干湿法除尘除酸及垃圾焚烧

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1、垃圾焚烧烟气污染物的形成及其危害 垃圾焚烧烟气污染物以气态或固态形式存在,一般分为四类:酸性气态污染物、不完全燃烧的产 物、颗粒污染物和重金属污染物。1 酸性气体焚烧烟气中的酸性气体主要由SOX、NOX、HCI、HF组成,均来源于相应垃圾组分的燃 烧。SOX由含硫化合物焚烧时氧化所致，大部分为SO2。NOX包括NO、NO2、N2O3等， 主要由垃圾中含氮化合物分解转换或由空气中的氮在燃烧过程中高温氧化生成。 HCI 来源于垃 圾中的有机氯化物和无机氯化物：(1)含氯有机物如PVC塑料、橡胶、皮革等高温燃烧时分 解生成HCI ; (2)大量的无机氯化物NaCI、MgCI2等与其它物质反应也会产生

2、HCI，如： H2O +2NaCI + SO2 + 0. 5O2 一Na2 SO4 + 2HCI，这是垃圾焚烧炉烟气中HCI的主要 来源。 HF 由含氟塑料燃烧产生。各类酸性气体中，以HCI的生成量最多，危害最大。常温下,HCI为无色气体,有刺激性气味，极 易溶于水而形成盐酸。 HCI 对人体的危害很大,能腐蚀皮肤和粘膜,致使声音嘶哑,鼻粘膜溃疡, 眼角膜混浊,咳嗽直至咯血，严重者出现肺水肿以至死亡。对于植物,HCI会导致叶子褪绿，进而 出现变黄、棕、红至黑色的坏死现象。焚烧产生的酸性气体除污染环境外,还会对焚烧炉膛及 其配套的热能回收锅炉造成过热器高温腐蚀和尾部受热面的低温腐蚀。如深圳市垃圾

3、焚烧炉过 热器曾经仅运行100天就被HCI高温腐蚀损毁。2 微量有机化合物 主要是垃圾中的氯、碳水化合物等在特殊温度场和特殊触媒作用下反应生成的微量有机化合物, 如多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、甲醛、二恶英(PCDD)及咲喃(PCDF)等。 联合国环境规划署于 20 世纪末公布的报告焚化炉与人类健康中指出,垃圾焚烧是二恶英 的最大来源。估计在全球范围内，由垃圾焚烧炉排放出的二恶英约占总排放量的10 %40 %。垃圾本身可能含有微量成分的二恶英,但主要是焚烧过程中形成的。二恶英形成途径可 以归纳为： (1) 携带着过渡金属元素和有机氯化合物的垃圾在焚烧炉内高温分解后,能够产生分 子

4、氯和氯游离基以及各种二恶英的前驱物,它们通过分子重排、自由基缩合、脱氯或其它分子 反应等过程形成二恶英; (2) 由于燃烧不充分,烟气中存在过多的未燃烬物质,如残碳,并与适量 的触媒物质，主要是过渡金属，特别是铜，在300500 C的温度环境下，使高温燃烧中已经分解 的二恶英重新生成。二恶英、呋喃等有机化合物在常温下稳定,难溶于水,易溶于脂肪并在生物体内积累,不仅具有致 癌性,还具有生殖毒性、内分泌毒性和免疫抑制作用。其中2 ,3 ,7 ,8 -四氯二苯并二恶英是目 前人类发现的最毒的物质,其毒性相当于氰化钾的1000 倍以上。我国于2003 年6月1 日起 实施的生活垃圾焚烧污染控制标准(G

5、B18485 - 2001)规定二恶英的排放标准为1. 0ng - TEQPm3 。3 重金属 垃圾焚烧烟气中的金属化合物一般由垃圾中所含的金属氧化物和盐类组成。这些金属来源于垃 圾中的油漆、电池、灯管、化学溶剂、废油、油墨等,其中含有汞、镉、铅等微量有害元素。 重金属在焚烧过程中不能被生成和破坏,它们将发生迁移和转化,最后几乎以相同的数量排入环 境,最终通过大气、饮水、食物等渠道为人体所摄取而造成危害。 在焚烧过程中,挥发态的重金属及其化合物随着烟气离开焚烧区域后将经历冷凝过程,形成直径 很小的颗粒,这些富集了有毒金属的细小颗粒会被排放到大气中,亦会一直停留在灰烬及其它残 余物内。垃圾焚烧排

6、放粉尘中所含的重金属主要存在于可吸入颗粒物中,这些粉尘可溶于水和 酸中。重金属不能被微生物分解且能在生物体内富集,或形成其它毒性更强的化合物,对人体的组织器 官产生致癌、致变作用。目前随着空气污染控制技术的不断改良,除汞外焚烧炉烟气中的重金 属含量已大为降低。然而,现代化焚烧炉所排放的重金属数量,仍有可能在环境和人体中累积起 来。并且烟气中重金属的含量降低将意味着更多的重金属进入灰烬中,当灰烬随意被弃置时仍 会造成环境污染。4 烟尘 主要是烟气中夹带的不可燃物质及燃烧产物。垃圾中可燃组分因燃烧不完全会形成黑烟,黑烟 中含有大量的碳粒子，对人体危害大的重金属主要集中于小于3pm的颗粒物中。据资料

7、介绍， 在20 世纪70 年代中期,芝加哥地区垃圾焚烧炉排放的粉尘中含铅量达6. 9 %左右,其中粉尘 粒度小于2pm的固体铅含量大于95 %。由于一般存在于烟气的化合物，均同时包含于焚烧 炉的灰烬和其它残余物内,故飞灰及底灰均需妥善处理。除尘工艺垃圾焚烧厂的粉尘控制可以采用静电分离、过滤、离心沉降及湿法洗涤等几种形式。常见的设 备有电除尘器、布袋除尘器、文丘里洗涤器等。文丘里除尘器的能耗高且存在后续的水处理问 题, 所以此处仅对静电除尘器和布袋除尘器进行比较。1 静电除尘器 静电除尘器内含有一系列交错组合之电极及集尘板。带有粒状污染物的烟气沿水平方向通过集 尘区段, 其中粒状物受电场感应而带

