生活垃圾焚烧烟气污染物控制工艺选择

生活垃圾焚烧烟气污染物控制工艺选择

陈云

北控水务（中国）投资有限公司北京100102

摘要：由于生活垃圾的复杂性和污染物的多样性，焚烧产生烟雾，存在大量的污染物，如果我们不选择适当的防治措施，就会产生严重的环境问题。本文就生活垃圾焚烧烟气污染物控制工艺选择进行了探讨

关键词：生活垃圾；焚烧烟气；污染物控制

前言

由于相关规定的颁布，我国在生活垃圾焚烧处理工作上取得了明显的进步，可以说我国在这方面的工作已经达到了先进水平。不过考虑生活垃圾比较特殊，在进行焚烧的时候很容易造成烟气污染物的出现，而要是不能够得到妥善的处理，那么就会对环境造成破坏，因此相关工作者一定要重视这方面的工作。

1生活垃圾成分分析及焚烧要求

1.1生活垃圾成分分析经检验

生活垃圾物理成分组成：有机物（砖瓦沙土、织物、纸张、橡胶、塑料、厨余等）约占94％；无机物（金属和玻璃等）约占5％；其他约占1％。

1.2生活垃圾焚烧要求滁州市生活垃圾可燃性组分所

占比例约为89.5%，经过5~7d存放，送入炉内燃烧的垃圾热值一般在5404kJ/kg，超过焚烧处置生活垃圾最低热值要求（3000kJ/kg）。垃圾在焚烧炉中与助燃空气充分混合后，经高温燃烧（850~950℃），二噁英类有毒有害物质得到了有效分解，炉渣综合利用，产生高温烟气采用可靠的急冷降温措施后进入后续烟气净化系统。

2烟气中污染物组分

2.1有机污染物有机污染物主要为二噁英类物质

二噁英类物质具有极大的毒性。生活垃圾焚烧烟气中含有的二噁英，一部分是原生垃圾自身含有的微量二噁英，由于二噁英的热稳定性较强，在焚烧过程中有一小部分未发生反应，直接进入烟气；大部分的二噁英是在焚烧过程及焚烧炉尾部烟道中重新合成。

2.2酸性气体焚烧产生的酸性气体主要是NOx、SOx、HCl、HF

主要来源于垃圾中特定组分的燃烧过程，研究表明，HCl的浓度受垃圾中含氯有机物的影响高于无机氯化物。

2.3重金属

重金属类污染物主要来源于生活垃圾中含有的废旧电池，废旧电子元件以及各种重金属废料所含的部分重金属及其化合物在焚烧过程中的蒸发，主要包括铅、汞、铬、镉、砷及其化合物以及其他重金属及其化合物。当垃圾中有机氯化物含量高时，烟气中的重金属以铬为主要成分，当垃圾中无机氯化物高时，烟气中的重金属以铅为主要成分。这些蒸发的物质一部分在高温下直接变为气态，以气相的形式存在于烟气中；还有一部分与焚烧烟气中的颗粒物结合，以固相的形式存在于烟气中；另有相当一部分重金属分子进入烟气后被氧化，并凝聚成很细小的颗粒物。

2.4颗粒物烟尘

颗粒物主要是垃圾焚烧过程中烟气夹带的不可燃物质或燃烧过程产生的微小惰性无机颗粒状物质，如灰分、无机盐类、可凝结的气体污染物及有害的重金属氧化物。

3不同种类烟气污染物的控制

3.1酸性气体净化

（1）湿法：此方法在国外早已经得到运用，其主要是把碱性物质当做吸收剂，这样一来就能够让酸性气态污染物得到很好的净化效果。湿法净化要分成两个阶段，而相关设备则主要使用的是吸收塔。当前湿式烟气脱硫技术被采用的比较普遍，其不但拥有良好的装置、而且也不需要太多的造价，另外，设备在操作和维修方面都显得比较简单，不过缺点同样明显，比如必须要对生态反应物再进行处理，在工艺操作方面显得较为繁琐，而且投资成本巨大。

（2）干法。此种方法无法提高污染物的清除能力，而想要加强对酸性气态污染物的清理，那么就一定要让固态吸收剂尽可能多的存在于烟气里，并维持合理的湍流度，这样的话，就能够让吸收剂拥有足够的面积。在干法当中，使用最多的吸收剂为Ca(OH)2，粉末。其工艺组成的方式通常是利用喷道进行喷射，然后结合高效除尘器进行清理工作。当烟气渗入进除尘器当中的时候，会形成消石灰，之后往里面喷射Ca(OH)2粉末。而之所以要这么做，主要原因就是要将烟气里所存在的酸性气体排除，从而让HCI、HF能够达到国际所规定的排放浓度范围。往烟气里面喷射活性碳粉末，能够排除烟气里所含有的重金属物质。干法的优势主要在于能够形成固态反应物，这样就能够直接对污染物进行清理，而并不是要和湿法一样去进行两次清理；不过缺点也同样存在，比如在清除率方面，比湿法还是差一些，而且对吸收剂的消耗程度要比湿法多。

