生活垃圾焚燒煙氣凈化處理技術探討

孫晶晶(廈門市環境能源投資發展有限公司，福建 廈門 361000)

0 引言

隨著城市化進程的不斷推進以及人民的生活水平不斷提高，人們在日常生活中產生的垃圾量日益增加，由此導致的環境污染問題逐漸加劇[1]。垃圾焚燒能夠實現垃圾減容、減量和資源循環利用，處理速度快，有效降低環境污染，節約土地資源[2]，實現了經濟效益與生態效益的雙贏，因此成為國內主流的垃圾處理技術。

1 生活垃圾焚燒煙氣凈化處理的重要性

我國現代化建設進程正在逐步推進，新世紀以來，城市人口增加迅速，城市生活垃圾的總量也不斷增加。據相關數據顯示[3]，我國每年城市垃圾清運量已高達4億噸，垃圾處理問題已成為制約我國城市和諧發展的關鍵問題。就目前而言，我國的垃圾處理主要采用填埋或焚燒兩種方式，這種方式盡管能夠暫時減緩垃圾處理任務量，實際上使得許多1/4的城市土地被垃圾包圍，十分不利于城市民眾的身體健康。垃圾焚燒不僅能夠有效實現垃圾減容、減量，還能夠產生電力能源，這使得生活垃圾焚燒成為了生活垃圾處理的新趨勢[4]。然而焚燒的最大問題在于可能給城市環境帶來嚴重影響，惡劣的空氣條件可能對城市民眾的身體健康造成威脅，這使得煙氣凈化成為了一項關鍵工作內容。為了降低垃圾焚燒對城市空氣的污染，同時避免“鄰避效益”，國家、省、市相關部門有必要對城市垃圾焚燒廠的垃圾凈化處理技術進行嚴格檢查，確保垃圾凈化處理無害化、符合相關排放標準。

2 不同種類煙氣污染物的控制與凈化工藝

2.1 酸性氣體凈化

生活垃圾焚燒廠的煙氣脫酸技術主要為干法、半干法和濕法三種。

(1)干法：干法凈化采用堿性的固態吸收劑與煙氣相交融，維持一定湍流度，進而中和煙氣中的酸性氣體。這種凈化技術具有操作簡單、維護簡便、設備成本低、運行費用低和反應產物易清理等優點。但是該技術消耗藥劑量大、反應速度慢、脫酸效率比濕法及半干法低很多，故在現有的生活垃圾焚燒廠很少單獨使用，基本將其布置在半干法工藝后面作為補充，對于提高酸性污染物的去除效率具有重要作用。

(2)半干法：半干法是干法與濕法優勢結合的產物，吸收劑在液態與酸性氣體反應，在干狀態下處理反應產物，具有凈化率高、操作簡便的優勢，但該方法對于技術操作要求較高。半干法通過延長煙氣停留時間，充分發生化學反應，提高清污效率，且產物為固態，易清理。

(3)濕法：濕法技術需在吸收塔內加入堿性吸附劑，使之與煙氣內的酸性污染物發生反應，降低氣體的污染程度[3]。濕法脫酸技術成熟、運行可靠、凈化效率高，但會產生大量的洗滌污水，且處理后煙氣溫度偏低，需要增加污水處理系統和煙氣再加熱系統，導致工藝流程復雜化、投資及運行維護費用高。因此，這一技術在現有的生活垃圾焚燒廠應用廣泛性不高，但隨著環保標準的提升以及SCR系統的使用，濕法工藝的重要性將更加凸顯。

2.2 煙氣脫銷技術

垃圾焚燒煙氣中NOx控制技術，主要分為燃燒過程控制和燃燒后控制[3]。燃燒過程控制主要從風量、氧量和爐膛溫度等方面控制NOx的生產，包括低NOx燃燒控制技術、煙氣再循環技術等；燃燒后控制主要是通過尿素或氨等帶氨基的還原劑把NOx轉化成氮氣和水，包括選擇性非催化還原技術(SNCR)、選擇性催化還原技術(SCR)等。

2.3 顆粒污染物凈化

袋式除塵器除了能截留煙氣中的顆粒物外，濾袋上的“濾餅”在煙氣通過時，未反應完全的干粉可再次與酸性氣體反應、吸附重金屬與二噁英，起到二次去除污染物的作用。該設備具有穩定、強力的特點，能夠有效除塵，且其操作較為簡便，能夠采取自動化管控的方式，因此獲得了更加廣泛的運用。

2.4 重金屬及二噁英去除

生活垃圾焚燒產生的煙氣中，重金屬顆粒種類較多，同時含有微量二噁英，主要依托活性炭噴射系統跟袋式除塵器，將煙氣中的超細粉塵、重金屬物質和二噁英一同吸附下來。活性炭+布袋工藝對汞、鎘、鉛的去除率可達90%，使得煙氣中的重金屬濃度符合國家規定的排放標準。

3 煙氣凈化處理技術的應用及發展

3.1 煙氣凈化工藝的發展歷程

第一階段：干法脫酸+靜電除塵工藝，如清水河垃圾焚燒廠等；第二階段：半干法+干法+活性炭+袋式除塵工藝，如江橋垃圾焚燒廠等；第三階段：SNCR+半干法+干法+活性炭+袋式除塵工藝，為目前執行國標的焚燒廠的主流工藝；