8、负电, 由于电场引力的影响, 被渐渐移动至集尘板而收集 之。采用振打方式在集尘板上产生震动以震落吸附在集尘板上的粒状物, 落入底部的飞灰收集 入灰斗内。振打频率可视操作状况而调整, 以维持良好的集尘效率。由于在振打过程中可能是 附着于集尘板之粒状物再次被气体带起, 除尘器通常采用多电场方式,以提高除尘效率。2 袋式除尘器 袋式除尘器可除去粒状污染物及重金属。袋式除尘器通常包含多组密闭集尘单元, 其中包含多 个由笼骨支撑的滤袋。烟气由袋式除尘器下半部进入,然后由下向上流动,当含尘烟气流经滤 袋时,粒状污染物被滤布过滤, 并附着在滤布上。滤袋清灰方法通常有下列三种: 反吹清灰法、 摇动清除法及脉冲

9、喷射清除法。清除下来的粉尘掉落至灰斗并被运走。在袋式除尘器的设计上, 气布比是非常重要的因素, 对投资费用及去除效率有决定性的影响。袋式除尘器的缺点是滤袋材质脆弱; 对烟气高温、化学腐蚀、堵塞及破裂等问题甚为敏感。 80 年代后，各国致力于滤料技术开发，尤其是聚四氟乙烯薄膜滤料（PTFE）在袋式除尘器上的开发 应用,使袋式除尘器上述弊端得以极大改观。薄膜式过滤袋利用薄膜表面, 以均匀微细的孔径, 取代传统的一次尘饼, 去除粉尘的效率非常高。由于薄膜本身的低表面摩擦系数、疏水性及耐 温、抗化学特性,使过滤材料拥有极佳的捕集效果。袋式除尘器目前已广泛应用于新建的城市 垃圾焚烧厂及老厂改造上。随着环

10、保要求的日益严格, 电除尘器不仅不能满足脱除有机物（二恶英等） 、重金属的需要, 同 时也不能满足粉尘排放的要求, 所以, 现在已基本不再采用电除尘器作为焚烧垃圾厂的粉尘处 理装置。 GB 184852001生活垃圾焚烧污染控制标准中明确规定生活垃圾焚烧炉除尘 装置必须采用布袋除尘器。酸性气体脱除工艺 酸性气体净化工艺按照有无废水排出分为干法、半干法和湿法三种,每种工艺有其组合形式,也 各有优缺点。1 干法除酸 干法除酸可以有两种方式,一种是干式反应塔,干性药剂和酸性气体在反应塔内进行反应,然 后一部分未反应的药剂随气体进入除尘器内与酸进行反应。另一种是在进入除尘器前喷入干性 药剂,药剂在除尘

11、器内和酸性气体反应。除酸的药剂大多采用消石灰(Ca(0H)2),让Ca(0H)2微粒表面直接和酸气接触，产生化学中 和反应,生成无害的中性盐颗粒,在除尘器里,反应产物连同烟气中粉尘和未参加反应的吸收 剂一起被捕集下来,达到净化酸性气体的目的。消石灰吸附HCl等酸性气体并起中和反应,要有一个合适温度，约140 C,而从余热锅炉出来 的烟气温度往往高于这个温度,为增加反应塔的脱酸效率,需通过换热器或喷水调整烟气温度, 一般采用喷水法来实现降温。此种工艺的特点是: (1)工艺简单,不需配置复杂的石灰浆制备和分配系统,设备故障率低,维 护简便；(2)药剂使用量大，运行费用略高；(3)除酸(HCl)效率

12、相对湿式和半干式低些。2 半干法除酸半干法除酸的吸收剂一般采用氧化钙(CaO)或氢氧化钙(Ca(0H)2)为原料，制备成Ca(OH)2 溶液,在烟气净化工艺流程中通常置于除尘设备之前,因为注入石灰浆后在反应塔中形成大量 的颗粒物，必须由除尘器收集去除。由喷嘴或旋转喷雾器将Ca(OH)2溶液喷入反应器中，形 成粒径极小的液滴。由于水分的挥发从而降低废气的温度并提高其湿度，使酸气与石灰浆反应 成为盐类，掉落至底部。烟气和石灰浆采用顺流或逆流设计，无论反应器采用何种流动方式， 其主要目的均为维持烟气与石灰浆微粒充分反应的接触时间，以获得高的除酸效率。 半干式反应塔内未反应完全的石灰，可随烟气进入除尘

13、器，若除尘设备采用袋式除尘器，部分 未反应物将附着于滤袋上与通过滤袋的酸气再次反应，使脱酸效率进一步提高，相应提高了石 灰浆的利用率。此种方式的特点是：(1)半干式反应塔脱酸效率较高，对HCl的去除率可超过90%，此外，对 一般有机污染物及重金属也具有良好的去除效率，若搭配袋式除尘器，则重金属去除效率可超过 99% ； (2) 不产生废水排放，耗水量较湿式洗涤塔少； (3)流程简单，投资和运行费用相对较 低； ( 4)石灰浆制备系统较复杂。3 湿式洗涤塔 湿法脱酸采用洗涤塔形式，烟气进入洗涤塔后经过与碱性溶液充分接触得到满意的脱酸效果。 洗涤塔设置在除尘器的下游，以防止粒状污染物阻塞喷嘴而影响

14、其正常操作。同时湿式洗涤塔 不能设置在袋式除尘器上游，因为高湿度之饱和烟气将造成粒状物堵塞滤布，气体无法通过滤 布。湿式洗涤塔产生的废水经浓缩后，污泥进入除尘器前设置的干燥塔内进行干燥以干态形式 排出。湿式洗涤塔所使用的碱液通常为NaOH,较少使用石灰浆液Ca (OH) 2以避免结垢。 此种方式的特点是： (1)流程复杂，配套设备较多； (2)净化效率较高，在欧洲及美国应用多年 的实践均可验证其对HCl脱除效率可超过95%，对SO2亦可超过80% ; ( 3)产生含高浓 度无机氯盐及重金属的废水，需经处理后才能排放； (4)处理后的废气因温度降低至露点以下， 需再加热，以防止烟囱出口形成白烟现

