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垃圾焚烧烟气脱酸影响因素简述

北极星大气网  来源:《建筑工程技术与设计》  作者:陈晓波  2018/11/5 10:20:38  我要投稿  

北极星大气网讯:摘要:垃圾焚烧烟气处理工艺、设备种类繁多.本文重点分析了干法、半干法和湿法脱酸工艺各自脱酸效率的影响因素.为获得较合适的脱酸效率,烟气排放质量及运行成本,烟气脱酸工艺设计应根据烟气实际状况及组成选择适宜的工艺或者工艺组合.

1 前言

垃圾焚烧技术是实现垃圾“减量化”、“资源化”、“无害化”的有效措施之一。因此,垃圾焚烧在各国得到了推广应用。但是,垃圾焚烧产生的酸性气体生成量大,危害大,阻碍垃圾焚烧的进一步发展,一直是人们关注的焦点。因此研究影响垃圾焚烧烟气脱酸效率的因素以及如何提高烟气净化效果尤其必要。

2 烟气净化工艺脱酸效率的影响因素及措施

由于垃圾焚烧烟气成分复杂,而且各物质之间相互影响。本文主要介绍以下几种在烟气脱酸工艺设计时需要考虑的因素,并针对每种因素介绍相应可以改善脱酸效率的措施。

2.1 烟气温度

对于干法去除酸性气体,可选用Ca(OH)2 或者CaO。温度根据K. Liu、A. D. Lawrence的研究,CaO 和HCl 的反应在600~850oC 效果较好,在650oC 附近反应最为激烈。流化床锅炉多选用CaO,在流化床上部喷入石灰,满足温度条件。对于炉排炉如选用CaO,需要在余热锅炉受热面区域内喷入,对余热锅炉改动较大,并且国内垃圾因为没有分类收集,含灰量较高,石灰的喷入会导致锅炉底部灰量增加,容易堵塞。因此炉排炉干法去除HCl 选用Ca(OH)2,在反应塔和布袋之间喷入,烟气温度一般设置在150oC 左右,兼顾反应的效率及酸雾点。

在半干法和湿法脱酸过程中,烟气温度过高时,酸性物质从气相到液相扩散量减少,酸性气体的吸收量也减少,雾滴蒸发加快。导致雾滴过干,吸收剂失去活性,降低了吸收剂的利用率,导致脱酸效率降低。但温度太低使烟温降低,在半干法工艺中,烟气进入除尘器时温度低于雾点,导致腐蚀或脱硫灰结块的现象;湿法工艺中烟气温度过低会造成排放烟气产生“冒白烟”的现象。

2.2 吸收剂性能

消石灰是干法脱酸技术常用吸收剂,颗粒的大小影响其活性,颗粒越小,活性越大。同时,纯度越高,反应越充分,吸收速率较快。鉴于此,脱酸工艺要保证消石灰颗粒的大小及其纯度,要保证其细度为90% 以上且可以流经100目筛。纯度和活性要达到90% 以上。

在采用旋转喷雾干燥工艺脱酸时,石灰浆浓度和雾化液滴大小是影响反应塔脱酸效果的主要因素。根据解海卫等的脱酸模型研究,石灰浆浓度在10%~25%浓度变化范围内,随着浓度升高,酸性气体去除率略有下降,增加石灰浆浓度意味着水分含量降低,同样质量的石灰浆雾化效果相同时如果浓度提高则每个小液滴的液体表面会减少,也就是减少与酸性气体气液接触面积,降低酸性气体去除效率。但石灰浆浓度过低反应介质Ca(OH)2 含量减少也会影响HCl去除率。参数未优化前石灰浆制备系统浓度设置一般控制在12%~13%,因此可以通过浓度调整找到一个最佳的浓度值对应最佳的酸性气体去除率。

2.3 化学计量比

酸性气体的去除效率随化学计量比(SR) 的增加而增大,增大速度由快到慢;脱硫率的增大速率大于脱氯率的增大速率。原因是SR 增加,相当于脱酸反应方程式中一种反应物浓度增加,从而使脱酸过程反应更彻底。当化学计量比增加到一定数值后,继续提高计量比,酸性气体去除效率的增加速度将变缓,吸收剂的利用率开始降低。因此选择合适的SR既有利于改善脱酸效率,又有利于节约物料。

3 组合工艺对烟气脱酸的影响

垃圾焚烧烟气中有害气体成分复杂,由于各种酸性气体和吸收剂之间的反应速率不同,往往存在着竞争关系。因此,单一脱酸工艺并不能完全满足垃圾焚烧烟气的净化。目前,我国大部分垃圾焚烧厂家烟气脱酸采用“半干法+ 干法”组合工艺。随着一些经济较发达地区对环保要求的提高,单一使用时投资及运行成本较高但是脱酸效果最好的“湿法”已开始在组合工艺中被采用。

3.1 “半干法+ 干法”组合工艺

如图1 所示,干法使用的消石灰在除尘器前的烟道喷入混合,消石灰干粉进入除尘器后附着在滤袋表面,可以起到脱酸及保护除尘器的双重目的。在焚烧炉启停炉期间,由于锅炉排烟温度低,半干法脱酸系统无法正常投运,此时可以启动干粉喷射系统,达到脱酸的目的,防止高浓度酸性气体对布袋除尘器造成腐蚀;新布袋装好后需用石灰粉对布袋进行预喷涂,该系统的设置使预喷涂工作变得简单高效;在旋转喷雾器维护期间,焚烧炉排烟直接进入布袋除尘器则很容易对除尘器造成损伤,而启动干粉喷射系统,既可以使烟气达标排放又避免高浓度酸性气体对布袋除尘器造成腐蚀。

1.jpg

3.2 “干法/ 半干法+ 湿法”组合工艺

“半干法+ 湿法”是一种先进的烟气脱酸工艺, 主要应用于欧洲国家,如荷兰、丹麦等。由于该工艺较“干法+ 湿法”组合工艺和单独湿法工艺投资巨大、运行成本高,比较适用于高度发达国家。考虑到中国的社会经济发展阶段,“干法+ 湿法”工艺将成为我国较发达地区垃圾焚烧烟气脱酸的主流组合工艺。典型的“干法+ 湿法”烟气净化工艺如图2,主要包括以下4大系统:减温塔系统、消石灰及活性炭喷射系统、湿式洗涤塔系统和烟气再加热系统。“干法+ 湿法”烟气净化工艺的污染物排放指标远优于目前国内的烟气净化主流工艺—半干法+ 干法工艺。而且干法+ 湿法烟气净化工艺相比于单独的湿法脱酸工艺,碱液的消耗量要少,产生的高含盐废液量要少。大大提高了湿法脱酸工艺的经济适用性和技术可行性。

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结束语:

垃圾焚烧烟气脱酸工艺设计时应充分考虑各污染物之间的竞争关系。设计参数的选择需根据实际不断丰富及优化。同时,不断提高垃圾焚烧烟气净化系统的运行管理水平,根据焚烧炉运行状况和排放烟气的指标更好地协调脱酸组合工艺中各设备的联合使用。

原标题:垃圾焚烧烟气脱酸影响因素简述

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