近幾年發展趨勢：(1)SNCR+半干法+干法+活性炭+袋式除塵+SCR工藝，如江南垃圾焚燒廠，青島二期項目等；(2)SNCR+干法+活性炭+袋式除塵+濕法+GGH工藝，如老港垃圾焚燒廠等；(3)SNCR+半干法+干法+活性炭+袋式除塵+SCR+濕法+GGH工藝，如光大九峰電廠、寧波鄞州垃圾焚燒廠等；(4)SNCR+半干法+干法+活性炭+袋式除塵+濕法+GGH+SGH+SCR工藝，如杭州臨江垃圾焚燒廠、廈門東部二期焚燒廠等。

3.2 煙氣凈化主流工藝改造建議

近年來，各地環保政策都在收緊，垃圾焚燒電廠紛紛開展技術改造，且主要以降低NOx指標為主要目的。基于煙氣凈化主流工藝的提標改造建議如下：

(1)增加煙氣再循環風工藝。煙氣再循環技術是將尾部煙氣回抽部分替代二次風供入爐膛相應部位，這樣做的優點是有效降低了該區域的溫度和氧氣濃度，能有效抑制NOx的生產。

優點：設備簡單，減少排煙量，提高熱效率。

缺點：會降低爐膛溫度，造成燃燒不完全，適合垃圾熱值高的焚燒爐。

(2)增加高分子脫銷工藝。高分子脫銷工藝是利用氣力輸送裝置將高分子脫銷劑(粉末或顆粒)噴入爐膛800～900℃區域，使氨基和高分子的化學鍵斷裂生成NH2-，釋放大量的氨基自由基，氨基與NOx反應，達到脫銷的目的。該工藝可作為SNCR的補充工藝使用。

優點：工藝系統簡單，改造時間短，藥劑運輸、儲存安全方便，脫銷效率高。

缺點：運行過程易堵塞；氨逃逸較高，技術不夠成熟、穩定；市售藥劑質量參差不齊，效果差別大。

(3)增加SCR工藝。SCR是在催化劑的作用下，在170～450℃溫度區間內，還原劑將煙氣中的NOx轉化為N2和H2O。

優點：SCR脫銷技術是目前脫硝效率最高、技術最為成熟、運行最為可靠的一種煙氣脫銷工藝。

缺點：改造時間長，占地面積大、投資成本高、運營成本大、經濟性較差。

三種改造工藝情況對比如表1所示。

表1 三種改造工藝情況對比表

以上三種工藝各有所長，選擇何種改造工藝取決于各地市的煙氣排放標準、焚燒廠可承受的投資及運營成本、廠部預留面積等因素。

3.3 未來主流煙氣處理工藝探討

隨著生態文明建設的進一步推進，各地環保部門為了改善環境狀況，相繼出臺比國標更為嚴格的標準，監管也日趨常態化、嚴格化，國家也出臺相應文件將環保達標與可再生能源電價補貼掛鉤，促使煙氣凈化技術升級。

考慮到運行可靠性、操作靈活性等因素，建議新建、擬建電廠采用“SNCR+半干法+干法+活性炭+袋式除塵工藝+濕法+SCR”或者“SNCR+半干法+干法+活性炭+袋式除塵工藝+SCR+濕法”的組合凈化處理工藝，這樣既能滿足當前環保排放指標的要求，也能滿足今后相當長的時間內的環保超低排放升級的要求，還能保證在異常工況下，有備用系統能運行。

上述兩種工藝，選擇濕法在前還是SCR在前，主要由各地的政策及擬定的催化劑溫度來決定。兩者優缺點比較如下：

(1)SCR前置對運行管理要求比較高，一是需特別注意前端脫硫系統的效果，SO2要控制的盡量低，避免催化劑出現硫氨中毒；二是要特別注意粉塵的控制，嚴防濾袋破損：粉塵中含有的重金屬和堿金屬對催化劑的影響是非常致命的，會大大縮短催化劑的使用壽命。

SCR前置的優點：前段SNCR出來的逃逸氨，可以進入SCR進一步脫除，SCR出來的逃逸氨，可以經過濕法洗滌去除，氨逃逸控制比較好。

(2)濕法前置對運行管理要求相對寬松，一是如果前端脫酸系統運行效果不理想，濕法會進一步脫除酸性氣體，保證脫酸效果；二是如果濾袋出現破損，濕法能起到洗滌粉塵的作用，對后端催化劑的穩定運行非常有利。

濕法前置的缺點：如果前端噴氨量過大，會造成廢水中含有銨鹽結晶，較難處理，因此需特別注意前端氨逃逸的控制。

4 結語

綜上所述，在生活垃圾焚燒煙氣處理過程中，相關技術人員不僅需掌握優秀的傳統技術，還應積極提煉、改進傳統技術，根據煙氣處理實際效果不斷優化技術方案，提高煙氣凈化水平，確保所煙氣排放滿足現代化環境需求，為我國的綠色環保事業貢獻力量。