垃圾焚燒電廠超低排放煙氣處理技術(shù)

張譯中 林會(huì)昌 孟素麗 王麗平

摘要：目前我國(guó)對(duì)垃圾處理采取的主要方式為垃圾填埋和垃圾焚燒，其中垃圾焚燒所占的比重在逐年增加，但是垃圾焚燒會(huì)產(chǎn)生NOx、SOx、HCl、HF、重金屬、粉塵、二噁英等污染物，需要采取煙氣處理措施，確保達(dá)標(biāo)排放。隨著污染物排放指標(biāo)的日趨嚴(yán)格，“選擇性非催化還原（SNCR）+半干法+干法+活性炭噴射+布袋除塵+濕法+選擇性催化還原（SCR）”即兩級(jí)脫硝+三級(jí)脫酸超低排放煙氣處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒;超低排放;煙氣處理

1、煙氣污染物排放及控制標(biāo)準(zhǔn)

目前垃圾焚燒電廠執(zhí)行的最新排放標(biāo)準(zhǔn)為GB18485—2014，其中對(duì)顆粒物、酸性氣體，二噁英的排放要求分別控制在20mg/m3、250mg/m3、50mg/m3、80mg/m3、0.1ngTEQ/m3以內(nèi)。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保整治力度的大力加強(qiáng)，上海、深圳、海南出臺(tái)的排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，對(duì)顆粒物、NOx、HCl、SO2、二噁英的排放要求分別控制在8mg/m3，80mg/m3，8mg/m3，30mg/m3，0.05ngTEQ/m3以內(nèi)。由此可見，垃圾焚燒電廠超低排放勢(shì)在必行。

2、脫酸系統(tǒng)應(yīng)用研究

2.1半干法脫酸系統(tǒng)

2.1.1噴漿流量對(duì)SO2和洗煙廢水的影響

半干法脫酸是將石灰漿液通過霧化器霧化成約20～50μm的小液滴，然后與煙氣中的酸性氣體發(fā)生中和反應(yīng)，進(jìn)而脫除酸性氣體，石灰漿流量與霧化器的霧化效果有一定的關(guān)系。在不同負(fù)荷下，隨著噴漿流量的增加，反應(yīng)塔出口SO2的排放質(zhì)量濃度是逐漸降低的，同時(shí)，隨著噴漿流量的增加，反應(yīng)塔出口SO2排放質(zhì)量濃度降幅逐漸放緩，表明存在一個(gè)最佳石灰漿流量噴射區(qū)間。另外，本研究對(duì)象的額定負(fù)荷為63t/h，高負(fù)荷時(shí)，所需噴漿流量相對(duì)較大。

洗煙廢水電導(dǎo)率達(dá)到20ms/cm時(shí)就要排出濕法塔，通過分析洗煙廢水達(dá)到20ms/cm的累積時(shí)間以此推斷洗煙廢水的產(chǎn)生速率，累積時(shí)間越長(zhǎng)，廢水產(chǎn)生速率越慢。隨著噴漿流量的增加，電導(dǎo)率低于20ms/cm時(shí)的累積時(shí)間在逐漸增加，并且噴漿流量由3m3/h提高至3.5m3/h時(shí)，累積時(shí)間增幅較大，當(dāng)噴漿量由3.5m3/h提高至4m3/h時(shí)，累積時(shí)間增幅較小，結(jié)合噴漿流量對(duì)反應(yīng)塔出口SO2排放質(zhì)量濃度的影響，建議噴漿流量控制在3.5～4m3/h之間。

2.1.2反應(yīng)塔煙溫對(duì)SO2的影響

在不同噴漿流量下，隨著反應(yīng)塔煙溫的升高，反應(yīng)塔出口SO2的質(zhì)量濃度是逐漸增加的，并且在155～165℃之間，反應(yīng)塔出口SO2質(zhì)量濃度隨煙溫的升高增幅較慢，說明脫酸效率較高，而在165～175℃之間，反應(yīng)塔出口SO2質(zhì)量濃度隨煙溫的升高增幅較快，說明脫酸效率逐漸降低。究其原因是由于酸性氣體SO2、HCL等與Ca（OH）2的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高不利于中和反應(yīng)的進(jìn)行。

另外，反應(yīng)塔煙溫過高或者過低對(duì)后續(xù)布袋除塵系統(tǒng)和濕法脫酸系統(tǒng)都有一定的影響。反應(yīng)塔煙溫越低，進(jìn)入布袋除塵器的煙溫也就越低，有可能造成布袋黏糊。反應(yīng)塔煙溫越高，經(jīng)布袋除塵器后進(jìn)入濕法脫酸系統(tǒng)的煙溫也就越高，煙溫過高影響濕法脫酸效率和廢水的產(chǎn)生量。因此根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，建議反應(yīng)塔煙溫控制在160～165℃之間。

2.2濕法脫酸系統(tǒng)

2.2.1NaOH質(zhì)量濃度對(duì)濕法脫酸系統(tǒng)的影響

濕法脫酸系統(tǒng)采用NaOH溶液作為脫酸劑，煙氣中的酸性氣體與噴入濕法塔內(nèi)的NaOH溶液進(jìn)行反應(yīng)，NaOH溶液質(zhì)量濃度的不同會(huì)對(duì)洗煙廢水的產(chǎn)生量產(chǎn)生影響。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，濕法脫酸系統(tǒng)NaOH質(zhì)量濃度由10%降至8%時(shí)，洗煙廢水的產(chǎn)生量降低了21.84m3，分析其原因是由于NaOH質(zhì)量濃度的降低提高了循環(huán)液的環(huán)倍率，延長(zhǎng)了達(dá)到洗煙廢水電導(dǎo)率的排放時(shí)間。