15、象，造成不良景观； ( 5)设备投资高，运行费用也较 高。通过以上比较，湿法净化工艺的污染物净化效率最高，但流程复杂，配套设备较多，并有后续的 废水处理问题，一次性投资和运行费用高；干法净化工艺在日本近年的焚烧厂建设中采用较多， 其工艺比较简单，投资低，运行维护方便，在很多场合是理想的选择。但干法工艺净化效率相 对较低，没有提升空间；半干法净化工艺可达到较高的净化效率，投资和运行费用低，流程简单， 不产生废水，欧洲的焚烧厂采用半干法的较多，丹麦、法国、德国采用半干法的比例分别约为20%、40%和30%。半干法在国内已有较多成功的应用实例,积累了一定的运行经验, 故为 推荐工艺。重金属及二恶英去

16、除工艺1 重金属净化工艺垃圾焚烧产生废气中挥发状态的重金属污染物, 部分在温度降低时可自行凝结成颗粒、在飞灰 表面凝结或被吸附, 从而被布袋除尘器收集去除。因此, 垃圾焚烧烟气净化系统的温度越低, 则重金属的净化效果越好。部分无法凝结及被吸附的重金属的氯化物, 可利用其溶于水的特性, 经湿式洗气塔液自废气中吸收下来。2 二恶英控制及净化工艺在生活垃圾焚烧过程中, 垃圾中的含氯有机化合物如氯乙烯、氯化苯、五氯苯酚等物质, 在适 宜温度并在氯化铁和氯化铜的催化作用下与02、HCI反应，通过分子重排、自由基综合、脱 氯等过程生成二恶英类物质( PCDD、 PCDF) 。二恶英类物质的控制措施应包括以

17、下几个方面: (1)源头控制含氯垃圾进入焚烧炉; (2)控制烟气在炉膛内的停留时间和温度,使垃圾充分燃 烧；(3)控制进入除尘器入口的温度低于200 C,防止焚烧后再合成；(4)采用活性碳+布袋净 化除去二恶英类物质。NOx 去除工艺NOx的去除工艺有选择性非催化还原法(SNCR)、选择性催化还原法(SCR)等。1 SCR 法SCR法是在催化剂的存在下NOx被还原成N2，为了达到SCR法还原反应所需的400 C温 度，烟气在进入催化脱氮器之前需要加热，试验证明SCR法可以将NOx排放浓度控制在50 mg/m3 以下。2 SNCR 法SNCR法是在高温(8001 000 C)条件下，利用还原剂将

18、NOx还原成N2。SNCR法不需 要催化剂, 但其还原反应所需的温度比 SCR 法高得多,因此需设置在焚烧炉膛内完成。该工艺是以氨水(NH3 H2O)或尿素作为还原剂，将其喷入焚烧炉内，在有O2存在的情况下， 温度为8501 050 C之范围内，与NOx进行选择性反应，使NOx还原为N2和H2O,达 到脱NOx之目的。两种方法相比较，SCR法不仅需要催化剂，同时还要在除尘器后进行重新加热，需要耗用大量 热能,因此，工程上SNCR法比SCR法应用得更多一些。垃圾焚烧烟气净化系统通常情况下，烟气净化系统主要根据烟气中的酸性气体、颗粒物及重金属等污染物的含量进行 选择。要满足严格的环保标准对垃圾焚烧

19、烟气的排放要求，需要多种净化设备的组合。基于国 内现有的城市生活垃圾焚烧烟气净化系统，重点介绍和分析以下3 种组合工艺。“干式喷射吸收+袋式除尘器”系统“干式喷射吸收$袋式除尘器”系统主要由调节塔、干式喷射反应塔、除尘器、空气压缩机及喷 雾装置等设备组成。为使二口恶英排放量控制在限制值以内，该系统通常采用可靠性高的袋式 除尘器并进行催化分解。吸收剂一般采用活性碳或消石灰。烟气在干式喷射反应塔中与吸收剂 反应后进入袋式除尘器，经滤除颗粒物后排入大气。吸收剂粉末越细，除尘、脱硫、脱氯的效 果就越好。该系统的综合净化效果要差一些，但设备投资最少。“喷雾干燥吸收+袋式除尘器”系统图3 所示为“喷雾干燥

20、吸收+袋式除尘器”系统的流程，主要由旋转喷雾器、喷雾吸收反应塔、 浆液贮存槽、袋式除尘器等设备组成。工作时，被余热锅炉吸收热量后的烟气首先进入喷雾吸 收反应塔，同时，高速喷雾器向反应塔内喷入雾状石灰浆液，使之与烟气中的HCI、HF及 SO2 发生反应，反应后的烟气进入除尘器去除颗粒物后排入大气。反应的生成物和飞灰一起 从反应器落灰口或除尘器落灰口排出。该系统的除尘设备应优先选用袋式除尘器。“喷雾干燥+袋式除尘+湿式洗涤”系统“喷雾干燥+袋式除尘+湿式洗涤”系统主要包括喷雾干燥塔，袋式除尘器、湿式洗涤吸收塔、 吸收液贮存仓、废水沉淀池等设备。烟气首先进入喷雾干燥塔，用清水喷雾，对烟气进行调节 及

21、预洗涤，冷却后的烟气经除尘器除尘后进入湿式洗涤吸收塔，洗涤后的洁净烟气排入大气； 废水则流入废水池，经沉淀处理后，溢流回收用于配制石灰浆液，但在此之前需加入化学药 剂，使废液中的重金属生成鏊合物以防止其在干燥过程中挥发。rr圏4 喷雾丨燥及湿法组仃毎化亲统流程I仔：二汐创馬M晅也辱卜IKi.该系统对烟气实施2 步深度净化处理，产生的废水利用烟气余热蒸发处理，从而免除了专用的废水处理设备。与前2 种系统相比，该系统综合净化效果最好，但设备投资也最大。宁波枫林绿色能源垃圾焚烧烟气处理工艺 宁波枫林绿色能源开发有限公司采用半干法除酸+活性炭喷射+ 滤袋除尘器的处理工艺，并且 配备烟气净化处理自动控制

