生活垃圾焚燒發電廠全工藝煙氣凈化處理系統探究

李發強

（六安三峰環保發電有限公司，安徽 六安 237000）

引言

在生活垃圾焚燒發電廠運行過程中，煙氣凈化處理系統的重要性不容小覷。垃圾焚燒過程中會產生包括硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、重金屬和二惡英在內的多種有害氣體和顆粒，這些物質若未經適當處理直接排放至大氣中，將對環境和公眾健康構成重大威脅。因此，配備高效的煙氣凈化系統對于確保工廠排放達到嚴格的環境保護標準至關重要。該系統通過有效移除或中和有害成分，確保將垃圾焚燒過程對環境和周邊社區的影響降至最低，其在實現能源生產與廢物減量的需求，以及保持環境保護與公共衛生之間的平衡發揮著關鍵作用。

1 生活垃圾焚燒發電廠全工藝煙氣凈化處理系統的構成

1.1 生活垃圾焚燒發電廠全工藝煙氣凈化處理系統概述

生活垃圾焚燒發電廠的全工藝煙氣凈化處理系統是一套既全面又精密的系統，其主要目的是減輕垃圾焚燒對環境的影響，這個系統分為多個階段，每個階段專門針對在垃圾燃燒過程中釋放的特定污染物進行處理。在整個流程的初始階段，系統首先進行預處理，這一階段的主要任務是去除煙氣中的大顆粒物和異物，并對煙氣進行冷卻，以便于后續處理過程的順利進行。完成預處理后，便進入初級處理階段。在這一階段，系統著重去除硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）等酸性氣體和重金屬，這些污染物對環境和人類健康的影響是顯而易見的。接下來是二級處理系統，其目的是進一步降低污染物的濃度，這一階段特別關注于降低二惡英和呋喃的含量、去除揮發性有機化合物（VOCs）以及吸附汞，這對于確保排放達到環境標準的安全限值非常關鍵。最后一個階段是終極處理系統，在這一階段，系統將過濾和去除剩余的任何顆粒物，以確保排放氣體符合嚴格的空氣質量標準。同時，該系統還包括監測和控制機制，用以持續評估處理流程的效果，并確保排放符合所有規定的標準。通過這些精心設計的階段，全工藝煙氣凈化處理系統在將生活垃圾焚燒轉化為一種環境友好型的垃圾管理和能源生產方法方面起著至關重要的作用。

1.2 組成部分及功能

1.2.1 預處理系統

在垃圾焚燒發電廠中，預處理系統在煙氣凈化的初步階段扮演著關鍵角色，該系統設計精密，旨在實現兩大核心目標：一是去除煙氣中的大顆粒物和異物，二是對煙氣進行冷卻處理，這兩個步驟對于提升后續處理階段的效率和效果具有至關重要的作用。

1.2.1.1 去除大顆粒和異物

預處理系統的首要任務是從煙氣中移除大顆粒和異物，這一步驟對于保護后續凈化階段所用設備免受磨損和損害極為關鍵。此外，去除大顆粒還能顯著提高整個凈化過程的效率，這通常通過一系列機械和物理過程來實現，比如使用旋風分離器和靜電除塵器等設備，這些設備通過產生離心力或靜電荷，將固態顆粒從氣流中有效分離。這種分離不僅保護了設備，也確保了后續凈化過程能以最高效率運行。

1.2.1.2 冷卻煙氣

預處理系統的另一個關鍵功能是冷卻煙氣，從焚燒室排出的煙氣溫度極高，這對后續處理過程構成了挑戰。因此，需要通過冷卻將煙氣溫度降低到適合后續化學處理的水平，這一過程還有助于凝結一些有害化合物，使其更易于去除。系統通常采用熱交換器或冷卻塔來實現煙氣的冷卻，使熱煙氣將其熱量傳遞給冷卻介質（通常是水）。這不僅為煙氣的進一步處理做好了準備，而且通過熱量回收，可以提高整個工廠的能源效率[1]。

1.2.2 初級處理系統

生活垃圾焚燒發電廠的初級處理系統對于降低垃圾處理對環境的負面影響發揮著重要作用。此處理階段特別關注去除酸性氣體、氮氧化物（NOx）以及重金屬，這些均為垃圾焚燒過程中產生的常見且有害的物質。

