垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣污染控制及防治對策

蘇 雷 羅培鐘 袁 佳

大連深能環(huán)保有限公司 遼寧大連 116000

近些年來，垃圾焚燒發(fā)電作為目前一種新型技術(shù)形態(tài)，獲得了長足發(fā)展，發(fā)電裝機容量逐步增加。數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)垃圾焚燒發(fā)電裝機容量從2016年的549萬千瓦增加到2020年的1533萬千瓦，發(fā)電裝機容量復(fù)合增長率29.27%。垃圾焚燒發(fā)電體系的逐步健全與完善，在豐富我國現(xiàn)有電力生產(chǎn)體系的同時，發(fā)電過程中產(chǎn)生的煙氣誘發(fā)較高的污染風(fēng)險[1]。基于清潔化、生態(tài)化發(fā)展要求，技術(shù)團隊以及電力企業(yè)需要從技術(shù)層面、管理層面采取復(fù)合化手段，做好電廠煙氣污染控制與防治系列工作。

1 垃圾焚燒發(fā)電廠技術(shù)構(gòu)成與煙氣成分概述

對垃圾焚燒發(fā)電廠技術(shù)構(gòu)成與煙氣主要成分開展全面梳理，有助于企業(yè)相關(guān)部門形成完整的工作認知，建立起垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)應(yīng)用與煙氣防治之間的邏輯關(guān)系，為后續(xù)煙氣污染防治主體思路的明確奠定堅實基礎(chǔ)。

1.1 垃圾焚燒發(fā)電廠主要技術(shù)構(gòu)成

垃圾焚燒發(fā)電作為新型發(fā)電形態(tài)，其較好地滿足了新發(fā)展理念對于電力行業(yè)的發(fā)展要求，實現(xiàn)了資源重復(fù)利用。隨著相關(guān)技術(shù)日益成熟，垃圾倉、爐排結(jié)構(gòu)、通風(fēng)系統(tǒng)、排灰系統(tǒng)以及煙氣處理系統(tǒng)有序使用，逐步形成一整套完善的垃圾焚燒發(fā)電工藝流程[2]。即生活垃圾由專門車輛運輸?shù)桨l(fā)電廠，經(jīng)過卸載、發(fā)酵后，注入焚燒設(shè)備，生活垃圾在850℃的高溫環(huán)境下快速分解，產(chǎn)生大量有害氣體，并且形成高溫?zé)煔猓闷浼訜釥t水，產(chǎn)生過熱蒸汽，完成發(fā)電任務(wù)。垃圾焚燒發(fā)電廠技術(shù)流程的健全與完善，使得垃圾焚燒發(fā)電效能穩(wěn)步提升，很大程度上滿足了現(xiàn)階段電力資源產(chǎn)生訴求。

1.2 垃圾焚燒發(fā)電煙氣主體成分分析

2 垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣污染防控主體思路

在垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣污染防控環(huán)節(jié)，考慮到總體防治效果，工作人員需要認真梳理好煙氣污染防治主體思路，明確煙氣污染防治要點，理順工作流程，實現(xiàn)技術(shù)資源與管理要素的綜合化應(yīng)用。

2.1 發(fā)掘煙氣污染防控技術(shù)優(yōu)勢

2.2 健全煙氣污染防控管理體系

3 垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣污染防控基本策略

垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣污染防治涉及不同領(lǐng)域，涵蓋多項內(nèi)容，實際防治環(huán)節(jié)應(yīng)當遵循技術(shù)規(guī)律，按照框定的煙氣污染防控主體思路，采取系列技術(shù)舉措，實現(xiàn)煙氣污染物針對性防治，確保煙氣排放達到規(guī)定標準。

3.1 垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣凈化技術(shù)的實現(xiàn)路徑

3.1.1 有效抑制煙氣污染物的產(chǎn)生

基于燃燒工藝、燃燒設(shè)備與煙氣污染物之間的關(guān)聯(lián)性，在凈化技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，應(yīng)當著眼于燃燒設(shè)備，靈活配備相應(yīng)的凈化模塊，以期兼顧發(fā)電效能與凈化效果。現(xiàn)階段國內(nèi)主流的垃圾焚燒爐主要包括機械爐排爐與循環(huán)流化床鍋爐兩大類，其中機械爐排爐技術(shù)成熟，燃燒效率較高，垃圾減容明顯，適合大中型城市的實用性。但是這種鍋爐設(shè)備早期投資較大，爐溫波動明顯，難以完全分解垃圾焚燒產(chǎn)生的各類煙氣污染物，因此在運行環(huán)節(jié)配備了煙氣凈化設(shè)備[5]。流化床鍋爐對于垃圾的適應(yīng)性較強，負荷調(diào)節(jié)范圍較大，傳熱性能較好，但是流化床鍋爐對于焚燒垃圾要求較高，往往需要工作人員對垃圾開展預(yù)處理，并且需要添加輔助燃料，推高了使用成本。針對燃燒設(shè)備，發(fā)電廠可以引入控制型鍋爐，通過改進焚燒爐結(jié)構(gòu)，增加一次風(fēng)溫度等方式，提升垃圾焚燒的充分程度，從而減少煙氣污染產(chǎn)生。

