生活垃圾焚烧烟气污染物处理工艺选择

摘要：近年来，随着城市人口增加，城市规模不断扩大，生活垃圾的产生量也日益增多。通常所采取的垃圾填埋处理方式不仅已不能满足要求，同时还会造成环境污染。垃圾焚烧发电作为一种快速减量的末端处理方式，极大程度缓解了城市对垃圾处理的迫切性，既可解决垃圾填埋处理所带来的占地、二次污染等问题，又可产生一定的经济效益，现已逐渐成为我国及世界各国倡导和推广的节能环保技术。基于此，本文主要对生活垃圾焚烧烟气污染物处理工艺选择进行分析探讨。

关键词：生活垃圾焚烧；烟气污染物；处理工艺选择

1、前言

采取焚烧法处置生活垃圾最早始于19世纪中期，因符合固体废弃物处理的“减量化”、“无害化”和“资源化”的原则，20世纪80年代中后期开始，我国生活垃圾焚烧发电行业发展迅速，特别是“十二五”以来，各地资金投入持续加大，垃圾收储运体系日趋完善，垃圾焚烧企业数量和处置能力快速增长，生活垃圾无害化处理率显著提高。

2、生活垃圾焚烧污染物控制方法

2.1颗粒物控制

从降温塔来的烟气，经熟石灰与活性炭喷射系统进行中和反应后，再进入袋式除尘器，从隔仓项部排出，焚烧产生的烟尘、消石灰反应剂和生成物、凝结的重金属、喷入的活性炭等各种颗粒物均附着于滤袋表面，形成一层滤饼；烟气中的酸性气体在此与过量的反应剂进一步起反应，使酸性气体的去除效果进一步提高；活性炭也在滤袋表面进一步起吸附作用。附着于滤袋表面的飞灰经压缩空气反吹排入除尘灰斗，飞灰经输灰系统排出[1]。

2.2重金属去除

垃圾焚烧烟气中所含重金属种类、数量和形态与垃圾成份、性质、焚烧炉工况等密切相关。重金属主要以气态或吸附态形式存在于烟气中，当烟气经过余热利用设施之后，温度逐渐降低，部分气化温度较低的重金属首先凝结，形成小颗粒；另一部分气化温度较低的重金属在飞灰表面的催化氧化作用下，转变为较易凝结的金属氧化物或氯化物；剩余的气态重金属将被喷入的活性炭粉末或飞灰颗粒表面吸附。上述三种形式的重金属颗粒（或吸附有重金属的颗粒）均可在除尘器中被分离出来。以Hg为例，烟气中大部分Hg为气态，主要为氧化形式HgCl2，少部分以单质形式存在，三种形态的Hg元素均可被活性炭喷射+布袋除尘器有效去除。

在烟气流通过程中喷入活性炭粉末，利用其多孔性及吸附能力，可以有效吸附烟气中二噁英、部分无法直接经除尘收集的超细颗粒物和吸附在这些颗粒物上的重金属及其化合物。通常，绝大部分生活垃圾焚烧企业烟气处理系统均采用配合布袋除尘器的活性炭吸附组合工艺，该组合工艺对重金属有较好的去除作用，去除效率可达90%。

2.3二噁英控制

①控制来源。为减少焚烧过程中二噁英的产生量，应尽可能使垃圾中可燃成分充分燃烧。通过生活垃圾分类收集，加强资源回收，避免含PCDDs/PCDFs物质及含氯成分高的物质进入焚烧炉。②减少炉内生成。焚烧炉燃烧室中应保持足够高的燃烧温度(850℃以上)；足够的气体停留时间(＞2s)；确保废气中具有适当的氧含量(6%～12%)，还要保持较大的湍流程度。③避免炉外低温再合成。当具有一定温度(温度不应低于500℃)的焚烧烟气从余热锅炉中排出后，采用急冷技术使烟气在0．2s内急速冷却到200℃以下，从而跃过二噁英易形成的温度区。④优化锅炉设计，加强锅炉吹扫。⑤添加二噁英生成抑制剂。包括有机添加剂(尿素、氰胺以及乙二醇等)和无机添加剂(硫氧化物、碱性吸附剂、氨以及强氧化剂过氧化氢、臭氧等)[2]。