22、系统及烟气在线监测仪，这样就可以保证烟气净化处理系统稳定、 连续地运行，有效地去除烟气污染物。烟气净化处理系统流程如图1。图1烟气;爭化处理乍统1 酸性气体净化处理 烟气污染物中酸性气体的净化处理采用了半干式洗涤工艺。在半干式洗涤塔中，雾状的Ca（0H）2与烟气中的酸性气体如S02、HCl、HF等经过充分接 触，发生酸碱中和反应，除去绝大部分酸性气体。酸性气体净化处理系统由石灰浆制备系统、 雾化喷入系统、半干式洗涤塔、旋风分离器、返料器等组成。石灰浆制备系统主要由石灰粉储 罐、硝化器、储浆罐、浆泵组成，按照烟气中酸性气体浓度的大小连续提供合适浓度（根据烟 气在线监测仪监测到的各酸性气体的浓度）

23、的石灰浆。雾化喷入系统是利用压缩空气，将石灰 浆雾化后在洗涤塔喉部喷入。石灰浆的喷入位置在半干式洗涤塔的喉部，此处烟气流速较高能 与石灰浆雾滴充分混合、接触反应，并且一起向上流动（上进气，反之则为下进气）。洗涤塔 的高度决定了反应时间，它不但可以使石灰浆雾与酸性气体充分反应，达到极高的去除效率， 而且还可以把反应产物（CaS03、CaCl2 ）中的水分蒸发，成为干燥的颗粒物，其中较大的 颗粒从洗涤塔底部排出较细小的颗粒随着烟气横向进入旋风分离器，所得的部分固体分离物通 过返料器返回洗涤塔内，未完全反应的石灰浆颗粒再次被利用，未被分离出的细小颗粒则随烟 气通过后续的滤袋除尘器时被捕集。这种半干式

24、的烟气净化处理工艺除了反应效率高，石灰浆 利用率高之外，还有反应时间短、可以获得干燥的反应产物的优点。2 有机污染物净化处理 宁波枫林绿色能源开发有限公司首先针对垃圾的成分和发热量选择合适炉排和炉膛结构，再通 过配备先进、完善、可靠的自动控制系统，使垃圾焚烧炉在最佳工况下稳定、连续运行，确保 垃圾充分燃烧，减少有机污染物和CO的生成。第二，烟气在经过三烟道内的过热器时，温度从500C,骤降至300C，这样就缩短了烟气在 这个温度范围的停留时间，有效地减少了有机污染物的合成，并控制排烟温度在250C,左右 进入半干式洗涤塔。第三，尽量不焚烧含氯塑料及其他含氯物质，抑制HCl、CuCI2等的产生。

25、第四，由于烟气中的 CO 在有机污染物再合成中具有催化作用，所以要根据烟气在线监测仪监 测到的CO气体浓度适时调节一次、二次风量，保证烟气含氧量在6%以上，把烟气中的CO 含量控制在较低的水平。第五，在烟气净化自动控制系统控制下在滤袋除尘器前的烟道中喷入活性炭吸附有机类污染 物，控制滤袋入口处的烟气温度在200C，以下，并选用新型滤袋除尘器，将吸附着有机污染 物的小颗粒物除去。3 重金属类污染物净化处理重金属类污染物的净化处理主要采取降低烟气温度、活性炭吸附、滤袋除尘器捕集等措施。重 金属类污染物以固态、气态的形式存在于烟气中，当烟气温度降低时，部分气态物质转变为可 被滤袋除尘器捕集的固态或液

26、态颗粒，而对于挥发性强的重金属如Hg而言，即使烟气净化系 统以最低温度运行，仍有部分以气态的形式存在于烟气中，这就要靠活性炭吸附，最终由滤袋 除尘器除去。根据运行经验，烟气净化系统越在控制温度的下限运行时，重金属类污染物的净 化处理效果越好。4 颗粒物净化处理颗粒物是导致全球气候变化、烟雾事件、臭氧层破坏等重大问题的重要因素。而颗粒物中的较 小颗粒物是可吸入颗粒物（是指通过鼻和嘴进入人体呼吸道的颗粒物总称），更细小的，则称 为可入肺颗粒，能够进入人体肺泡甚至血液中去，直接导致心血管等疾病，它对人体健康产生 了重大的影响。所以颗粒物的净化处理也极其重要，它主要由滤袋除尘器完成。滤袋除尘器能 将烟

27、气中的飞灰、洗涤塔的反应物、吸附有重金属和有机污染物的活性炭颗粒物分离出来。宁 波枫林绿色能源开发有限公司选用美国戈尔公司的滤袋，除尘效率在99.99%以上，良好的 系统设计和稳定的运行能保证颗粒物的排放达到国家标准。无论是洗涤塔的中和反应，还是活性炭的吸附作用都是在较短时间内完成的，肯定有一部分物 质未参与反应，所以滤袋除尘器在运行过程中，滤袋外会附着有未反应的Ca（0H）2和活性炭 的颗粒物，烟气通过时，残留的酸性气体和重金属、有机污染物继续被中和、吸附，使得整个 烟气净化处理系统的效率得到进一步提高。滤袋除尘器刚投入运行时，滤袋外没有颗粒物层，滤袋净化效率不是最好，随着颗粒物层的增 厚，

28、滤袋的净化效率逐渐提高，但同时除尘器的进、出口压力差会增加，影响焚烧炉的安全运 行。滤袋除尘器配有的PLC自动控制系统能根据除尘器的压力差自动对滤袋脉冲清灰（利用 压缩空气），压缩空气的压力必须调节适当，压力太低影响清灰效果；压力太高会损坏滤袋， 降低净化效率。上海江桥生活垃圾焚烧厂烟气净化案例上海江桥生活垃圾焚烧厂一期工程于2005年1月正式投入运营，日处理垃圾1 000 t,二期 工程于2006年1月正式投入运营，日处理垃圾500 t, 一、二期工程日处理垃圾共1 500 t, 烟气处理均采用半干法和袋式除尘器并辅以活性碳喷射的工艺系统;技改及扩能工程于2008 年7月开工建设，设计日处理

