生活垃圾焚烧发电烟气处理技术综述及其优化控制建议

选择性非催化还原法 (SNCR) 是在烟气温度850~1 100℃的炉膛区域，喷入含有氨基的还原剂，烟气中的NOx在还原剂和氧的作用下生成N2，以脱除烟气中的NOx。选择性催化还原法 (SCR) 是在烟气温度200~400℃区间，在烟气通过TiO2-V2O5等催化剂层时，其中的氮氧化物与喷入的NH3在氧气的作用下发生化学反应生成N2，从而达到净化目的。SCR对NOx的脱除效率高，缺点是一次性投资和运行费用均较高，但对于日趋严格的烟气排放要求，SCR的运用将是未来的发展趋势。

1.4 烟气二噁英控制方法

垃圾焚烧控制二噁英的技术措施主要有3种。

1.4.1 燃烧控制

通过焚烧炉内合理地组织燃烧，维持炉内高温 (Temperature) 、延长气体在高温区的停留时间 (Time) 、加强炉内垃圾湍动，促进空气与烟气的扩散、混合 (Turbulence) 。要求炉内温度保持在850℃~950℃，烟气在超过850℃温度下停留时间大于2s，让垃圾充分燃烧。欧盟标准为原始排放浓度小于0.1 ng/Nm3。使含二噁英类的未燃气体完全燃烧，从而把二噁英的生成抑制到最低水平。

1.4.2 除尘器

袋式除尘器对固体颗粒具有高效的拦截效果，可拦截烟气中固相的二噁英。

1.4.3 活性炭喷射吸附去除

通过燃烧管理和袋式除尘器的配合使用，能够使烟气中的二噁英含量降到≤0.1 ng/Nm3。这是因为通过焚烧炉和自动燃烧控制系统的配合实现了焚烧炉的完全燃烧，确保烟气在850℃以上滞留2s以上。袋式除尘器可以拦截固相二噁英，去除率可达90%以上。最后，向袋式除尘器的前面烟气中喷射少量的活性炭能够高效率地吸附二噁英类物质。3种方式相结合，可以有效控制二噁英的排放。

2国外生活垃圾焚烧烟气处理现状

在欧洲发达国家，处理垃圾焚烧比例较高，可达25%以上。欧洲符合现代化水平的规模化的生活垃圾焚烧处理装置建设较早，无论是在焚烧关键设备 (焚烧炉) 的制造、焚烧技术的管理上，还是烟气处理的技术上都处于世界前列。在欧洲发达国家中，目前运行的生活垃圾焚烧厂多达400家，还有多套装置在建设中。由于土地资源紧张，日本焚烧发电一直在垃圾处理方式中占有主导地位，垃圾焚烧的比例高达80%，大约有一千多座垃圾焚烧发电厂。

随着人们对垃圾焚烧的认识，生活垃圾焚烧烟气排放标准日趋严格。严格的排放标准就要求新的烟气处理技术和不同工艺的组合使用。譬如SCR (催化脱硝技术) 在欧美等发达国家的垃圾焚烧装置上应用较广泛；在日本普遍采用有机螯合剂对焚烧过程中产生的飞灰进行固化处理。

在二噁英的处理上，欧美日等发达国家应用催化法去除二噁英技术 (SDDS) 已达十多年，最大限度地减少了二噁英向环境的排放。SDDS技术的主要优点包括：二噁英排放控制可达0.01~0.001 TEQng/Nm3；可在低温下使用，即160℃~180℃区间；不需要额外的添加剂和反应剂，可同时去除氮氧化物，因此可减少运行成本。

在脱酸工艺应用上，发达国家目前多采用湿法工艺对烟气进行处理，还有较先进的EDV技术，可以达到非常满意的排放效果。而由于干法工艺的投资少且无额外的废水污染，因此干法处理工艺还在持续提升和进步，如采用更细粒度的石灰和经改性的石灰，采用更先进的喷射装置等，干法工艺在国外的应用有所增加。

目前在烟气处理上应用较多的是多种工艺的组合，如“干法+半干法”、“干法+湿法”等；在日本的垃圾焚烧厂，“SNCR+干法+布袋除尘器+湿式洗涤塔+烟气再加热器”的烟气处理工艺得到了普遍的应用，能够完全满足欧盟烟气排放标准。

