文章導(dǎo)讀

▲ 來源：《資源節(jié)約與環(huán)保》  作者：張力

從垃圾焚燒煙氣中的主要污染物出發(fā),以成都市某垃圾焚燒發(fā)電廠工程為例,探討目前主流垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理的工藝路線、工藝方法以及設(shè)計(jì)要點(diǎn),并提出了設(shè)計(jì)思路，并對(duì)煙氣脫酸工藝做了分析。

1、引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，人民生活水平不斷提高，垃圾產(chǎn)生量也逐年遞增。為避免環(huán)境污染,對(duì)垃圾進(jìn)行綜合治理，合理利用，已是刻不容緩的重要課題。垃圾焚燒是目前發(fā)達(dá)國(guó)家普遍推行的一種垃圾處理方式，可以有效分解垃圾中的有毒有害物質(zhì)，殺滅各種病原體，焚燒后形成的固體殘?jiān)鼫p量可達(dá)80%以上，占地少，方便填埋，還能產(chǎn)生電能進(jìn)行再利用,可以說垃圾焚燒真正實(shí)現(xiàn)了垃圾處理的減量化、資源化、無害化。

垃圾焚燒煙氣中的污染物可分為顆粒物(粉塵）、酸性氣體(SOx、NOx、HCl、HF等）、重金屬（Hg、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、Mn、Sb、Cd、Se等)和有機(jī)劇毒污染物(二噁英、呋喃等)四大類。為防止垃圾焚燒處理過程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的二次污染，必須采取嚴(yán)格措施，利用煙氣凈化系統(tǒng)對(duì)焚燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行處理，達(dá)到達(dá)標(biāo)排放的目的。

本文以剛建成投產(chǎn)的成都市某垃圾焚燒發(fā)電廠為例，對(duì)垃圾焚燒煙氣處理工藝進(jìn)行分析和探討。

2、垃圾焚燒發(fā)電廠概況

該項(xiàng)目垃圾處理規(guī)模為2400t/d,焚燒爐處理能力為4x600t/d,選擇4MPa,400oC中溫中壓蒸汽參數(shù)的余熱鍋爐。每臺(tái)焚燒爐配置一套煙氣處理系統(tǒng)。

3、煙氣凈化處理工藝

3.1 工藝流程

選擇SNCR(選擇性非催化還原法)+旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸塔+半干法(Ca(OH)2)+干法(NaHCO3)+活性碳噴射+高效袋式除塵器+SCR(選擇性催化還原法)相結(jié)合的煙氣凈化工藝。執(zhí)行《歐盟污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》2000/EC/76。

3.2 SNCR系統(tǒng)

SNCR系統(tǒng)是把氨水溶液噴射到焚燒爐內(nèi)，除去焚燒爐內(nèi)的氮氧化物的設(shè)備，化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

4NH3+4NO+O2——4N2+6H2O

通過在鍋爐第一煙道噴入霧狀氨水溶液，煙氣中的氮氧化物濃度從鍋爐入口設(shè)計(jì)值300mg/Nm3被分解到省煤器出口200mg/Nm3之下。所需氨水通過壓縮空氣和雙流體噴嘴被噴進(jìn)爐內(nèi)，根據(jù)省煤器出口NOg濃度,DCS系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行演算以控制氨水溶液供應(yīng)泵的輸出。氨水溶液供應(yīng)泵送來的氨水溶液與稀釋水匯合，再由氨水溶液管線攪拌器進(jìn)行充分混合，送到噴嘴噴射。

該工程在鍋爐第一煙道分多層共設(shè)置6跟噴霧噴嘴。氨水溶液儲(chǔ)罐一座，供SNCR和SCR系統(tǒng)共同使用，存儲(chǔ)20%氨水溶液7天用量。氨水溶液供應(yīng)泵設(shè)5臺(tái)定量泵,4用1備。稀釋水供應(yīng)泵采用渦流泵，設(shè)2臺(tái)，1用1備。

3.3 脫酸反應(yīng)系統(tǒng)

