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垃圾焚烧发电烟气净化技术现状及发展趋势

北极星垃圾发电网  来源:《基层建设》    2020/6/3 13:18:27  我要投稿  

北极星垃圾发电网讯:摘要:随着我国环境保护的要求越来越严格,垃圾焚烧发电已逐渐成为垃圾处理的主流技术。烟气净化作为垃圾焚烧发电厂的重要组成部分,决定着垃圾焚烧产生的二次污染物的排放水平。本文分析了垃圾焚烧发电厂烟气净化工艺,并探讨了其发展趋势。

关键词:垃圾焚烧发电;烟气净化技术;发展趋势

随着中国经济的快速发展,城市化水平的提高和人民生活水平的不断提高,产生的垃圾量日益增加,由此造成的环境污染问题非常严重。许多城市的垃圾增长率超过了GDP增长率,面临着垃圾围困的困境。垃圾焚烧可以实现能源和资源的利用,减少体积容量的效果明显,处理速度快,不需要长期存放,节约了土地资源。它不仅可以充分利用垃圾的发热量,而且可以通过烟气处理系统对燃烧产生的有害成分进行集中处理,以减少环境污染。垃圾焚烧发电已成为国际上处理垃圾的主流技术。

一、垃圾焚烧发电厂烟气净化工艺

1.1酸性气体脱除

酸性气体净化过程按照有无废水分为干处理,半干处理和湿处理,每个过程都有其组合形式,也有自己的优点和缺点。

一是分析干处理,在进行除酸的时候可以有两种方法,一种是干燥反应塔,将反应塔中的干燥药物和酸性气体结合使其进行反应,然后将一部分反应物与气体一起加入沉淀器中,使其与酸反应。还有一种是在注入干粉药剂之前进入除尘器,药剂在灰尘和酸性气体反应中,选择消石灰(Ca(OH)2)或碳酸氢钠(NaHCO3)干粉,使干粉颗粒的表面直接与酸性气体接触,导致化学中和反应发生,形成无害的中性盐颗粒,在灰尘中反应产物与捕获烟道气中的灰尘和不参与反应的吸收剂,可以达到净化酸性气体的目的。

二是采用半干式反应塔吸收剂进行,一般采用氧化钙(CAO)原料,由氢氧化钙(Ca(OH)2)溶液制成,在烟气净化过程中通常放置在除尘设备之前,注入石灰浆在反应塔中,浆料形成大量颗粒后必须由除尘器收集。通过喷嘴或旋转喷雾器将石灰浆溶液喷射到反应器中,通常从反应塔顶部注入以形成具有非常小粒径的液滴。由于水的蒸发降低了废气的温度并改善了其湿度,使得酸和石灰浆料反应成盐,落到底部。半干式反应塔石灰不完全反应,烟气进入除尘器后,如果除尘设备使用袋式除尘器,部分未反应物质将附着在过滤袋上并通过过滤袋的酸性气体反应,脱酸效率进一步提高,对于石灰浆的利用率也相应提高。

第三是以洗涤器的形式进行湿式脱酸,烟气在与碱性溶液充分接触后进入洗涤器,以获得更好的脱酸效果。洗涤器设置在除尘器的下游,以防止颗粒污染物堵塞喷嘴并影响其正常操作。同时湿式洗涤器不能放置在袋式过滤器的上游,因为高湿度饱和烟气会导致颗粒物质堵塞滤布,使得气体不能通过滤布。

干处理工艺效率低,一般不能满足排放目标要求。如果垃圾中的Cl和S含量低,则半干处理理论上可以满足项目排放指标的要求,但半干处理难以保证废物组成波动较大时的效果。湿处理酸净化过程中酸性气体去除效率最高,工艺流程各种组合,但工艺过于复杂,配套设备较多,并对废水处理问题进行了后续跟踪。

1.2脱硝技术

一是分析的是SNCR技术,这是选择性非催化还原法进行,在烟气温度为850~1100℃,在O2条件共存的情况下,将氨或尿素等脱氮剂直接送到炉中,氮氧化物被还原成氮和水。由于该方法不需要催化剂的作用,因此可以避免催化剂堵塞或中毒的发生。去除效率受到脱硝器和氮氧化物之间的接触条件的影响很大。因此,喷嘴吹出口的位置必须根据炉子形状确定,要确定具体的形状。SNCR技术一般使用氨或尿素作为还原剂,使用喷枪将还原剂注入焚烧炉高温区,将NOX分解成N2和O2,达到NOX去除的目的。

