垃圾焚烧烟气处理的除尘技术运用研究

垃圾焚烧烟气处理的除尘技术运用研究

毛芝英1   ,陈云2

1. 身份证号：3308231978****492X
2. 身份证号：3390111976****8193

摘要：在新的历史时期，随着我国经济的快速发展，如垃圾填埋等一些传统的固废处置方式已经不能满足生态环境要求。垃圾焚烧是实现垃圾无害处、资源化和减量化处理的有效途径。然而，近十几年，随着垃圾、生物质等固废物的持续焚烧，其排放的污染物日益增多，对整个国家的生态环境造成了极大的影响。因此，要进一步推进我国的发展，必须在垃圾焚烧烟气处理方面进行改造，降低其尾气的污染及提高排放标准，并加强粉尘和垃圾等固废物的治理工作。

关键词：垃圾电厂；锅炉烟气；除尘技术；运用研究

前言

随着我国城镇化进度加快，人民生活质量不断提高，城市生活垃圾正呈爆发式增长，对地下水、土壤、生态环境、居民健康造成巨大危害。垃圾焚烧不可避免的产生诸如二氧化硫、氯化氢、二噁英等有毒有害气体和含有重金属的灰尘等。SO2、HCl、二噁英、重金属是目前中国主要大气污染物之一，是导致雾霾、酸雨等灾害性气候的重要因素影响因素，破坏生态环境、带来经济损失的同时也严重危害人类健康。垃圾焚烧所产生的烟气同时也严重影响了垃圾焚烧电厂周边居民身体健康，因此受到民众的高度关注。

为了更好地解决和避免这一问题，在未来的发展阶段，我们应该加强对脱硫、脱硝、烟尘等技术的研究，以保证企业的正常生产，为人民的生活质量提供充分的保证。

一、垃圾焚烧成分及除尘终产物输送技术分析

目前，我国对垃圾焚烧技术的研究还在不断地深入，垃圾焚烧发电厂的除尘终产物输送技术已经完全国产化，主要是小仓泵输送、流态化仓泵输送、正压浓相输灰、机械刮板输送等技术，而机械刮板输送是目前国内最常用的垃圾焚烧飞灰输送方式。

（一）市场变化

由于固废处置市场的变化，垃圾焚烧不仅仅局限于生活垃圾，还有生物质、污泥、医疗危废等。国内的垃圾成分也是相当复杂，南北生活习惯不同，所产生的垃圾成分不一，垃圾焚烧热值高低不同等等情况，从而造成锅炉烟气净化处理、除尘、飞灰输送和其它辅助设施的配置不同。目前，除尘系统的整体性和相关性较高，但以上原因可能会造成某些环节出现问题，从而对除尘装置的正常使用造成一定的影响[1]。

（二）从焚烧垃圾成分的角度进行考虑和分析

1）污泥焚烧一般都是在污泥进行干化处理后，掺煤一起进入循环流化床进行焚烧。其锅炉出口烟气的含尘量很高，大概可达到50 g/Nm3。

2）生活垃圾焚烧采用炉排炉进行焚烧的较多，锅炉出口烟气的含尘量一般在2~6 g/Nm3）。生活垃圾焚烧产生的终产物由残渣和烟气组成。

烟气的主要成分由N2、O2、CO2、H2O组成，其含量约占烟气容量的99%，这部分对环境影响较小或无危害。焚烧烟气中还含有约1%的有害污染物，其中包括以下四类：

a.颗粒物（飞灰）

b.酸性污染物（HCL、HF、SOX、NOX）

c.重金属（汞Hg、铅Pb、铬Cd等）及其化合物

d.残余有机物（PCDDs二噁英、PCDFs呋喃）

生活垃圾焚烧除尘处理后的灰尘中重金属含量高：由于烟气中飞灰对重金属的吸附，飞灰中重金属含量高于炉渣，因而被列为危险废物。且还有Na盐、K盐、二噁英、呋喃等其它污染物。

3)生物质焚烧，其锅炉出口烟气的含尘量不高，一般<5 g/Nm3，但飞灰很轻且不易燃烧充分。

4）其它医疗危废等

二、垃圾焚烧烟气处理除尘技术分析

针对目前国内垃圾焚烧烟气治理技术在大型固废发电厂锅炉中的应用情况，简要介绍下除尘技术所涉及的几种常见除尘设备。

 (一)静电除尘器

静电除尘是目前国内使用最多的一种除尘技术。采用静电除尘技术，能及时处理固废焚烧过程中的烟尘，而且不受实际工作环境的影响，能有效地改善固废焚烧的粉尘治理。静电除尘技术具有很高的净化效率，能很容易地处理固废焚烧过程中的粉尘，尤其是在高负荷运行条件下，即在高尘工况下其充分体现出优势，对设备的实际使用具有很低的损耗。这一技术是实现社会资源绿色发展的重要技术途径，也是推动资源化技术向科学化方向发展的重要途径。一般而言，在火电厂、污泥焚烧等高尘工况下，使用静电除尘器作为预除尘的场合较多。