脫酸反應(yīng)系統(tǒng)包括機(jī)械旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸塔和消石灰噴射裝置。每條焚燒線設(shè)一座噴霧脫酸塔。脫酸塔為圓筒形，底部為錐形，椎體上設(shè)置電伴熱系統(tǒng)以防止灰渣結(jié)露，并進(jìn)行保溫，底部有破碎機(jī)和卸料閥，以保證反應(yīng)物能順利排出。脫酸塔上方，是帶導(dǎo)流板的蝸殼形入口通道，能使進(jìn)入煙氣產(chǎn)生良好的渦流和均勻分配。脫酸塔上方布置有石灰漿高位液槽，以保證供漿壓力恒定。根據(jù)煙囪處HCl、SO2、HF的濃度,DCS計(jì)算出所需的消石灰漿流量，進(jìn)而通過消石灰流量閥門控制消石灰流量。

工藝水用作煙氣冷卻水。為維持半干式脫酸塔出口溫度一定，冷卻水流量通過冷卻水流量閥自動(dòng)控制。冷卻水流量閥由設(shè)置在DCS內(nèi)的半干式脫酸塔出口溫度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)。3.4石灰漿制備系統(tǒng)

石灰漿制備系統(tǒng)為公用系統(tǒng),4條煙氣凈化線公用一套制漿系統(tǒng)，包括1個(gè)消石灰儲(chǔ)倉(cāng)、2個(gè)制備罐、1個(gè)漿液供應(yīng)裝置。消石灰儲(chǔ)倉(cāng)總?cè)莘e350m3,貯存天數(shù)7天。每個(gè)制備罐均設(shè)攪拌裝置及液位指示，主要功能是為脫酸塔連續(xù)提供所需流量的濃度大約10-17%的石灰漿。設(shè)置一臺(tái)帶攪拌器的消石灰供應(yīng)罐，容量為4條線8小時(shí)消耗量,供應(yīng)罐液位進(jìn)行測(cè)量，由DCS進(jìn)行監(jiān)視。設(shè)置2臺(tái)消石灰漿供應(yīng)泵,1用1備,裝有被供應(yīng)罐液位限制的連鎖回路。

3.5 碳酸氫鈉及消石灰噴霧系統(tǒng)

當(dāng)機(jī)械旋轉(zhuǎn)噴霧器進(jìn)行維修或更換時(shí),將啟用該系統(tǒng)，可以使HCl、SOx減少到排放指標(biāo)范圍內(nèi)。該裝置設(shè)置在布袋除塵器入口煙道處。另外，在布袋除塵器濾袋表面預(yù)涂時(shí)，也要運(yùn)行本設(shè)備。

設(shè)一座碳酸氫鈉料倉(cāng)，容量為1臺(tái)機(jī)械旋轉(zhuǎn)噴霧器停止工作時(shí)，滿足煙氣凈化需要3天的量。料倉(cāng)內(nèi)設(shè)料位開關(guān)、空氣流化裝置及振動(dòng)式架橋破解裝置。

在料倉(cāng)底部設(shè)4個(gè)排放口，每個(gè)排放口設(shè)置定量給料的出料裝置。通過將煙氣中'(1、0,的設(shè)定值與實(shí)際值進(jìn)行比較得到PID控制值進(jìn)而通過變頻器來控制粉體流量。

同樣，設(shè)消石灰料倉(cāng)1座，設(shè)計(jì)思路類似于碳酸氫鈉料倉(cāng)。

碳酸氫鈉或消石灰由鼓風(fēng)機(jī)輸送至噴射器噴人布袋除塵器人口煙道內(nèi)。如果供應(yīng)管線發(fā)生堵塞等情況，管線內(nèi)的壓力開關(guān)會(huì)檢測(cè)出來。

3.6 活性炭?jī)?chǔ)存和輸送系統(tǒng)

活性炭從脫酸塔后、布袋除塵器前的煙道混合器中噴人，主要作用是控制二噁英及重金屬的排放量，使其達(dá)到排放要求。為了使活性炭粉末和煙氣充分混合，增加活性炭和煙氣的接觸時(shí)間，本系統(tǒng)設(shè)置了特殊的煙氣管道混合器。為保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，除了設(shè)置羅茨鼓風(fēng)機(jī)輸送物料外，還另接了一套壓縮空氣管路作為旁路，以保證系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。活性炭的用量根據(jù)焚燒線煙氣量進(jìn)行控制。