2.4酸性气体控制

酸性气体HCl、SOx、HF主要通过湿法、干法或半干法中Ca(OH)2、NaOH等碱性物质中和吸收来去除。

其中，湿法技术效率高，可达97%以上，但有大量污水排出，容易造成二次污染。干法技术无污水排放，但脱除效率仅达60%~70%。半干法技术有较高的脱除效率(可90%左右)，药品用量少，且无污水排放，因此为烟气脱酸的主要适用技术。半干法脱酸装置一般设置在除尘器之前，主要包括给料系统、混合系统和反应系统。脱酸剂CaO在给料系统生成粉状Ca(OH)2，再进入混合系统与烟气及少量的水充分混合，最后以喷雾状进入反应系统。HCl、SOx、HF等酸性成分被吸收，生成中性、干燥的细小固体颗粒，随烟气进入下一步净化系统。主要反应有：

2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O (1)

SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O (2)

2.5恶臭控制

由于恶臭对垃圾焚烧厂周围的影响较为敏感，必须加以有效处理，可采取如下措施：①封闭式的垃圾运输车；②在垃圾卸料平台的进出口处设置风幕门；③垃圾存贮坑处于负压状态，在坑上方设抽气装置，防止恶臭外溢，坑内气体抽出后送入焚烧炉内助燃；④定期清理垃圾存贮坑中的陈垃圾；⑤设置自动卸料门，使垃圾存贮坑密闭化。恶臭污染的治理技术有物理法(密封法、掩蔽法、稀释法等)化学法(直接燃烧法、催化燃烧法、吸收法等)和生物法(生物滤池法、生物洗涤塔法)。

3、烟气污染物净化工艺选择

目前国内外采用的垃圾焚烧烟气净化工艺有很多种不同的组合工艺， 较为常见的典型工艺有下列五种:

( 1) 半干法除酸 + 活性炭喷射吸附二噁英 + 布袋除尘。

( 2) SNCR脱硝 + 半干法除酸 + 活性炭喷射吸附二噁英 + 布袋除尘。

( 3) 半干法除酸 + 活性炭喷射吸附二噁英 + 布袋除尘 + SCR脱硝。

( 4) 半干法除酸 + 活性炭喷射吸附二噁英 + 布袋除尘 + 湿法除酸 + SCR 脱硝。

( 5) 半干法除酸 + 活性炭喷射吸附二噁英 + 布袋除尘 + 湿法除酸 + 活性炭床除二噁英。

目前，第一种组合工艺在国内外应用较广， 中国大型生活垃圾焚烧烟气净化系统基本上也都采用该组合工艺，该工艺投资和运行费用较低，可避免废水的产生，烟气污染物排放能够适应《生活垃圾焚烧污染控制标准》( GB 18485 － 2001) 及环发［2008］ 82号文的要求， 除 NOx 外也能满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》( GB 18485 － 2014) [3]的要求 。第二种组合工艺在第一种工艺的基础上加入了 SNCR脱硝环节， 以适应新排放标准的要求， 保证 NOx 达标排放。而欧洲对酸性气体( SO2、NOx 等) 排放要求较高，近年来增加了湿法除酸 + SCR脱硝装置。

4、结论

根据我国目前生活垃圾产生、收集和处置特点，从净化效率、前期投资、运行维护等因素综合分析来看，较为适合目前我国垃圾焚烧烟气中污染物的组合净化工艺为“低氮燃烧+SNCR+半干法+干法（消石灰、活性炭喷射）+布袋除尘”，上述工艺及配套设备相对技术成熟、经济可行，污染物去除效率较高，能够保证烟气污染物排放稳定达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)限值要求。

参考文献：

［1］杨天松．烟气处理技术在垃圾焚烧发电过程中的应用分析［J］．低碳世界，2014(6):78－79．

［2］王雷，张运翘．垃圾焚烧电厂常用烟气净化工艺分析［J］．锅炉技术，2008，39(3):73－76．

［3］刘辉．关于生活垃圾焚烧发电厂污染物排放标准分析［J］．环境与可持续发展，2015(4):73－74．