然而,在还原反应的情况下,氨作为还原剂,如果注入太多则不能及时反应,将导致一系列后续问题。如残留在烟气中,随着烟气中HCI的反应导致气态氯化氨产生,导致白烟。

二是分析的是SCR选择性催化还原反硝化技术,目前这是国际上最广泛使用的烟气脱氮技术,在催化剂作用下温度约为280~420℃的烟气,SCR技术受催化剂的作用,NH3以将烟道气中的NOX还原成N2。反应过程通常被认为是与分子NO反应的NH3分子,会产生一个N2分子,同时催化剂被还原;O2的存在可使催化剂再氧化,从而完成整个催化循环。这也是为什么这个过程称为选择性催化还原的原因。选择性催化还原反硝化技术目前是日益广泛应用的烟气脱氮技术,在日本、欧洲、美国等国家和地区的大多数发电厂基本上都是应用这种技术,它没有副产物,不形成二次污染,装置结构简单,除脱效率高(达90%以上),运行可靠且维修方便等都是其优点。

第三就是SNCR+SCR组合脱氮技术。由于SCR和SNCR具有自己的优势,SNCR和SCR并不是两个系统相互排斥的,相反当两种技术同时结合使用时,可以有效地中和两种技术的缺点,保证投资成本和脱氮效率找到最佳平衡。所以如果我们想要节省投资和控制运营成本的时候,同时确保超过80%的脱氮效率,而且要保证低氨逸出率,可以采取SNCR和SCR两种组合的方式,能够理性对NOX分配,关闭除了满足排放要求的负载外,还要尽可能降低成本。由于SCR中的大部分NOX已被SNCR除去,所以SCR所需的SCR和反应堆将变小,投资成本将会降低很多。

1.3重金属排放控制

对于重金属,在烟气中不仅以固体状态存在,同时还以气体状态存在。这是因为有些含有这种成分的化合物在燃烧过程中挥发所产生的。当温度降低时,重金属混合物的挥发率将剧烈地降低,相应的,其排放也将随之减少。焚烧后产生的高温烟气,经余热锅炉冷却后,再通过烟气处理装置,其出口温度进一步降低,加之在烟气处理装置中喷入的活性炭具有较大的比表面积,再配备高效的袋式除尘器就可以有效地清除烟气中的重金属。

一般来说,此种方法对汞的去除率约90%,对镉的去除率达95%。而烟气中的铅是以烟尘的状态存在的。因而铅主要由袋式除尘器来清除,也有少部分是在冷却塔中被吸收而去除的。对铅的清除率平均可达95%。

二、烟气净化技术的发展趋势

目前废物焚烧废气净化技术研究主要有两个方面:污染物协同去除控制技术,另一个是烟气的控制和在线检测技术。基于越来越严格的环保要求,以及垃圾焚烧炉烟气中复杂组成的烟气净化系统复杂,成本高,烟气污染物协同去除控制技术越来越受到重视。例如,利用臭氧等强氧化活性分子团体实现烟气中各种污染物协同去除技术,实现硫氧化物,氮氧化物,汞等污染物协同去除和烟道气净化;有机废物结合各种现有技术,如酸性气体去除技术,催化技术,袋式除尘技术,吸附技术等新型废物焚烧烟气净化系统和设备,综合控制废物焚烧烟气排放;低温等离子体耦合催化协同处理污染物控制技术。

二噁英也是垃圾焚烧的重点,越来越多的二噁英深度控制研究,包括焚烧二噁英阻挡技术和焚烧烟气二噁英终端控制技术如二噁英特种改性活性炭,二噁英低温催化降解技术。此外,垃圾焚烧炉二噁英排放在线检测技术也是热点之一。

结语

受土地短缺和围困等因素的影响,垃圾焚烧发电已成为中国大城市的现实选择。垃圾能源行业在中国起步较晚,必须在产业示范的前提下,稳步推动垃圾能源技术的发展。在规划和建设城市时,必须充分考虑焚化厂的建设,并尽可能将其布置在人口较少的地区。引进先进技术,增加垃圾分类的投入,进而降低焚化厂的投资和建设成本,提高其经济和社会效益。


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