3.7 布袋除塵器

設(shè)在線脈沖清掃和離線脈沖清掃兩種方式。正常運(yùn)行時(shí)，采用在線脈沖清掃，利用壓差控制自動(dòng)運(yùn)行。定期清灰方式為當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定的定期清灰時(shí)間，脈沖壓縮空氣從布袋的清潔側(cè)噴人布袋，吹落附著的濾袋上的灰塵。

本系統(tǒng)供氣由獨(dú)立貯氣罐供給，除塵效率>99.84，阻力小于等于1500Pa。

3.8 煙氣再加熱系統(tǒng)及SCR系統(tǒng)

煙氣再加熱系統(tǒng)是把從布袋除塵器出來的煙氣加熱到適合SCR系統(tǒng)脫銷反應(yīng)溫度的加熱裝置。布袋除塵器出口煙氣溫度約為145oC，該溫度不適合催化劑活性化溫度，需要升溫至以上。利用高壓蒸汽作為熱源進(jìn)行熱交換。_ueditor_page_break_tag_

SCR系統(tǒng)是把氨氣噴人催化劑反應(yīng)塔內(nèi)，去除氮氧化物的設(shè)備。催化反應(yīng)塔設(shè)置在煙氣再加熱器的下游，在催化反應(yīng)塔中的脫銷反應(yīng)與SNCR系統(tǒng)相同：

4NH3+4NO+O2——4N2+6H2O

催化劑材質(zhì)為Ti〇2-W〇3-V205系列，蜂窩狀結(jié)構(gòu)。催化劑由2層：1層備用構(gòu)成。氨水溶液供應(yīng)栗使用膜式栗，設(shè)5臺(tái)，4用一備。為控制煙囪出口的80x濃度，氨水溶液流量由DCS演算處理，自動(dòng)控制在最合適的流量。

3.9 飛灰輸送系統(tǒng)

包括:螺旋輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、飛灰儲(chǔ)倉(cāng)。脫酸塔及布袋除塵器灰斗中的灰經(jīng)螺旋輸送機(jī)送至刮板輸送機(jī)，再由刮板輸送機(jī)將飛灰送至斗式提升機(jī)中，飛灰經(jīng)提升后落人飛灰儲(chǔ)倉(cāng)中。儲(chǔ)倉(cāng)中的灰分兩路進(jìn)行處理，一路通過干灰散裝機(jī)排出，另外一路由輸送機(jī)送至飛灰固化系統(tǒng)。

3.10 煙氣凈化系統(tǒng)運(yùn)行效果

本套凈化工藝在垃圾焚燒發(fā)電廠投人運(yùn)行一年多以來，運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到《歐盟污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》2000/EC/76。

4、煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

4.1 煙氣凈化系統(tǒng)不影響焚燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行。脫酸反應(yīng)系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力，保證裝置高效穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 對(duì)酸性氣體、煙塵、二噁英等污染物進(jìn)行有效脫除，確保煙氣達(dá)標(biāo)排放。

4.3 技術(shù)裝備水平先進(jìn)、實(shí)用、可靠、經(jīng)濟(jì)。

4.4 設(shè)備布置緊湊合理，占地少，最大限度降低投資。

4.5 采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，提高自動(dòng)化生產(chǎn)水平，基本實(shí)現(xiàn)中控室集中控制，為降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造良好條件。

4.6 出于經(jīng)濟(jì)性考慮，凈化系統(tǒng)使用價(jià)格便宜、易于采購(gòu)、便于運(yùn)輸?shù)乃巹?/p>

結(jié)語

選擇SNCR(選擇性非催化還原法):旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸塔:半干法(Ca(0H))+干法(8aHC03)+活性碳噴射+高效袋式除塵器+SCR(選擇性催化還原法)相結(jié)合的煙氣凈化工藝，對(duì)垃圾焚燒煙氣中污染物質(zhì)的去除有很好的效果，在生產(chǎn)運(yùn)行中能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的達(dá)標(biāo)排放，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。該工藝的選擇以及對(duì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的分析，可為相關(guān)工程建設(shè)提供參考和借鑒，有推廣使用的價(jià)值。