29、垃圾2 000 t,烟气处理采用炉内喷尿素+干法（喷活性碳及消 石灰） +袋式除尘器+湿式洗涤塔”的工艺,烟气净化系统包括:炉内喷尿素系统、减温塔系 统、活性碳喷射系统、干法除酸系统、袋式除尘系统、引风机、湿式洗涤塔、再加热装置系统 等,并配有自动控制及在线检测装置。净化后的烟气经80 m 高烟囱排入大气,扩能工程烟气 处理系统工艺流程见图1。引畝机喷域索:口代、活性曲助射器咸溫曙余解炉工艺流程1 酸性气体处理工艺效果分析一、二期工程, 焚烧炉烟气净化采用半干法除酸工艺, 根据竣工验收监测结果, 经治理后外排烟气中的HCI、S02均能达到GB 184852001排放标准，HCI、Pb、Cd和S

30、O2的平均 去除率分别达到 91%、 99. 67%、 99. 86%和72%。扩能工程采用布袋前喷消石灰干法除酸+布袋后湿法除酸的双重除酸工艺, 该除酸工艺 HCI 总去除率可超过99% , SO2去除率也可超过95% ,与原一、二期工程采用的半干法除酸工艺 相比，HCI和SO2去除率分别提高了 8%和23%。扩能工程采用干法+湿法双重除酸工艺后 HCI和SO2能符合欧洲联盟环境标准体系2000（下称欧盟2000标准）的要求。2 烟尘净化工艺效果分析江桥垃圾焚烧厂一期工程焚烧炉均采用布袋除尘器除尘, 一、二期工程竣工验收监测结果显示 , 经布袋除尘后烟尘排放浓度为1013 mg/m3 ,均远

31、低于GB 184852001和欧洲联 盟环境标准体系1992标准要求, 但不能稳定达到欧盟2000标准要求。在扩能工程烟气治理措施中, 布袋前增加的喷水雾降温塔和布袋后的湿式洗涤塔均对烟尘有一 定的去除效果, 特别是湿式洗涤塔对经布袋除尘后的细颗粒烟尘仍有一定的去除效果, 当细颗 粒烟尘进入湿式洗涤器后, 使尘粒与液膜、液滴或雾沫碰撞而被吸附, 凝集变大, 尘粒随液体 排出, 降低了外排气体中烟尘浓度。降温塔和湿式洗涤塔对烟尘的合计去除率可超过60% , 因此扩能工程外排烟尘能达到欧盟2000标准的要求。3 NOx 净化工艺效果分析江桥垃圾焚烧厂一、二期工程竣工验收监测结果表明，3座焚烧炉集束

32、排气筒NOx排放浓度加权平均值为424. 6 mg/m3 ,超过了 GB 18485 2001规定的400 mg/m3的要求。扩能工程采用的SNCR脱NOx工艺是以氨水（NH3 H20）或尿素作为还原剂，将其喷入焚 烧炉内，在有02存在的情况下，温度为8501 050 C范围内，与NOx进行选择性反应，使 NOx还原为N2和H2O,达至I脱NOx之目的。工程采用SNCR脱NOx工艺，NO和NO2 的脱除效率为40%60%。项目设计要求引进焚烧炉的NOx产生浓度控制在300 mg/m3 ,在此基础上，再采用SNCR脱硝工艺后，NOx排放浓度能达到欧盟2000标准的要 求。4 重金属及二恶英净化工

33、艺的效果分析 一、二期工程对于重金属、二恶英的控制采用国际上通用的“燃烧烟气在焚烧炉内温度超过850 C停留2秒”方式，用急冷、活性碳吸附、布袋除尘器捕集等处理方式，最终烟囱排出的 二恶英浓度控制在欧盟2000标准以下（我国标准为 1. 0 ng/m3 ;欧盟2000标准为0. 1 ng/m3 ） , 最终排放的重金属监测数据如表。扩能工程采用的焚烧工艺以及重金属、二恶英净化工艺与一、二期工程完全相同, 并增加湿式 洗涤塔, 有利于重金属的去除, 经治理后汞排放浓度应低于一期工程。因此扩能工程采用的活 性碳喷射+布袋除尘器+湿式洗涤塔净化工艺能满足排放烟气中重金属和二恶英达至欧盟 2000 标

34、准排放。半干式烟气净化在双港垃圾焚烧发电厂的应用 天津泰达环保有限公司承建的双港垃圾焚烧发电厂, 位于天津市津南开发区双港镇西, 2005 年5月正式运行。无害化处理生活垃圾能力1200t/d,利用焚烧垃圾的余热发电，年上网发电 量 1.2 亿 kWh, 实现了垃圾的减量化、无害化和资源化。双港垃圾焚烧发电厂焚烧采用SN型炉排技术，对于工艺流程中的关键问题一烟气处理，采用 “半干式吸收塔+活性炭+袋式除尘器”的组合工艺, 有效去除各种酸性气体、二恶英及有害重 金属, 远远优于我国规定的排放标准, 某些排放指标达至欧盟的标准, 达至了居民区的环保要 求。烟气净化工艺系统及工艺流程如图 1 所示。

35、半干法工艺原理为用CaO粉剂或Ca(OH) 2粉剂作为吸收剂。当用CaO粉剂作脱硫剂时， 先进入消化器中加水消化成Ca(OH) 2,然后与布袋除尘器及机械预分离器除下的大量飞灰一 起进入增湿反应器。在此加水增湿使混合灰的水份从2%增加到 4%左右, 然后含 Ca(OH) 2 的循环灰以流化风为动力, 借助烟道负压进入反应器。由于有很大的蒸发表面, 水份蒸发很快, 在较短的时间内使烟气温度从约200C冷却到约130C,烟气的相对湿度迅速增加，形成一个 较好的脱硫工况。烟气中的其它酸性气体如HCI、HF等由于比SO2更易于与Ca( OH) 2反应，因此，只要保 持1s左右的反应时间，几乎所有的HC

