢，由于氫氧化鈣的活性會隨著環境中的相對濕度增加而增加，因此保持脫酸塔中的相對濕度有利于脫酸效率的提高。但半干法脫酸工藝與干法脫酸技術相比，在脫酸效率上半干法略勝一籌。而與濕法脫酸工藝相比，半干法具有消耗能源少、投資需求少、脫酸設備簡單、無脫酸廢水等優勢，所以在垃圾焚燒發電廠脫酸工藝中主要以半干法為主要技術手段。其中半干法脫酸工藝最常用的方法為旋轉噴霧半干法、循環懸浮式半干法，這兩種技術可以使煙氣在處理后具有超低排放標準，盡可能降低煙氣中的有害污染物含量，同時相比干法、濕法工藝，其具有投資成本低、自身對環境的影響程度小等優點。

2.2.2 脫硝處理工藝

在垃圾焚燒發電廠的煙氣處理系統中，脫硝處理主要針對氮氧化物，一般采用選擇性非催化還原方法以及選擇性催化還原兩種，當前在中國國內的垃圾焚燒發電廠中應用選擇性非催化還原工藝較多，只需將爐膛溫度控制在850～950℃即可，脫硝效率最低達30%、最高為60%，但是選擇性非催化還原工藝也具有鍋爐易發生結垢、水冷壁易腐蝕等弊端。與選擇性非催化還原工藝相比，選擇性催化還原的脫硝效率更高，可以達到80%左右，因此在垃圾焚燒發電廠中將低溫選擇性催化還原反應器布置在脫酸以及布袋除塵工藝之后，可以有效提高脫硝效率。但要注意此時煙氣溫度必須高于酸性氣體露點溫度15℃左右，運行溫度要控制在150～180℃，才能夠有效保障脫硝效果。除此之外也有部分垃圾焚燒發電廠采用兩種脫硝工藝相結合的方式，雖然脫硝效率極高，但也會因煙氣中的重金屬和粉塵造成催化劑性能失效，實際的脫硝效果并不好。

3 垃圾焚燒脫酸工藝分析

垃圾焚燒脫酸工藝按照治理原材料的加入狀態以及副產物的狀態來分，主要有干法、濕法和半干法三種。其中干法即在脫酸過程中所加入的原材料和副產物都是干態物質，在垃圾焚燒中最常見的干法脫酸原材料為熟石灰粉，其副產物是部分與煙氣中所含有的HF、HCL、SO2等酸性氣體發生反應后所產生的干態消石灰混合物；濕法即在脫酸過程中所利用的原材料和副產物都是濕態物質，比如在垃圾焚燒中治理煙氣采用濕法脫酸就會利用濕態的石灰石漿液，產生的副產物是含有大量亞硫酸鈣成份的濕態漿液；半干法即在煙氣治理中使用的脫酸原材料為水溶液或者是漿液，而副產物是干態物質，比如在垃圾焚燒煙氣治理過程中使用濕態的消石灰漿液進行脫酸，得到的副產物即為與干法脫酸形成的副產物一致，都為與煙氣中含有的HF、HCL、SO2酸性氣體反應之后形成的干態消石灰混合物。

4 垃圾焚燒超低排放改造存在的局限性

當前中國的垃圾焚燒發電廠煙氣凈化排放工藝主要是應用半干法脫硫工藝、活性炭噴射、布袋除塵等流程技術，而且根據煙氣中的氮氧化物的排放現狀采用選擇性非催化劑還原脫硝技術，從而保障垃圾焚燒發電廠的煙氣排放符合國家規定的相關標準。但是現階段中國垃圾焚燒超低排放改造仍存在較大的局限性，比如應用濕法脫酸工藝主要是通過堿性溶液吸收酸性氣態污染物，如SO2、HCL等，并且脫酸效率較高，但濕法脫酸工藝會產生大量的廢水，在垃圾焚燒發電廠中配備相應的廢水處理設施設備，會導致脫酸工藝占用廠地面積大、運行成本高、腐蝕、結垢、阻塞作用性強等問題；由于垃圾焚燒過程中煙氣中含有的粉塵量較大，而且煙灰的黏度很高，如果將催化劑布置在省煤器之后長時間運行會引發系統堵塞等問題。另外因為垃圾焚燒所產生的煙氣中氯化氫以及硫氧化物會降低催化劑的活性，所以選擇性催化還原裝置會布置在脫酸和除塵系統之后，采用低溫型催化劑，所以在實際的改造中煙氣濕度會對催化劑的活性產生極大的影響，不利于整個凈化系統的運行。此外在垃圾焚燒發電廠超低煙氣排放改造技術中，為了保障和維持催化劑的活性，要在超過200℃的環境中開展催化反應，為了防止二噁英等有害物質的合成，需將溫度進行不斷下調，可一旦將溫度降低至300℃以下，就會生成氯化銨，催化劑會因此而出現中毒現象，影響系統運行以及煙氣凈化效果。由此當前中國的垃圾焚燒發電廠在超低煙氣改造過程中存在一定的局限性，需要不斷創新脫硫、脫酸以及除塵技術，充分提高煙氣凈化效果。

針對以上現狀，垃圾焚燒煙氣凈化系統在半干法脫酸的主流工藝的基礎上，高溫脫硝和高溫除塵一體化技術也逐漸得到了應用，為解決濕法脫酸和低溫催化脫硝的局限性提供了一個可供選擇的技術路線。

5 結論

綜上所述，隨著當前中國對環保的要求以及煙氣的排放標準越來越高，垃圾焚燒發電廠實施超低煙氣排放改造仍需要進一步展開探討和技術創新。在未來的研究中需要探討如何從源頭上完善垃圾分類、如何提高半干法脫酸工藝效率、如何降解二噁英以及降低催化劑使用成本等，以實現對超低煙氣排放改造技術的應用。