2.2.2pH值對(duì)濕法脫酸系統(tǒng)的影響

隨著pH值的逐漸升高，電導(dǎo)率低于20ms/cm時(shí)的累積時(shí)間在逐漸降低，這是由于pH值的升高，提高了循環(huán)液中的NaOH質(zhì)量濃度，進(jìn)而使得與煙氣中酸性氣體反應(yīng)的更加充分，縮短了洗煙廢水達(dá)到20ms/cm所需的時(shí)間。考慮到pH值設(shè)置過低，致使循環(huán)液呈酸性，可能對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，因此建議將冷卻循環(huán)液的pH值設(shè)置在5.5～6之間。

3、脫硝系統(tǒng)應(yīng)用研究

3.1SNCR噴氨量對(duì)爐膛出口NOX質(zhì)量濃度的影響

爐內(nèi)SNCR脫硝主要是通過向爐內(nèi)噴射氨水來(lái)降低爐膛出口NOX質(zhì)量濃度，其噴氨量的多少與脫硝效率、氨逃逸都有著直接的聯(lián)系，噴氨量過少達(dá)不到設(shè)計(jì)排放質(zhì)量濃度，噴氨量過多又會(huì)引起氨逃逸增加，會(huì)對(duì)爐內(nèi)水冷壁和后續(xù)換熱設(shè)備及煙道帶來(lái)腐蝕。隨著SNCR噴氨量的增加，爐膛出口NOX的排放質(zhì)量濃度是逐漸下降的，并且噴氨量由60L/h增加至100L/h時(shí)，爐膛出口NOX質(zhì)量濃度降幅大，由169.45mg/m3降至107.50mg/m3，而繼續(xù)加大噴氨量至110L/h時(shí)，爐膛出口的NOX質(zhì)量濃度變化平緩，并且有升高的趨勢(shì)，可能是由于氨水噴入過量，發(fā)生副反應(yīng)，生成NOX。試驗(yàn)期間測(cè)得爐膛出口NOX的原始質(zhì)量濃度約為260mg/m3，由此計(jì)算得到不同SNCR噴氨量下的脫硝效率。隨著SNCR噴氨量的增加，脫硝效率是逐漸增加的，噴氨總量60L/h增加至100L/h時(shí)，脫硝效率由34.83%增加至58.65%，而繼續(xù)加大噴氨量至110L/h時(shí)，脫硝效率變化平緩，有降低的趨勢(shì)。通過分析SNCR噴氨量變化對(duì)爐膛出口NOX排放質(zhì)量濃度和脫硝效率的影響，同時(shí)考慮到氨水噴入過多會(huì)產(chǎn)生氨逃逸及副反應(yīng)，建議SNCR噴氨量控制在70～100L/h之間。

3.2煙溫對(duì)SCR脫硝系統(tǒng)的影響

根據(jù)低溫催化劑的性能，催化劑可以在最低煙溫下開始反應(yīng)，然后隨著煙溫的升高，脫硝效率會(huì)逐步升高，直到最大脫硝效率。由于SCR反應(yīng)溫度與飽和蒸汽的抽汽量有關(guān)，SCR反應(yīng)溫度越高，抽汽量則越大，進(jìn)而會(huì)影響垃圾焚燒發(fā)電量。隨著SCR入口煙溫的升高，SCR出口NOX質(zhì)量濃度逐漸降低，表明脫硝效率是逐漸增加的。SCR入口煙溫從172℃增加至175℃時(shí)，SCR噴氨量基本維持不變，但SCR出口NOX質(zhì)量濃度逐漸降低;SCR入口煙溫從175℃增加至181℃時(shí)，雖然NOX質(zhì)量濃度顯著下降，但噴氨量、氨逃逸及蒸汽的抽汽量也隨之增大，考慮到SCR入口煙溫在172～175℃之間已滿足排放要求，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，建議SCR入口煙溫控制在172～175℃之間。

4、結(jié)語(yǔ)

（1）噴漿流量和反應(yīng)塔煙溫是影響半干法脫酸系統(tǒng)的2個(gè)重要因素，考慮到物料消耗、脫酸效率以及半干法脫酸對(duì)后續(xù)設(shè)備的影響，建議噴漿流量控制在3.5～4m3/h之間，反應(yīng)塔煙溫控制在160～165℃之間較為適宜。（2）NaOH質(zhì)量濃度和循環(huán)液pH值是影響濕法脫酸系統(tǒng)的2個(gè)重要因素，試驗(yàn)結(jié)果表明，洗煙廢水的產(chǎn)生量隨著NaOH質(zhì)量濃度的降低而減少，因此可以適當(dāng)降低NaOH質(zhì)量濃度。同時(shí)，pH值過低會(huì)對(duì)設(shè)備帶來(lái)腐蝕，pH值過高影響脫酸效率，建議pH值控制在5.5～6較為適宜。（3）SNCR脫硝系統(tǒng)脫硝效率隨著噴氨量呈現(xiàn)先升高后平緩降低的趨勢(shì)，這與氨水噴入過多，可能發(fā)生副反應(yīng)有關(guān)。另外，氨水噴入過量會(huì)產(chǎn)生氨逃逸，對(duì)水冷壁，后續(xù)設(shè)備及煙道帶來(lái)腐蝕，建議將SNCR噴氨量控制在70～100L/h之間較為適宜。（4）SCR脫硝系統(tǒng)的脫硝效率與反應(yīng)煙溫呈現(xiàn)正相關(guān)的趨勢(shì)，但反應(yīng)煙溫與抽汽量有關(guān)，考慮運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，在滿足NOX排放要求下，建議SCR反應(yīng)煙溫控制在172～175℃之間較為適宜。

參考文獻(xiàn)：

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