36、I、HF都能被有效去除。此外，因垃圾中含有大量的含 氯有机物, 受垃圾焚烧炉型式和混合不均匀等问题的限制, 在焚烧过程中会产生微量但毒性极 大的物质，如二恶英(PCDD)和咲喃(PCDF)。为了减少PCDD和PCDF的生成，除在锅炉 系统应保证燃烧温度、保证停留时间外, 还在炉后采取以下措施: 因二恶英、呋喃在低温 (200C以下)都是以固态的方式吸附在粉尘的表面，因而喷水降温，即能大大减少在气态中的 含量。另一方面, 向系统喷加具有高活性表面的木质活性炭, 以吸附上述有毒物质。反应塔由旋转喷雾器和筒体以及锥斗底部的卸灰装置组成, 在反应塔里有以下几个过程7: 1) 石灰浆液与烟气混合反应,

37、去除酸性气体和部分重金属; 2) 水份气化, 使烟气得到冷却; 3) 干 燥反应残余物。 Ca( OH) 2 和水在反应塔内与烟气接触的化学反应为:2HCI + Ca( OH) 2 一 CaCI2 + 2H2O2HF + Ca( OH) 2 CaF2 + 2H2OSO2 + Ca( OH) 2 + 1/2O2 CaSO4 + 2H2O石灰浆制备系统制成的Ca(OH) 2溶液由喷嘴或旋转喷雾器喷入反应塔中，形成粒径极细的碱 性泥浆,由水分的挥发以降低废气的温度并提高其湿度,使酸气与石灰浆反应成为盐类,掉落 至底部。烟气和石灰浆常采用顺流设计, 亦有少部分使用逆流设计, 无论采取何种流动方法, 其

38、主要目的均为维持烟气与石灰浆微粒充分反应的接触时间, 以获得高去除效率。携有大量粒 状物的烟气从反应塔出来进入下游的袋式除尘器, 部分未反应的石灰附在滤袋上与通过滤袋的 酸气再次反应, 使去除效率进一步提高。袋式除尘器安装在半干法脱硫反应塔与引风机之间, 其工作原理是利用布袋滤料纤维的拦截作 用使滤带上面先附上一层粉尘, 再用附着的一次尘过滤二次尘, 也就是用粉尘过滤粉尘, 因此 净化效率高。来自反应器的含尘烟气进入除尘器后, 粉尘被一次尘捕集在滤袋外, 净化后的气 体从滤袋内部自下而上进入净气室, 然后经过引风机从烟囱排入大气。当滤带达到设定阻力时, 就需清灰。清灰分室轮流进行。清灰时, 先

39、关闭该气室, 然后通过脉冲向布袋喷入压缩空气, 使灰很快从布袋的一次尘外剥离, 清下的灰落入下部的集灰槽。由流化床焚烧锅炉排出的烟气, 经反应器除去SO2和HCI,尾气进入布袋除尘器进一步除尘，经上述处理后的烟气，通过烟囱 排入大气。可提高脱硫效率10%以上。系统运行后, 污染物排放浓度见下表。污染物排放浓度项日中国転能欧盟标建实测苗8051乳化罠，啤Z1505035氮罕-比物“咤曲400SO150耘化吭:mg-m：颁50115珂化氢咚in7510500.20.05切.210.0i01钻，rtsm1.61.5藩英类，naW1010.065津环监验字(2005)第004号验收报告结果显示, 双港

40、垃圾焚烧发电厂排出的废气, 如二氧化 硫、氮氧化物、一氧化碳、铅、镉、汞、氯化氢、硫化氢、氨气、臭气, 其浓度分别符合生 活垃圾焚烧污染控制标准和恶臭污染物排放标准规定的限值。而厂界环境颗粒物周界外 浓度最高点也符合大气污染物综合排放标准规定的浓度限值; 废水排放符合污水综合排 放标准的相关规定; 噪声影响厂界声级符合工业企业厂界噪声标准的相关规定。中科院 大连化学物理研究所现代分析中心对二恶英的排放进行了检测, 检测结果显示, 本项目中二恶 英的排放平均值为 0.065ng/m3, 优于欧盟规定的二恶英排放标准, 低于我国排放标准的 1/10。西格斯烟气净化技术在深圳某垃圾焚烧发电厂的应用比

41、利时西格斯公司设计的烟气处理系统为半干式吸收塔+活性炭喷人系统+袋式除尘器的组合锅炉出口的额定温度为210C的烟气进人反应塔，反应塔内的旋转雾化器高速旋转，使石灰浆 溶液和冷却水雾化，由于水分蒸发，烟气温度降至约150C。在此温度下，石灰浆细雾与烟气 中的酸性物质进行充分反应, 与此同时, 重金属凝结并吸附在活性炭微粒上。烟气中少部分的 粉尘、反应生成物固态和未完全反应的石灰落人反应塔的底部后去除, 大部分则随烟气进人袋 式除尘器捕集下来。在反应塔和袋式除尘器之间喷人活性炭吸收剂, 其微孔结构确保了二恶英 和汞蒸气的吸附。烟气净化系统可实现全自动控制运行。1 烟气净化系统的组成及功能1.1 半

42、干式反应塔和旋转雾化器 在半干式反应塔内, 旋转速度为 120000/min 的西格斯高速旋转雾化器可使冷却水和石灰浆 保持理想的雾化效果。反应塔及旋转雾化器具有如下功能使烟气在反应塔内分布均匀强化烟气 与雾滴的混合和接触提供足够长的反应停留时间高温烟气、冷却水和石灰浆雾滴之间的热交换 会使水分蒸发将烟气温度降至150C ,这样既能获得最有效的反应温度，又能在有限的时间段 内获得干燥反应物。这些功能可保证最佳的除酸效果。旋转雾化器采用快速拆卸接头联接, 在系统运行中需检查或维修旋转雾化器时, 可将其切断 15min 换人备用雾化器。在雾化器更换期间, 下游的袋式除尘器仍在运行, 附着在滤袋上未