1.2.2.1 去除酸性氣體（SOx）

在焚燒含硫廢物時會生成硫氧化物（SOx），尤其是二氧化硫（SO2），這些氣體會引發酸雨，對人體健康造成威脅，同時對建筑物和文化古跡產生腐蝕影響。為緩解這些不良后果，一般采用煙氣脫硫（FGD）裝置，該裝置通過洗滌過程，讓煙氣與水和石灰石或其他吸收劑混合，使硫氧化物與吸收劑發生反應，形成無害的鹽類或石膏，這些產物可以安全處理或用于建筑領域[2]。

1.2.2.2 去除氮氧化物（NOx）

廢物在高溫焚燒時會產生氮氧化物，主要包括二氧化氮（NO2）和一氧化氮（NO），這些氣體對于形成煙霧、酸雨和人類呼吸系統疾病有顯著貢獻。去除NOx的常見方法包括選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR）。在SCR過程中，煙氣流過催化劑床，使NOx與氨或尿素發生反應，轉化為氮氣和水。而SNCR則是將氨或尿素直接注入高溫的燃燒室，與NOx發生反應，生成氮氣和水。

1.2.2.3 去除重金屬

在焚燒過程中，汞、鉛、鎘等重金屬可能會揮發，這些重金屬極其有害，能在環境中累積，對人類健康和生態系統構成嚴重威脅。去除這些重金屬的方法包括活性炭注入、使用織物過濾器和濕式洗滌器等。活性炭吸附汞特別有效，織物過濾器能捕獲含其他重金屬的顆粒物，濕式洗滌器則通過液體溶液捕獲這些重金屬。

1.2.3 二級處理系統

生活垃圾焚燒發電廠的二級處理系統是進一步提升凈化過程精細化水平的關鍵環節，主要聚焦于降低二噁英和呋喃的含量、去除揮發性有機化合物（VOC）、吸附汞以及中和酸性氣體，這些過程對于確保排放煙氣滿足嚴格的環境標準極為重要。

1.2.3.1 減少二噁英和呋喃

二噁英和呋喃是在廢物焚燒過程中生成的高度毒性化合物，為了盡可能減少二噁英和呋喃，二級處理系統采納了諸如活性炭注入等先進技術，可有效吸附這些有害化合物[3]。此外，安裝高效的織物過濾器或靜電除塵器能夠幫助捕集這些毒素，一些系統還運用了后燃技術，即重新加熱廢氣以分解二噁英和呋喃。

1.2.3.2 去除揮發性有機化合物（VOCs）

VOCs包括眾多可能導致健康問題和促成煙霧的化學物質。系統一般都是使用再生熱氧化器或催化氧化器去除VOCs，這些設備將煙氣加熱至高溫，分解揮發性有機化合物為二氧化碳和水。

1.2.3.3 吸附汞

汞作為一種有毒的元素，在廢物焚燒過程中可能會被釋放。二級處理系統通常采用活性炭床來捕獲煙氣中的汞，這對于防止汞排放入大氣至關重要。

1.2.3.4 中和酸性氣體

在處理流程的最后階段，會將二氧化硫和氯化氫等殘余酸性氣體進行中和，這通常通過濕法洗滌等技術實現，其中煙氣通過一種通常呈堿性的溶液進行吸收和中和。這一過程不僅去除了有害氣體，而且有助于維持排放物中pH值的平衡。

1.2.4 終級處理系統

生活垃圾焚燒發電廠的最終處理系統是確保排放達到最優凈化水平并符合排放標準的關鍵所在，該階段的核心工作涉及過濾和清除煙氣中殘留的顆粒物、實行精確的監測和控制機制，以及嚴格遵守排放標準。

1.2.4.1 過濾和清除殘留顆粒物

雖然煙氣已經經過多個處理階段，但仍然存在一定量的顆粒物。為此，最終處理系統運用了如織物過濾器或高效顆粒空氣（HEPA）過濾器等先進過濾技術，以捕捉這些微小顆粒[4]。這些過濾器在攔截極細小顆粒物方面極為有效，大大減少了向大氣中排放的污染物。

1.2.4.2 監測和控制機制

持續的監測和精準控制對于確保焚燒廠高效運行至關重要，最終處理系統配備了先進的監測設備，可測量煙氣中各類污染物的濃度。基于這些數據，相關人員可以實時調整工廠的運行情況，以保障最佳效能并滿足環境法規要求。同時，控制系統對煙氣的流量和溫度進行調節，以提高過濾效率。

1.2.4.3 排放標準的合規性

最終處理系統的主要目標是確保工廠排放物符合或超越當地和國際環境標準，通過結合先進的過濾技術、持續監測以及精準控制，該系統確保將顆粒物、二氧化硫、氮氧化物和重金屬等污染物的排放量控制在規定標準之內。這種合規性不僅是遵守法律的必要條件，也體現了企業對環境保護和公共健康的深刻承諾。