（3）半干法。此方法是上述两种方法相结合的产物。其优势在于净化率高，同时不用对反应物做两次清理。不过此方法必须要具备一定的操作能力，而这就需要丰富的实操经验后才能够取得理想的清理效果。烟气一定要停留较长的时间，这样就能够形成足够的化学反应，如此一来，就可以实现高效清污的效果。同时还可以让反应生成物里所存在的水分全部蒸发，并最后以固态的方式被全部清理，所以如何设置合理的停留时间，是半干法最为主要的工作。此外，反应产物的清除效果如何，净化反应塔内部的温度差异具有决定性的影响。不仅是停留时间以及温度差异，喷雾水平同样能够决定净化工艺效果。所以在工作期间，一定要认真处理上面所提到的内容，如若不然的话，就会让烟气污染物控制工艺出现问题。

3.2颗粒污染物净化

（1）布袋除尘器能够实现环保的最好效果。目前，国外在处理生活垃圾焚烧烟气的时候，普遍使用布袋除尘器，同时，此设备能够使用很长时间，通常能达到2年以上，性能好的则能够至少使用6年。

（2）布袋除尘器具有较强的除尘能力，无需较多的占地面积，特别是这些年以来，因为制造水平的进一步提高，让经常出现的磨损情况都得到了一定程度的缓解，从而让布袋除尘器获得了更加广泛的运用。

（3）在运行、维修故障等方面，能够运用自动化的管控方式去解决，这样便实现了不停机分室检修，如此一来，就让操作变的更加简单，从而确保清理工作顺利的进行。

3.3重金属去除

金属离子含有很多的吸附量，使用活性炭所具备的吸附强度，不但能够让烟气里所具备的一些碳氢化合物得到吸收，同时还能够吸收一些布袋除尘器不能够吸收的超细粉尘，此外，也能吸附粉尘上的重金属物质。因为活性炭吸附几何布袋清除器能够很好的清除重金属物质，所以美国相关部门已经将其视作掌控重金属的最重要技术。同时，我国所使用的半干法烟气反应塔、活性碳吸附、布袋除尘器等相关技术已经让烟气重金属浓度实现了国家所规定的标准，而且很多都比国家所指定的标准限制要低。

3.4NOx脱除

由于生活垃圾中含氮物质较多，焚烧烟气中NOX含量较高，故本文将NOX脱除工艺单独加以分析说明。垃圾焚烧发电产生的废气中NOX的来源主要有：

(1)焚烧物料含有蛋白质（含氮元素），燃烧中与O2发生反应生成NOX；(2）助燃空气中的N2在高温下被氧化成NOX；(3）助燃物质因焚烧产生NOX。烟气中NOX控制工艺主要包括低氮燃烧法（过程控制、不需额外新增治理设施）、选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)等多种形式。

SCR是指在200-450℃的温度区间，通过注射含有氨基的还原剂（常见的有氨或尿素），在催化剂（TiO2或V2O5）作用下选择性的将NOx还原为N2，该工艺对NOX脱除效率焦高，但所需投资较高、配套设施复杂，且烟气在进入反应器之前需要预热，与垃圾焚烧发电企业前端的余热利用设备存在冲突，在垃圾焚烧烟气净化领域应用时间不长。SNCR与SCR工艺相比，不需要催化剂，可直接通过炉内注射含氨基还原剂，在750℃～900℃的温度区间将NOx还原为N2，该工艺可在焚烧炉炉膛内利用余温完成，设备投资低、简单方便、NOX脱除效果可满足相应排放标准要求。

结束语

目前，国内已投运、在建的生活垃圾焚烧企业大部分均选用上述组合工艺或其延伸工艺，据测算，上述烟气净化组合工艺可达到除尘效率≥99.8%，脱硫效率≥85%，脱氯效率≥95%，重金属（Hg、Cd、Pb）脱除效率≥90%。

参考文献：

[1]沈琴,孙立,张培良等.垃圾焚烧烟气净化处理半干法脱酸工艺浅析[J].能源与环境,2015(6):4-85.

[2]刘辉等.某垃圾焚烧厂烟气净化工艺选择分析研究[J].环境科学与管理,2016.04(41):101-104.