43、完 全反应的石灰粉尘层仍在捕集烟气中的污染物。在旋转雾化器停运时, 烟气温度可能升至230C ,袋式除尘器能满足这一温度值的要求，当烟气温度超过250C时，袋式除尘器进人旁 路。1.2 石灰浆制备系统 石灰浆制备系统包括石灰储仓、消化罐、稀释罐、循环泵和管路。其主要作用是按反应器对石 灰浆浓度和石灰浆量的要求连续将石灰浆供至反应塔。在消化罐内将来自石灰储仓的石灰消化至一定浓度后, 溢流至稀释罐, 在稀释罐内再将其稀释 到所要求的浓度。消化罐和稀释罐所需浓度通过控制加人的水量来调整。石灰浆循环泵将石灰浆输送至反应塔。为了防止石灰浆循环管路堵塞, 循环泵的流量应大于所 需的石灰浆量。石灰浆循环管路

44、的流速应能既防止石灰沉积又能使管路磨损达到最小。1.3 活性炭喷入系统采用了专门的活性炭自动计量设备和喷人装置, 将活性炭喷人袋式除尘器前的烟道内, 使烟气 和活性炭在进人除尘器前得到良好的混合和吸附。1.4 袋式除尘器由于这些烟尘、反应物和活性炭等颗粒物附着汞、重金属和二恶英等污染物, 因而在除尘的同 时也就将这些污染物从烟气中清除。(2)残留酸性气体的中和及污染物吸附的二次反应。在袋 式除尘器的除尘过程中, 滤袋外累积了未完全反应的石灰和活性炭的粉尘层, 烟气通过时, 残 留的酸性气体和其它污染物被继续中和、吸收, 使系统的整体处理效率大大提高。烟气在通过袋式除尘器的过程中, 被阻截在滤袋

45、上的粉尘层会不断增厚, 除尘器的阻力压力降 也会不断增加, 因此在保留一定粉尘层厚度以进行二次反应的同时, 必须将滤袋上多余的粉尘 清除清灰, 以维持除尘器在额定阻力范围内运行。自动控制系统可以根据粉尘层的厚度利用压 缩空气脉冲对滤袋进行清灰, 使除尘器滤袋的粉尘层在保持一定厚度的同时又能得以更新。袋 式除尘器的滤袋材料采用具有表面过滤功能、透气性好、耐腐蚀和耐高温的进口滤料。该袋式 除尘系统的设计充分考虑了垃圾焚烧烟气的特性及运行工况的严格要求, 采取了热风循环、旁 路和伴热等保护措施, 其技术水平优于一般袋式除尘系统。1.5 烟气排放连续监刚系统为了满足对电厂运行过程中环境保护设施和污染物

46、排放情况监督管理的需要, 适应不断完善的 企业污染物排放收费制度, 在烟囱出口处安装了烟气排放连续监测装置, 主要监测 SO2、 N02、HCI、烟尘排放情况等。烟气排放连续监测系统由烟尘监测子系统、气态污染物监测系统、烟气排放参数测试系统、系 统控制及数据采集处理子系统组成。气态污染物采样探头、烟尘监测子系统及烟气参数测试系统安装在烟囱高度约处, 每管一套探 头, 两套探头共用一套分析仪器, 分析仪器安装在烟囱附近的仪器间内, 并进人集散控制系统 监视。2 烟气净化系统的特点独有的高速旋转雾化器转速高达转尔血, 充分保证石灰浆的雾化效果;石灰浆雾滴与烟气的逆向旋转运动强化了二者的接触反应,

47、使得除酸效率提高、石灰耗量降低; 雾化器雾化颗粒的尺寸与石灰浆流量的大小无关, 这就保证了反应塔能够处理各种烟气量;废水零排放。细小均匀的石灰浆颗粒与热烟气充分混合, 并且在吸收塔内有很长的停留时间, 这就保证了水分完全蒸发、反应残余物充分干燥;烟气处理量范围广。与静态喷嘴相比, 旋转雾化器雾化颗粒的尺寸与石灰浆流量的大小无关, 这就保证了反应塔能够处理各种烟气量;旋转雾化器高度集成, 使用寿命长, 运行可靠性高, 便于维护操作, 易于更换;袋式除尘器的布袋滤料采用进口;比利时西格斯公司的这套烟气处理技术, 已在欧洲和韩国的多座城市生活垃圾焚烧发电厂实现了长期安全可靠、经济高效的运行。烟气中污

48、染物的排放浓度远低于所要求的限值。3 应用实例深圳某垃圾焚烧发电厂装设了 2条400t/d的垃圾焚烧和烟气处理线（1号线、2号线），并配1 台 12MW 的凝汽式汽轮发电机组, 烟气处理工艺为引进的西格斯烟气净化技术。该垃圾焚烧发电厂的环保指标与国标GB18485-2001和实测值的比较见表1。由表1可以看出，排放烟气中的主要污染物、酸性气体和重金属的实测数值都符合国家规定的限值。表4焚烧护大2专染物排规标准很倩和该工程设计值*保证萌和典测值的比较项日国家标设计蛍-实列怕1号幾吕均值S010J.02 3烟吒探.度 林帚曼黑度枫、111D.2fc&.3Zco150100O75g小时期宦40040

49、0迥2B5252(mg/Mm1)小时均值2602602202423HC|75504D16.326.1HF-230. t0?Hs+Cd(:ri(/NmJ)HS0.2CcO. 1G.?.0J仇帕D.QZNL+As日豹偵-0,20-MCL町trna/Nm)日均很L6i币0.100.06Ae+ CrR Mn, Cu_510.290.32tmg/Nm1)二恶英冀 (ngTEQ/Nm3)制定垮值1.00.E0.1p.qrB0.041喷雾干燥法在垃圾焚烧尾气净化中的应用 枣庄市资源电厂为日处理600 吨的垃圾焚烧电厂，该电厂共有两套生产线，每套生产线配置一套尾气净化装置净化焚烧时产生的有害物。尾气净化采用喷

