基于垃圾焚烧发电中烟气净化的选择与分析

摘要：垃圾焚烧发电厂烟气处理系统的正常运转对于二次污染的控制至关重要，但烟气处理系统的具体设计缺少足够的技术参考资料，文章结合实际项目情况，分析了垃圾焚烧发电厂烟气处理系统设计的相关问题，对相应的改进措施进行了探讨和总结。

关键词：垃圾焚烧；烟气处理；半干法设计

引言

垃圾焚烧发电对于实现城市垃圾资源化、无害化和减量化具有重要意义，也是目前解决“垃圾围城”最有效的途径。但是垃圾焚烧发电的二次污染问题也经常成为社会公众关注的热点。事实上经过多年的发展，垃圾焚烧发电厂污染控制的工艺技术已经比较成熟，并不存在太大的问题，关键在于项目的具体设计、工程实施以及项目的有效运营管理等方面。为了推动及规范国内垃圾焚烧发电厂的建设，国家先后颁布了一些规范标准，其中与设计有关的有：《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》（CJJ90-2009）、《生活垃圾焚烧厂评价标准》（CJJT137-2010）、《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2001），主要提出了总纲式的要求，但对垃圾焚烧发电厂烟气处理系统的具体设计并无太多描述，这就需要设计单位在实际的项目设计及实施中进行总结与探讨。

烟气净化技术的现状

近30年来, 经济发达国家通过试验和工程实践, 在垃圾焚烧烟气净化技术方面取得了显著成效, 并制定了生活垃圾焚烧烟气污染物浓度排放标准。我国的城市生活垃圾焚烧技术起步较晚。近几年来, 国内部分经济较为发达的城市已建成或正在筹建一定规模的生活垃圾焚烧处理厂。为了推动我国垃圾焚烧技术的发展, 国家环保总局已于2000年6月1日颁布了《生活垃圾焚烧污染控制标准》 (GWKB3―2000), 建设部于2002年6月3日发布行业标准《生活垃圾焚烧处理工程技术规范》(CJJ90 2002 J184- 2002), 并于2002年9月1日实施。目前,垃圾焚烧处理厂的焚烧烟气净化工艺和设备种类较多。常用的烟气净化工艺系统有湿法、半干法和干法三种,每种净化工艺都有其特点。

湿法烟气净化系统

湿法烟气净化系统采用的工艺组合形式有:“喷射干燥器+布袋除尘器+一级文丘里洗涤器+二级文丘里洗涤器”、“预处理洗涤塔+文丘里洗涤器+吸收塔+电滤器”、“洗涤塔+混合器+烟气加热器”。净化系统具有同时净化颗粒污染物和气体污染物的功能, 且其净化的污染物去除效率较高,是应用比较广的烟气净化系统。但是, 湿法烟气净化工艺系统复杂, 工程投资和运行费用较高, 存在后续废水的再处理问题。净化后的烟气温度很低, 不易扩散且易形成白雾, 所以净化后烟气须加热后再排放。

半干法烟气净化系统

半干法烟气净化系统采用的工艺组合形式为:“喷雾吸收塔+布袋除尘器”。石灰吸收剂加入一定量的水形成石灰浆液, 以雾状的形式在喷雾吸收塔内完成对气态污染物的净化。浆液中的水分在高温作用下蒸发, 残余废弃物以干态的形式从喷雾吸收塔的底部排出。带有大量颗粒物的烟气从喷雾吸收塔排出进入布袋除尘器, 净化后的烟气经烟囱排入大气。半干法烟气净化系统的优点是系统简单,无需对反应产物进行二次处理。但该工艺系统对有害物质脱除效率低, 吸收剂消耗大且其利用率不高, 其净化的污染物去除效率比湿法低。

干法烟气净化系统

干法烟气净化系统采用的工艺组合形式为:“干法反应吸收塔+布袋除尘器”。消石灰吸收剂以雾状的形式在干法反应吸收塔内完成对气态污染物的净化。带有大量颗粒物的烟气从干法反应吸收塔排出进入布袋除尘器, 净化后的烟气经烟囱排入大气。干法烟气净化系统对污染物的净化效率同湿法烟气净化系统相当。由于吸收剂是在除尘器和吸收塔之间循环, 延长了吸收剂和烟气污染物的接触时 间, 吸收剂可以得到充分的利用。干法烟气净化系统无需对反应产物进行二次处理。

烟气处理系统工艺简介

以南方某垃圾焚烧发电厂项目为例，该项目的生活垃圾焚烧处理能力为2250t/d（750t/d×3条线），属于特大类垃圾焚烧厂规模，烟气处理系统采用半干法（旋转喷雾脱酸+活性炭喷射+布袋除尘）烟气净化工艺，按照每条垃圾焚烧生产线配置一套烟气净化装置，该工程共设置了3套烟气净化系统（流程见下图），主要操作过程包括：生石灰、熟石灰、活性炭的上料过程，石灰浆液制造及输送过程，飞灰收集输送过程，活性炭和熟石灰的输送喷射过程，氨水的运输及操作过程等。

工艺流程图

烟气处理系统设计问题分析及改进

该项目的设计将烟气净化车间大部分放在了室内，并分成了反应塔区、除尘器区、制浆间区、灰库区、风机区域、烟囱区、氨罐区，基本上能符合功能要求。在项目进入施工、调试运行阶段时，发现了一些与设计相关的细节问题，进行了设计修改。

反应塔

反应塔顶部无安装平台且平台无法与烟气分配器踏步板连通，旋转雾化器四周无踏步板，无法进行雾化器上连接管道及电缆的拆卸，运行时拆装雾化器比 较困难。改进措施：设置分配器内部检修小平台，并与顶部平台联通。

