垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣污染控制
摘要: 針對垃圾焚燒發(fā)電廠產(chǎn)生的有毒、有害氣體,通過控制焚燒爐的溫度,采用由脫酸塔和布袋除塵器組成的煙氣凈化系統(tǒng),減少有害物質(zhì)生成,達(dá)到國家垃圾焚燒污染物控制標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞: 焚燒爐,脫酸塔,活性炭,布袋除塵器
引言
垃圾焚燒過程中含有碳、氫、氧、氮、硫、磷和鹵素等成分的物質(zhì)與空氣中的氧氣反應(yīng),會產(chǎn)生多種有害污染物,垃圾焚燒污染物存在形式及數(shù)量與焚燒條件和凈化系統(tǒng)密切相關(guān)[ 1 ] 。如何有效控制垃圾焚燒煙氣污染是目前受到普遍關(guān)注的環(huán)境熱點(diǎn)問題之一。南方某城市垃圾焚燒發(fā)電廠裝備了2臺250 t/d循環(huán)流化床焚燒爐、配套2 組8MW凝汽式發(fā)電機(jī)和10. 5 kV /35 kV升壓站; 同時(shí)建設(shè)供水、供電、供氣和“三廢”處理系統(tǒng),對煙氣中各類污染物的生成和排放采取了有效控制措施。
1 焚燒爐控制
由于焚燒爐內(nèi)垃圾燃燒產(chǎn)生酸性氣體、二惡英和重金屬,為減小酸性氣體對爐膛的腐蝕,采用在爐膛內(nèi)涂上CaO的方法,阻止酸性氣體在高溫下對爐膛的腐蝕。根據(jù)二惡英等物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),采用循環(huán)流化床焚燒爐,將煤與垃圾摻混燃燒。混合燃料熱值在5 440 kJ /kg以上,沸騰床溫度達(dá)到850～950 ℃,減少了有害物質(zhì)(二惡英,呋喃等物質(zhì))的生成？刂茻煔庠诜贌隣t內(nèi)的停留時(shí)間為4 s,這樣二惡英很快就可以分解,在出口時(shí)其含量基本為零。在此溫度段玻璃等物質(zhì)也不會融化,不會影響焚燒爐內(nèi)的流化反應(yīng)。同時(shí)控制鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣速度,調(diào)節(jié)氧氣的供應(yīng)量( 6% ～ 11% ) ,可以抑制HCl、CuO、CuCl2 的生成,銅的氧化也會減少,NOx 生成值也很低。
垃圾中滲瀝液如果過多時(shí),會影響焚燒爐內(nèi)的溫度,采取通過自動控制系統(tǒng)控制加煤量,保持爐內(nèi)高溫。
2 煙氣處理工藝原理
煙氣凈化系統(tǒng)由脫酸塔和布袋除塵器組成。經(jīng)脫酸塔處理的煙氣再通過布袋除塵器,清除了粉塵和灰粒,凈化后的煙氣通過煙囪排入大氣。煙氣凈化流程為:爐膛→分離器→高溫過熱器→低溫過熱器→省煤器→空氣預(yù)熱器→脫酸塔 →布袋除塵器→引風(fēng)機(jī)→煙囪。
2. 1 處理機(jī)理
脫酸系統(tǒng)是基于循環(huán)流化床工藝技術(shù),通過增濕干燥過程使煙氣中SO2、HCl、HF等酸性氣體與消石灰粉發(fā)生放熱反應(yīng),生成CaSO3、CaSO4、 CaCl2 等無害化物質(zhì)[ 2 ] 。其主要的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理如下:
Ca (OH) 2 + SO2 →CaSO3 +H2O
Ca (OH) 2 + SO3 →CaSO4 +H2O
Ca (OH) 2 + CO2 →CaCO3 +H2O
Ca (OH) 2 + 2HCl→CaCl2 + 2H2O
2. 2 工藝流程
圖1是垃圾焚燒煙氣處理工藝流程。來自焚化爐的廢煙氣從脫酸塔的底部進(jìn)入脫酸塔。在脫酸塔側(cè)面的雙流體噴嘴,分別向塔內(nèi)噴出消石灰粉和壓縮空氣。在脫酸塔底部的雙流體噴嘴也分別向塔內(nèi)噴水和壓縮空氣。高速進(jìn)入的消石灰粉和水在壓縮空氣的作用下在脫酸塔內(nèi)均勻霧化, 形成液態(tài)的Ca (OH) 2。在壓縮氣體的作用下形成強(qiáng)烈的流化湍流狀態(tài),煙氣與湍流狀態(tài)液態(tài)的 Ca (OH ) 2 充分接觸, 中和反應(yīng)后脫硫效率在 85%。反應(yīng)過程中高溫的廢煙氣也可以把從噴嘴噴下來的水變?yōu)樗魵?大大減少了廢水處理。
 |
3 布袋除塵器