3.1.2 全面構(gòu)建煙氣凈化體系

3.2 垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣污染防控的管理方法

為持續(xù)提升垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣污染防控水平，管控整體煙氣污染防控成本，減少煙氣污染防控工作壓力，發(fā)電企業(yè)應(yīng)當充分發(fā)揮自身主觀能動性，從制度建設(shè)、人員配置等角度出發(fā)，加強煙氣污染防控管理效能，通過管理要素參與降低煙氣污染等級。具體來看，發(fā)電廠管理者以及決策者，需要遵循煙氣污染防控管理思路，吸收借鑒過往有益經(jīng)驗，進行垃圾焚燒發(fā)電運行制度體系建設(shè)，對焚燒垃圾分類、篩選等流程劃定管理標準，確保焚燒垃圾低位熱值達標，阻斷煙氣污染物產(chǎn)生路徑。同時根據(jù)垃圾焚燒發(fā)電煙氣凈化設(shè)備構(gòu)成設(shè)定檢修方案，組織人員根據(jù)檢修方案定期查看凈化設(shè)備運行狀態(tài)，并根據(jù)運行狀態(tài)，做好煙氣凈化設(shè)備維護保養(yǎng)工作，確保煙氣凈化裝置始終處于良性狀態(tài)，提升煙氣凈化效能。

垃圾焚燒發(fā)電作為重大基礎(chǔ)設(shè)施，涉及區(qū)域民生，在煙氣污染防控中，工作人員需要加強與相關(guān)政府部門的協(xié)作力度，采取內(nèi)部管理+外部監(jiān)管的“雙元”方式，堵塞垃圾焚燒發(fā)電煙氣污染管理漏洞，確保發(fā)電企業(yè)對于突發(fā)情況可以快速響應(yīng)，有序處理。考慮到垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染物防控的重要性，發(fā)電廠需要配齊管理人員，采取定性培養(yǎng)、定期培訓(xùn)、考核激勵等舉措，打造一支專業(yè)化的煙氣污染防控管理隊伍，通過專業(yè)管理人員全程參與，可以最大程度發(fā)揮管理優(yōu)勢，確保垃圾焚燒煙氣凈化各項任務(wù)得到全面落實。

3.3 健全垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣除塵技術(shù)方案

結(jié)合以往經(jīng)驗，垃圾燃燒發(fā)電廠在運行過程中，煙氣中會形成大量的固體顆粒，為應(yīng)對這種局面，實現(xiàn)煙氣內(nèi)固體顆粒物有效防治，減少顆粒物產(chǎn)生的環(huán)境危害。固體顆粒處置環(huán)節(jié)，技術(shù)人員應(yīng)當有序做好煙氣除塵技術(shù)應(yīng)用，為確保除塵技術(shù)效果，應(yīng)當綜合考量垃圾焚燒特點，綜合顆粒特性，在厘清環(huán)保政策要求、燃煤性質(zhì)、飛灰性質(zhì)、現(xiàn)場條件等各類條件，定向完成垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣除塵技術(shù)選擇，強化除塵工作效能。以現(xiàn)階段較為成熟的電除塵技術(shù)為例，電除塵借助高壓電廠，將煙塵內(nèi)懸浮的粉塵以及顆粒在電荷作用下，形成電極運動，被吸附到電極之上，達到除塵凈化的目的。在實際技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，電除塵技術(shù)應(yīng)當將電極電阻控制在1×104Ω·cm到5×1011Ω·cm區(qū)間范圍內(nèi)，這種特定參數(shù)極大地提升了煙氣除塵技術(shù)對于溫度與壓力等外部環(huán)境適應(yīng)能力，擴大煙塵濃度處理范圍，確保電除塵技術(shù)應(yīng)用效果。濕式電除塵技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，技術(shù)人員需要靈活運用各類技術(shù)設(shè)備，綜合分析粒徑分布、氣流分布等相關(guān)因素，確保設(shè)備運轉(zhuǎn)高效性，實現(xiàn)對顆粒精準化處置。