反应塔顶部雾化轮保护水流量开关，流量超过最大工作流量或者水中含杂质时，均会造成开关卡死。如开关卡死在开的状态，识别不出故障，须在现场将手动调节阀关闭方能判断故障，但关闭调节阀后，则不能重新开启到要求的流量。改进措施：增加带流量显示的流量开关。

反应塔底部的重力翻板阀密封不好，排料有故障。改进措施：换用星型旋转下料阀，或考虑采用双层重力翻板阀。

反应塔顶部旋转雾化器部分阀门的安装位置较高，造成操作、检修不便。改进措施：增设可用于检修的小平台。

用于反应塔检修的葫芦尺寸过大；起吊极限高度接近于雾化器的检修支架 + 雾化器高度；检修支架滚轮过大变形，支撑不稳；顶部平台狭窄，滚轮变向时易损坏。改进措施：检修葫芦选用较小的起吊重量，减小葫芦尺寸；所有支架均使用活动滚轮支架，滚轮应寻找合适规格的滚轮，选用更小尺寸，增加强度。

布袋除尘器

布袋进风口的手动调节阀控制不方便。改进措施：更换为自动调节阀。

除尘器个别灰斗会出现积灰。原因：卸灰阀切换到手动一直运行，控制系统中仓壁振动器不能与卸灰阀运行连锁，且DCS也不能手动启动振动器，导致仓壁清灰装置均无运行。改进措施：振动器与该仓室清灰联锁启动；DCS上增加仓壁振动器手动运行控制。

除尘器灰斗捅灰孔位置不合理，在4m平台处无法利用捅灰孔清灰。改进措施：调整捅灰孔位置与平台适应。

制浆及干法喷射系统

制浆系统的浆液振动筛在使用期间，出料连接软管处易震动破裂，出现渗漏。改进措施：振动筛与储浆罐的连接处改成漏斗形式，软管插入漏斗中，但不 做硬连接，以免连续振动拉破软管造成泄漏。

生石灰仓首次下料时，在星形阀处堵塞。原因可能在于进料时间长，物料受潮挤压成块。改进措施：增加生石灰仓的捅灰孔，选购带检修门的星形阀。

制浆车间无完善的排污设施，石灰浆积渣池没有积水回收设备，导致污水、废浆液无处可去，污染车间环境。改进措施：在制浆间内设置清扫排水地沟，及时外排污水，定期清理渣池。

熟石灰的低料位计位置过低，低料位时仅剩余2.2m3，净重约2t，加上仓体底部物料分配不均，低料位报警时，已基本没料。改进措施：在约10m3位置增加一低料位，原低料位保留作为低低料位。

熟石灰进场量超过容量时，对于药剂上料人员，满仓信息得不到及时反馈。改进措施：增加满仓现场报警提醒。

活性炭、熟石灰、石灰浆输送管道各处均无安装分段法兰，管道如果堵塞无法清理。改进措施：在喷射出口、喷射和管道弯头等方便操作处加设分段法兰。

干粉喷头烟道处没有检修平台及检修门。改进措施：增加检修平台及检修门。

石灰浆制浆罐排气风机出口的排气管直接排空，可能造成粉尘污染。改进措施：接排气管通往车间外。

储浆罐浆料出口未设置手动阀，不方便控制阀维修。改进措施：程序增加浆泵切换连锁；电动阀前增加手动阀。

活性炭、生石灰仓顶压缩空气管使用软管连接接头破损。改进措施：采用的钢管、钢管法兰及接头，在选购时要注意压力等级。

制浆罐密度计常出现误报，极低1.03～1.05/极高1.5+。原因：密度计装在制浆罐圆筒隔板内，此处浆液流动性较差，探杆上石灰结垢，密度计量程选型过宽。改进措施：定期清洗密度计，更换选型时可考虑将量程范围取窄（1～1.5kg/m3 ），以降低误差。

飞灰输送及灰库系统

飞灰输送系统的斗提机无伴热系统，容易产生结露，导致结块堵塞。改进措施：加装伴热系统。

斗提机链条检修孔位置较高，且未设置操作检修平台。改进措施：将检修孔的位置移至斗提机的1.5m处。

灰库设置在室外，长时间未增设外维护结构，雨水会渗入灰库及输送机的防水层，影响保温效果，并导致飞灰结块。改进措施：设计建设灰库围避措施。

（4）灰库高料位计的设置不合理，不能及时反映满料情况。改进措施：安装在顶部应移动至顶部斗提机下料口旁，并加长阻旋料位计的长度。

SNCR系统

氨水进料时的氨气泄漏问题，氨水进料口过高，上料管内的氨水不能完全卸除。改进措施：降低氨水泵进料口的安装高度，进料口设置专用的进料接头。

其他问题

烟气压缩空气储气罐安全排气口无引出管，启动时容易造成人员伤害。改进措施：储气罐避开人员通道，并在出气管的顶部设安全阀。

现场灰库和石灰仓未设置流化风装置，排灰发生故障时无法有效清灰。改进措施：增加流化装置。

结束语

烟气净化工艺形式较多, 主要分为湿法、半干法和干法三种,且各有其优缺点。由于干法烟气净化系统对污染物的净化效率较高, 吸收剂利用率高,无需对反应产物进行二次处理, 因此设计中优选采用干法烟气净化工艺系统。经干法烟气净化工艺系统净化处理后的烟气污染物排放浓度均满足相关排放标准。