流化床焚燒工藝的固有缺點(diǎn)是煙氣含塵量大,除塵階段采用布袋除塵器效果較好。除塵濾布由玻璃纖維制成,受玻璃纖維耐熱強(qiáng)度限制,一般尾氣溫度控制在250 ℃左右,在這個(gè)環(huán)境溫度下不利于二惡英生成[ 3 ] 。袋式除塵器反應(yīng)器的濾布可以吸附脫酸塔中的反應(yīng)生成物,未反應(yīng)的消石灰粉和活性碳粉末,在濾布上形成一層反應(yīng)膜,大大增加了反應(yīng)的比表面和反應(yīng)時(shí)間,從而使得未在脫酸塔內(nèi)反應(yīng)的酸性氣體,未被活性碳吸附的二惡英、重金屬,得到二次凈化(濾布反應(yīng)機(jī)理見圖2) 。其他一些顆粒物、飛灰,在外層形成一層濾餅,這層濾餅會影響布袋除塵器的工作效率,所以在一定時(shí)間內(nèi)要清理這些灰塵。清理所用到的方法是脈沖式反沖洗。當(dāng)濾餅增到一定厚度,除塵器的壓差上升到一定值時(shí),自動控制系統(tǒng)發(fā)出脈沖清灰信號,向布袋內(nèi)面噴入壓縮空氣。由于壓縮空氣的沖擊力作用,布袋外表面的濾餅剝落,掉入除塵器底部料斗,安裝于料斗口的排灰閥將沉積于料斗的灰塵排出布袋除塵器。收集于布袋外表面的煙塵落入錐形的灰斗內(nèi)再經(jīng)雙層排灰閥排出,清潔空氣進(jìn)入除塵器頂部的清潔氣箱, 由風(fēng)機(jī)通過總出口導(dǎo)管抽出。壓縮空氣由電子控制的供氣系統(tǒng)供給,在布袋里形成高能振動波,同時(shí)高效率文丘里管使處理過的干凈氣體沖進(jìn)布袋,對布袋形成二次清灰。
 |
4 煙氣監(jiān)測結(jié)果
監(jiān)測焚燒煙氣時(shí),燃煤干燥基全硫0. 53% , 2 臺焚燒爐燃煤消耗量平均為4. 2 t/h,石灰石消耗量平均為0. 52 t/h,石灰石CaCO3 含量按96%計(jì), 鈣硫比為7. 3∶1。平均風(fēng)量為125 284m3 /h,煙氣在未進(jìn)入煙氣處理系統(tǒng)之前實(shí)際監(jiān)測結(jié)果SO2 濃度< 15 mg/m3 ,以此推算循環(huán)流化床固硫效率> 94. 5%。
(1) 1號焚燒爐
煙氣污染物排放濃度為煙塵74～79 mg/m3 , 煙氣黑度為0. 5 級, SO2 排放濃度< 15 mg/m3 , NOx 排放濃度為175 ～290 mg/m3 , CO 排放濃度為119 ～131 mg/m3 , HCl排放濃度< 25 mg/m3 , Hg排放濃度為1. 02 ×10- 4 ～2. 75 ×10- 4 mg/m3 , Cd排放濃度為3. 82 ×10- 3 ～4. 87 ×10- 3 mg/m3 , Pb排放濃度為0. 030～0. 050mg/m3 ,二惡英排放濃度均值為0. 71 ngTEQ /m3。所有污染物排放均達(dá)到GB 18485—2001《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》。污染物去除率為煙塵99. 3%～99. 5% ,NOx 12. 3%～50. 5%。
(2) 2號焚燒爐
煙氣污染物排放濃度為煙塵41～46 mg/m3 , 煙氣黑度為0. 5 級, SO2 排放濃度< 15 mg/m3 , NOx 排放濃度為346 ～450 mg/m3 , CO 排放濃度為139 ～140 mg/m3 , HCl排放濃度< 25 mg/m3 , Hg排放濃度為3. 15 ×10- 5 ～1. 59 ×10- 3 mg/m3 , Cd排放濃度為1. 58 ×10 - 3 ～8. 65 ×10 - 3 mg/m3 , Pb排放濃度為0. 009～0. 086mg/m3 ,二惡英排放濃度均值為0. 030 ngTEQ /m3 (除NOx 超標(biāo)50mg/ m3 外,其它均達(dá)到GB 18485—2001《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》。污染物去除率為煙塵99. 4% ～99. 7% ,NOx 8. 9%～22. 5%。
(3)二惡英類監(jiān)測結(jié)果(見表1)
 |
(4)惡臭無組織排放
在6個(gè)惡臭無組織排放監(jiān)測點(diǎn)位惡臭濃度均未檢出,達(dá)到GB 14554—93《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定限值要求。
5 結(jié)論
垃圾焚燒污染物存在形式及數(shù)量與焚燒條件和凈化系統(tǒng)密切相關(guān)。采用適當(dāng)?shù)臒煔鈨艋幚砑夹g(shù),可以對污染物的排放進(jìn)行有效的控制。采用循環(huán)流化床焚燒爐和煙氣凈化系統(tǒng)結(jié)合,可以大大降低有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生量,基本控制垃圾焚燒產(chǎn)生的二次污染。
參考文獻(xiàn):
[ 1 ] 趙龍生. 垃圾發(fā)電廠主要?dú)怏w污染物的防治[ J ]. 能源研究與利用, 2002 (5) : 24 - 25.
[ 2 ] 張文斌,梅連廷. 半干法煙氣凈化工藝在垃圾焚燒發(fā)電廠的應(yīng)用[ J ]. 工業(yè)安全與環(huán)保, 2008 , 34 (4) : 37 - 39.
[ 3 ] 陳平,程建光,陳俊. 垃圾焚燒過程中的煙氣污染及其控制[ J ]. 環(huán)境科學(xué)與管理, 2006, 31 (5) : 116 - 117.
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