（二）旋风除尘器

 旋风除尘器是当含尘气流由切线进口进入除尘器后，气流在除尘器内作旋转运动，气流中的尘粒在离心力作用下向外壁移动，到达壁面，并在气流和重力作用下沿壁落入灰斗而达到分离的目的。

旋转气流的绝大部分沿器壁自圆简体，呈螺旋状由上向下向圆锥体底部运动，形成下降的外旋含尘气流，在强烈旋转过程中所产生的离心力将密度远远大于气体的尘粒甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和自身的重力沿壁面下落进入集灰斗。设计简单的旋风除尘器体积小，不需要特殊的附属设备，造价较低．阻力中等，器内无运动部件，操作维修方便等优点。

（三）布袋除尘器

烟气通过布袋除尘器，将烟气中的粉尘和少量未反应完的吸收剂都收集下来，使烟气达到规定的排放标准。在布袋除尘器内，与酸性气体进一步的反应吸收，以及对二噁英、汞及其他挥发性重金属化合物的吸收性分离。

吸收剂与大部分飞灰将会粘附在过滤袋上，形成一层所谓的滤饼，这层滤饼包含飞灰、来自脱硫塔的反应产物以及活性炭。滤饼不仅有助于细微尘粒的分离，还有助于吸收汞、二恶英和其他有害气体。经过净化后的气体将从过滤袋内部进入净化气室，然后经引风机通过烟囱排放。通过仪表用气脉冲对成列的过滤袋进行逐一清灰，当布袋过滤器中的差压达到上限即进行灰，直到差压达到下限为止。脉冲气流突然进入过滤袋，瞬间内扰动过滤器内的正常气流，于是布袋瞬间突然膨胀。此时布袋外表面的滤饼将会破裂并（在重力作下）落入飞灰收集斗，片刻之后开始下一列过滤袋清灰。落入灰斗的灰尘通过输灰装置被不间断地排出。

（四）湿式除尘器

电控湿度控制技术是一种类似于静电除尘的技术。湿法电除尘是以静电除尘技术为基础，与湿法处理技术相结合，利用提高湿度的湿气，对锅炉烟气进行及时的治理，同时也为推动我国燃煤电厂绿色发展提供了新的技术支撑。在确保粉尘排放达标的情况下，烟尘微粒能够吸附负离子，因此采用静电除尘装置，对积尘进行科学的吸附，从而达到减少污染的目的。与布袋电除尘器相比，采用湿式除尘装置，在清扫粉尘时，不会再出现粉尘。

三、垃圾焚烧尾气处理除尘技术的创新研究

随着固废处理市场的不断发展及技术研究的深入，根据不同的焚烧炉特点、垃圾成分的选择合适、合理的除尘技术势在必行。

（一）生活垃圾焚烧发电厂

目前国内大型垃圾焚烧发电厂，锅炉烟气处理技术由原来传统的工艺技术演变为复杂工艺处理技术。传统的工艺路线主要为：干法脱硫+布袋除尘；

随着排放要求不断提高，粉尘排放要求从：

20mg/Nm3（国标GB l8485–2014）------10mg/Nm3(欧盟2000/76/EC)--5mg/Nm3 (经济较发达省市垃圾发电排放限值表)

配套的处理工艺路线：SNCR+半干法+干法喷射+活性炭吸附+布袋除尘器

 +湿法+SCR

一般要达到欧盟排放要求，则配置布袋除尘器，过滤风速控制在1m/s之内且滤袋采用PTFE+PTFE覆膜。但是要求达到5mg/Nm3以下,则仅仅采用布袋除尘器就很难保证，因此一般配套湿法洗涤，即采用吸收剂稀释水洗的方式来进一步吸收酸性气体和洗掉粉尘。水洗后的烟气经除雾脱白后排放。

根据生活垃圾终产物的特点及配套的烟气净化技术，对布袋除尘器的结构进行了优化创新设计，采用灰斗进风、小仓室设计，设置气动进气阀，检修换袋可在不停系统风机，系统正常运行条件下分室进行。为了减少漏风率，提高净气室的使用寿命，布袋除尘器净气室采用双顶盖结构，中间保温，保温效果较好，同时顶部检修方便、可行。所有人孔门硅橡胶玻璃纤维密封技术，密封性能好，密封条可在350℃温度，长时间运行下不老化、且弹性好。在灰斗结构方面，为了避免烟气短路，灰斗内设置导流板。灰斗斜壁与水平面的夹角不小于60º。相邻壁交角的内侧，做成圆弧型，以保证灰尘自由流动。经创新设计后的布袋除尘器除尘效率高，可达99.99%，能保证排放浓度小于10mg/m3，甚至更低。