2 效益分析及改進方向

2.1 煙氣處理系統的效益分析

生活垃圾焚燒發電廠全工藝煙氣凈化處理系統的成功運行，展示了環保技術的進步和對可持續發展的堅定承諾，此系統在減輕焚燒廢物對環境的影響、確保排放達到嚴格監管標準以及改善空氣質量方面起著至關重要的作用。首先，全工藝煙氣凈化處理系統集成了多種高級技術來移除污染物，包括用于去除顆粒物的靜電除塵器及織物過濾器、用于處理酸性氣體的濕式和干式洗滌器、用于處理氮氧化物的選擇性催化還原和非催化還原系統，以及用于去除汞和二惡英的活性炭噴射技術，這些綜合技術的應用大幅降低了二氧化硫、氮氧化物、顆粒物和重金屬等有害物質的排放量。其次，全工藝煙氣凈化處理系統強化了生活垃圾焚燒發電廠的合規性。許多國家制定了減少垃圾焚燒引起的空氣污染物的目標，煙氣處理系統的設計目的是滿足或超過這些法規限制，顯示了選擇這一系統的企業對環境保護和公眾健康的深刻承諾。再次，全工藝煙氣凈化處理系統通過有效去除煙氣中的有害物質，保護了環境和公眾健康，從而實現了生態效益和社會效益的最大化。其減少了酸雨、空氣污染等相關健康問題和生態破壞的風險，此外，全工藝煙氣凈化處理系統還體現了向可持續廢物管理的轉變態勢，凸顯了能源行業在環境管理中的重要角色[5]。總體來說，垃圾焚燒廠煙氣處理系統的成功實施標志著環保領域的一個重要進步，其不僅提高了生活垃圾焚燒發電廠的運行效率，還促進了經濟社會與生態社會的協調發展。

2.2 經驗教訓及改進方向

生活垃圾焚燒發電廠在構建全工藝煙氣凈化處理系統的過程中積累了寶貴的經驗教訓，并突顯了持續改善工作的重要性，這些教訓對于未來廢物管理和環境保護的戰略規劃及技術發展具有重要指導意義。（1）隨著全球日益加強排放標準的規范化建設，垃圾焚燒廠需不斷升級處理系統以符合新要求，這要求系統設計具有足夠的靈活性，以適應未來技術的發展和監管變化。（2）各種技術如洗滌器、過濾器和催化轉換器的整合被證明是極為關鍵的。重點不僅在于單個技術，更在于如何高效地整合和管理這些技術，持續研發為我們帶來了更加高效、成本效益顯著且可靠的定制化解決方案。（3）數據收集和分析的重要性日益凸顯。通過監控排放和操作參數，相關人員可以為優化過程、減少排放和提高整體效率提供洞見，基于數據的決策對識別改進領域和及時實施干預措施至關重要。（4）與公眾、政府部門和環保組織等利益相關者的積極互動至關重要，向這些群體傳授先進煙氣處理技術的益處并透明化處理問題，有助于獲得社會支持，推動更深層次的改進。總之，構建全工藝煙氣凈化處理系統強調了適應性、技術創新、數據驅動決策以及與利益相關者互動的重要性，這些都是持續改進廢物焚燒工作的重要內容。

3 結語

綜上所述，生活垃圾焚燒發電廠安裝的全工藝煙氣凈化處理系統，融合了一系列降低環境影響的綜合措施，該系統從預處理開始，移除較大顆粒并冷卻煙氣，繼而進行初級處理，專注于去除酸性氣體、氮氧化物和重金屬。二級處理進一步降低二惡英、呋喃的含量，去除揮發性有機化合物，并吸附汞，同時對酸性氣體進行中和。在最終處理階段，系統采用高級過濾技術捕獲殘余顆粒，并通過嚴格的監控和控制手段確保符合排放標準。多階段的處理過程有效降低了有害污染物向大氣的排放，保護了公共健康和生態環境。

展望未來，煙氣處理領域的趨勢和創新將重點將放在提高效率、降低成本和增強環境保護效果上。技術進步可能包括更高效的過濾材料、先進催化轉換器和創新的洗滌技術的開發。同時，預計未來將利用人工智能和機器學習進行實時監控并優化處理過程。另外，隨著對氣候變化問題關注的增加，碳捕獲和封存（CCS）技術的應用也將成為重點。在環境法規日趨嚴格的背景下，這些創新技術將在優化發電廠廢物管理和煙氣處理的過程中發揮關鍵作用。