欧洲上世纪60、70年代建设的垃圾焚烧发电项目未配置完善的烟气净化系统，80、90年代随着环保标准的提升，逐步形成了以静电除尘、湿式洗涤、SCR为主的烟气净化工艺，后续改造也基本延续了这一工艺路线，最近建设项目的烟气净化工艺的发展趋势为“SNCR (炉内) +半干法脱酸+干法脱酸+活性炭吸附+布袋除尘” (2008年建成的柏林Vettenfall项目即采用该工艺) ，这一工艺流程简捷、投资运行成本可控，而且可完全满足欧盟标准。

3国内生活垃圾焚烧烟气处理现状

中国的垃圾焚烧发电厂近几年呈现爆发增长，但在烟气的处理技术上，存在发展不平衡的现象。一些老式的或小型的垃圾焚烧发电厂，烟气处理工艺比较落后，尽管有的经过改造，还是不能保证稳定达标排放。

近年来新建的或在建的大型垃圾焚烧发电厂，烟气处理技术大幅度提升，目前使用较多的是“SNCR脱硝+半干法+干法+活性炭吸附+袋式除尘器”工艺，同时为了适应未来环保要求，大型生活垃圾焚烧发电厂自提污染物控制水平，采用“SNCR脱硝+半干法+干法+活性炭吸附+袋式除尘器+SCR”，有效地控制烟气污染物的排放。

由于国内的垃圾没有经过分拣，成分复杂，而且不同季节垃圾的成分不同，可能在垃圾焚烧管理上还存在不到位现象，导致烟气超标排放；同时焚烧系统在出现故障时，烟气的初期排放管理不严，也会出现超标排放现象。

烟气处理系统运行中，譬如高速旋转雾化器经常出现堵塞等故障，导致半干法不能正常工作，而且有些处理设施的备用设备通常没有，类似的情况导致烟气排放经常不达标。在政府的监控管理上，也存在不到位现象，由于监测的频率不高，同时如监测二噁英的昂贵仪器的缺乏，导致不能对垃圾焚烧厂进行有效的监督。因此中国的垃圾焚烧烟气处理水平还有待提升以满足公众对于自身健康和保护环境的诉求。

4生活垃圾焚烧烟气处理存在问题

(1)中国的垃圾焚烧设备大都从国外引进，而国外的垃圾普遍经过分类处理，可燃物含量高，有害物质如重金属含量少，因此国外的垃圾焚烧设备比较适用于热值高的垃圾，对于国内的低热值、高水分的垃圾焚烧存在适应性差的问题；按引进的国外参数进行管理，引起垃圾焚烧的不完全而导致烟气污染的加重。另外，由于国内垃圾多为混合垃圾，且垃圾成分存在地区差异大，季节性差异大等因素，致使焚烧运行不平稳，烟气处理水平的波动大。

(2)发达国家的生活垃圾分类水平高，一般可回收的垃圾都经过分拣，如塑料与一般的垃圾会分开，因此焚烧垃圾中的塑料含量较低，而国内的生活垃圾含有大量的塑料，如含氯的PVC等，在焚烧过程中会形成HCl、二噁英类等，导致酸性气体超标排放的机率增加。

(3)焚烧设备选型、余热锅炉温度控制、烟气处理控制等影响烟气稳定达标排放，特别是各单元温度控制与二噁英控制技术需优化进一步提升。

5建议与前景

为了解决目前社会公众关注的垃圾焚烧烟气排放的敏感问题，适应新形势下对污染治理高要求的发展趋势，提升公众对垃圾焚烧的认识。根据采用焚烧技术、烟气处理工艺、以及烟气达标排放情况，整合设备选型、运营控制参数，需进一步优化垃圾焚烧发电和烟气处理工艺与控制技术；并结合烟气处理设备故障时，研究事故排放时对环境影响最小的情景。

摸索和总结适用于各焚烧发电厂基于设备选型的工艺控制与烟气处理优化的运营方案，从而实现垃圾发电污染控制技术示范和烟气稳定达标排放，以促进企业实现资源回收、经济效益、环境效益，对生活垃圾焚烧发电建设与运行具有极为重要的现实意义。

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垃圾焚烧发电烟气中NOx污染控制技术