（二）污泥焚烧发电厂

因污泥掺杂煤一起焚烧，因此锅炉出口烟气中粉尘的含量很高，需要设置静电除尘器先进行预除尘，然后经布袋除尘器后排放。

静电除尘器中原振打清灰主要方式：电磁振打，结构简单、检修方便、电除尘器尺寸小、成本低。但缺点是：振打清灰力小、漏风点多，当粉尘粘性较大时，极线、极板上的灰就会清不下来，影响收尘效率。随着对垃圾终产物的了解及不断的摸索，将振打清灰方式优化成机械振打，其结构较为复杂成本高，但机械振打清灰效果好、除尘效率高。设备稳定性、可靠性好，运行维护工作量小。

针对不同工况条件，污泥掺杂煤的含量及不同煤种采用不同的技术措施，以满足日益提高的环保要求，对极配形式、阴阳极板、气流分布技术进行优化。板面压有沟槽，使之易于吸附粉尘。两旁的折边不仅增加了极板的刚性，而且作为防风沟还可以防止粉尘的两次飞扬。振打加速度传递良好，易于清灰。单位集尘面积的重量较轻，在高温和振打作用下，抗变形能力强。

对于一些排放要求高的电厂，则要求粉尘近零排放（〈5mg/Nm3），于是湿式电除尘器应运而生。湿式除尘器本体内壁及内部结构件材料的选择要充分考虑防腐要求，包括框架、定位梁等。为保证烟气均匀地流过电场，气流分布板一般采取耐磨耐腐蚀材质。壳体内部及支撑部件等重要部位均要采取防腐，如玻璃钢等。绝缘箱和阴极固定器外部采用硅酸铝纤维等保温，要求保温性能好，并保证绝缘子的  绝缘性能。

（三）生物质焚烧发电厂

生物质焚烧锅炉出口烟气中含有大量的火星及未燃尽颗粒，为保护滤袋不被没燃尽带火星的粉尘颗粒烧毁，在布袋除尘器之前设置了旋风除尘器进行预预除尘，去除烟气中的大颗粒和未燃尽颗粒。旋风除尘器针对颗粒>10μm的飞灰具有良好的除尘效果，效率达至80%以上，且阻力不大，漏风率也较低，一般不大于1%。相反它的缺点就是捕集微粒小于5微米的效率不高。

从当前垃圾焚烧尾气处理的发展水平来看，在某一特定的生产周期内，采用脱硫、脱硝、除尘等技术，可以达到较好的环保效果，但由于各种原因的制约，使其在实际应用中出现了诸多问题，如在堵灰这一问题上也遇到了瓶颈。《火力发电厂除尘设计规程》中建议，在使用连续作业时，除尘系统的剩余容量不得低于设计煤种时的50%，所以在实际中应按照"最大灰量"的要求，同时应充分地兼顾质量较差的煤种所需的灰量，虽然会加大投资，但与除尘装置的作业比较，其实用性更强。从灰质的观点来考虑，现有的电厂对此并不是很看重，通常只将其设置为0.75 t/m3，而忽视了粉体的粒径，经过对除尘设备的检查，发现粉尘的堆积浓度和粒径的增大将极大地降低除尘设备的工作效率，从而使除尘设备出现损耗。飞灰堆的密度和颗粒尺寸超过一定限度后，就无法进行高效的输送，造成了系统的耗损。为了克服以上问题，除了在进行前期的工业化前期实验之外，提高煤的质量及充分了解固废物的特点也是必要的。还要选择合适的除尘装置，以便更好地处理各种灰质、灰量和堆积密度。在垃圾焚烧尾气处理电厂采用烟气脱硫技术时，能够将焚烧技术与锅炉烟气脱硝、除尘技术有机结合，实现节能减排。此外，在除尘技术的运用中，可以在脱硫之前采用预除尘，在脱硫后采用湿法，并在烟道中提高温度，从而达到对环境的全面净化，达到了人们的需要[2]。

四、结语

为了能够给垃圾焚烧发电厂创造一个更好的生活环境，政府加大了对垃圾焚烧发电厂的污染控制力度，制定了相应的法律法规，提高了电厂的环保意识。未来，垃圾焚烧发电厂要顺应时代发展，要研究除尘系统，提高除尘系统的设计效率，了解除尘设备在实际运行和维护中出现的问题，并制定相应的预防措施，确保除尘系统的最佳效率，为以后的发展奠定良好的基础。

参考文献

[1]喻兵.垃圾焚烧发电中烟气超低排放改造技术研究[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2020(09):194-196.

[2]周志新.垃圾焚烧烟气处理工艺的相关研究[J].科技创新与应用,2020(25):109-110.

[3]张勇,蔡银科,阮东亮,曹小利.垃圾焚烧烟气超低排放改造技术探讨[J].中国环保产业,2017(09):59-61+65.