例如，在實際技術(shù)操作過程中，技術(shù)人員可以使用高頻電源強化能源輸出能力，對于高頻電源使用純直流供電，將二次電壓紋波系數(shù)控制在3%以內(nèi)，同時將工頻電壓提高25%～30%，將電源電流提高到標準電流一倍以上，借助高頻電源合理化應(yīng)用，可以強化電源應(yīng)用效率，完善濕式電除塵技術(shù)體系，使其更好地服務(wù)于垃圾焚燒發(fā)電煙氣中顆粒物處置能力，更好地滿足現(xiàn)階段垃圾焚燒發(fā)電綠化、生態(tài)生產(chǎn)要求，促進煙氣顆粒物凈化能力。

3.4 優(yōu)化垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣脫硫技術(shù)方案

垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣脫硫過程中，根據(jù)脫硫任務(wù)定位，可以利用濕法、干法以及半干法等多元化技術(shù)手段，以持續(xù)提升煙氣脫硫成效，有效降低硫化物產(chǎn)生體量，防范酸性物質(zhì)產(chǎn)生。技術(shù)人員應(yīng)當著眼于實際，有針對性地做好垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)優(yōu)化調(diào)整工作，往往以濕法脫硫作為首選工藝路徑，借助鈣基、鈉基、鎂基等堿性物質(zhì)作為液態(tài)吸收劑，實現(xiàn)對硫元素科學(xué)處置，達到脫硫凈化任務(wù)目標。濕法脫硫技術(shù)還表現(xiàn)出協(xié)同除塵功效，捕捉煙氣中的顆粒物，實現(xiàn)煙氣顆粒超低排放，石灰石—石膏濕法脫硫作為主流的濕法脫硫技術(shù)方案，與其他技術(shù)相比，運用石灰石—石膏濕法脫硫，可操性較強，效果突出，在技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，應(yīng)當設(shè)立吸收系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、吸收劑制備系統(tǒng)、石膏脫水、廢水處理系統(tǒng)、除霧器系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)以及在線監(jiān)測系統(tǒng)，借助體系化脫硫技術(shù)模塊，有效改善石灰石—石膏濕法脫硫技術(shù)成效，將脫硫效率提升到98.5%。

完成上述整體性技術(shù)模塊搭建工作后，以石灰石粉漿液作為吸收劑，快速吸收煙氣內(nèi)的二氧化硫、氯化氫等酸性氣體，初步完成凈化任務(wù)。除了做好上述硬件系統(tǒng)模塊搭建之外，對于入口煙氣溫度、吸收塔運行溫度、煙氣流速、噴淋層數(shù)、石灰石純度等做出整體性把控。入口煙氣溫度應(yīng)當保持在140℃范圍以內(nèi)、吸收塔內(nèi)運行溫度應(yīng)當保持在50～60℃之間，煙氣流速則保持在3～3.5m/s的范圍內(nèi)，石灰石純度應(yīng)當控制在90%以上。

依托脫硫技術(shù)參數(shù)合理化調(diào)控，為后續(xù)垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣污染防治工作有序開展提供方向性引導(dǎo)，實現(xiàn)復(fù)合塔技術(shù)、pH分區(qū)技術(shù)科學(xué)化應(yīng)用。具體來看，復(fù)合塔技術(shù)應(yīng)用過程中，技術(shù)人員在脫硫塔底部漿液池和上部噴淋之間，增設(shè)托盤類等氣液強化創(chuàng)質(zhì)裝置，建立起穩(wěn)定持液層，持續(xù)提升脫硫效率，完成對二氧化硫等硫化物脫出，將二氧化硫排放量控制在標準范圍之內(nèi)。在做好技術(shù)工作之外，還可以借助協(xié)同捕集煙氣設(shè)備組件，在煙氣凈化體系中增加高效除霧器，實現(xiàn)硫元素與顆粒物協(xié)同脫除，更好地滿足垃圾焚燒過程中硫元素凈化處置。

結(jié)語

垃圾焚燒發(fā)電廠運行過程中產(chǎn)生的煙氣含有大量有害物質(zhì)，對于生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重威脅，為實現(xiàn)電力生產(chǎn)的清潔化與生態(tài)化，最大程度地降低垃圾焚燒發(fā)電產(chǎn)生的污染問題，文章從技術(shù)、管理等多個維度出發(fā)，通過系列防控舉措，構(gòu)建更為高效的煙氣防治模式。