50、雾干燥法工艺，工艺流程如图1j09采白若:*直測- ll、_射如机京渣盜取M所示。栓利阎也1片豪1国:科粽览精ir-医斛滋凤I-崔W国程皓屈川配董曲供耗池腔魂裁4亲矿漫尺机衆花洋今髀S5社1S排出槌就幻若反嵐!S克化集Hf干莉定皱堀绘匱喷雾干燥尾气脱酸过程是利用喷雾干燥的原理将石灰乳溶液喷入反应塔内，利用尾气的热量将 喷入的雾滴蒸发成干燥的粉状固体颗粒收集起来，同时，利用尾气中酸性气体与石灰浆液发生 化学反应，达到脱酸的目的。完成脱酸反应后形成的产物，一部分由塔底锥体出口排出，另一 部分随反应后的尾气进入袋式除尘器，经净化后排入空气中。1 工艺系统简介喷雾干燥法尾气脱酸装置主要由石灰浆制备系统

51、、石灰浆喷入系统、活性炭喷入系统、脱酸系 统、回风系统、粉尘收集系统、废渣排出系统、控制系统组成。1.1 石灰浆制备系统该系统主要由石灰储料仓、仓顶除尘器、流化装置、石灰给料机、计量器、配浆槽、供浆槽等 组成。石灰从厂外由槽车运来后，直接通过气力输送至石灰储料仓，储料仓保证三套系统 3 天 的用量，储料仓容积为65m3；储料仓内设有导波雷达料位计，可监测储料仓的料位情况；储 料仓的仓顶设有袋式除尘器，可收集粉尘；储料仓灰斗壁设有流化板，压缩空气进入流化板产 生粉尘流化态,以防止粉尘搭桥；石灰粉通过给料机、计量器（可调速，调整 CaO 的供料量）送 入配浆槽，在配浆槽中加水搅拌配制成石灰乳液；浓

52、度为10%15%(含固率)的浆液溢流到 供浆槽后由石灰浆计量泵送到反应塔的喷浆系统，根据SO2在线监测装置测得的SO2浓度 和烟气量来调节浆液量。1.2 石灰浆喷入系统该系统主要由计量泵、喷嘴、压缩空气及管道阀门等组成。在反应塔中由计量泵输入脱酸用石灰浆液，通过固定喷嘴在压缩空气的喷吹下，石灰浆液雾化 成粒径150200“m的雾滴，并同时与酸性气体充分接触，在发生化学反应后去除烟气中 绝大多数的酸性气体。1.3 活性炭喷入系统为了更有效地去除重金属及二恶英，在反应塔出口烟道设置活性炭喷入口,系统由活性炭加料 装置与可调给料机组成，并通过可调给料机实现对活性炭喷入量的控制。活性炭在喷入反应塔 前

53、的行气管道内吸附尾气内的二恶英及重金属等有毒有害物质，以保证排放浓度达到国家排放 标准。1.4 脱酸系统脱酸系统主要由反应塔、塔底排灰机、石灰干粉喷入装置等组成。焚烧炉出口含酸性气体的尾气进入反应塔内进行脱酸处理。在反应塔内，石灰雾滴与酸性气体 充分接触反应，反应中的烟气及反应后的雾滴呈下降气流沉降，在反应过程中，雾滴吸收烟气 中的热量不断蒸发其水分，使烟气在排出反应塔前所含的水分被充分蒸发，反应塔底排出的灰 渣为干燥的粉尘。为避免焚烧炉在开炉、停炉或运行不正常的工况下，出现由于排烟温度过低而引起除尘器布袋 结露的现象，在脱酸系统内设有Ca(OH)2干粉喷入装置，通过在尾气管道内喷入Ca(OH

54、)2干 粉,达到辅助脱酸的目的。1.5 回风系统采用循环风机将已净化的尾气通过环壁喷射装置喷入反应塔，使其在塔壁表面形成一层空气幕 保护塔身，以防湿壁。1.6 粉尘收集系统 该系统主要由袋式除尘器、风机等组成。袋式除尘器主要用来收集反应后尾气中的固体颗粒。从反应塔出来夹带有飞灰、石灰等颗粒的 尾气进入袋式除尘器内，由于部分未反应的石灰颗粒吸附在滤袋表面，因此尾气中的酸性气体 可在滤袋表面完成最后一次脱酸反应后排入空气。1.7 废渣排出系统该系统主要由废渣库、库顶除尘器、输送设备、仓泵、卸灰机等组成。反应塔底部排出的粉尘和袋式除尘器收集下来的粉尘都通过仓泵输送到废渣库中，输送能力按实际灰量的15

55、0%设计，废渣库容积为150m3,按2天贮存量设计。1.8 控制系统尾气脱酸装置的自动监测与控制采用计算机自动监控系统，其可对尾气处理装置实行顺序自动 启停、运行参数自动检测和储存、关键参数实行自动调节，从而使尾气处理装置实现自动化控 制。2尾气主要技术参数（见表1）表1尾气参数污朶霖若杯单位晟尢佢设计恒烟芈mg/Xm1S047D2175HC1lna/Nzj1395561SOk&2079K765H:0V%17； K414-2U14-斛二范nKui-t?2制30()Nm7h7M44752157B4523 主要操作工艺条件脱SOX的Ca/S比为1.5 : 1；脱HCI的Ca/CI比为0.5 : 1

56、；进入反应塔的烟气温度为 155C；石灰浆固形物浓度为13%18%；石灰浆流量为11001300L/h；反应塔内烟气 流速为0.62m/s；塔内烟气停留时间为1213s；浆液喷嘴处压力为23bar；压缩空气喷 嘴处压力为2.76bar；进入除尘器的烟气温度为125130C；吸收塔和除尘器的灰斗加热 控制温度为110C ；除尘器预加热温度为80125C ；除尘器反吹压缩空气压力为56ba r；除尘器阻力v1500Pa。4 应用效果2002 年底，枣庄资源电厂垃圾焚烧尾气净化系统投入运行，并由业主及枣庄市环保局组织验收。表2为监测结果。表2脱蹩垂统测定结果项目帥暁遷去口脱症塔歯口烟汽诅度m1S7I5A烟汽溟厘E4出1和烟汽濒刪心/to标況疥期瞬56工况1432N7134170烟弋罩含量)294过剰牢吒系数19A1験加备咖2平均247414.1烟宅部枚盘;題Zti)W,.9-12M.5停斗门问”呂M1.&%so排放體吨dl)53-97访3-444-214-1-川平均577.4.5H匚律放谊出EZh)32.11.43