垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣凈化工藝探討

張 力

（成都市興蓉再生能源有限公司 四川成都 610072）

1 引言

隨著我國城市化進程的加快，人民生活水平不斷提高，垃圾產(chǎn)生量也逐年遞增。為避免環(huán)境污染，對垃圾進行綜合治理，合理利用，已是刻不容緩的重要課題。垃圾焚燒是目前發(fā)達國家普遍推行的一種垃圾處理方式，可以有效分解垃圾中的有毒有害物質(zhì)，殺滅各種病原體，焚燒后形成的固體殘渣減量可達80%以上，占地少，方便填埋，還能產(chǎn)生電能進行再利用，可以說垃圾焚燒真正實現(xiàn)了垃圾處理的減量化、資源化、無害化。

垃圾焚燒煙氣中的污染物可分為顆粒物（粉塵）、酸性氣體（SOX、NOX、HCl、HF 等）、重金屬（Hg、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、Mn、Sb、Cd、Se等）和有機劇毒污染物（二噁英、呋喃等）四大類。為防止垃圾焚燒處理過程中對環(huán)境產(chǎn)生的二次污染，必須采取嚴格措施，利用煙氣凈化系統(tǒng)對焚燒產(chǎn)生的煙氣進行處理，達到達標排放的目的。

本文以剛建成投產(chǎn)的成都市某垃圾焚燒發(fā)電廠為例，對垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣處理工藝進行分析和探討。

2 垃圾焚燒發(fā)電廠概況

該項目垃圾處理規(guī)模為2400t/d，焚燒爐處理能力為4×600 t/d，選擇4MPa，400℃中溫中壓蒸汽參數(shù)的余熱鍋爐。每臺焚燒爐配置一套煙氣處理系統(tǒng)。

3 煙氣凈化處理工藝

3.1 工藝流程

選擇SNCR（選擇性非催化還原法）+旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸塔+半干法（Ca（OH）2）+干法（NaHCO3）+活性碳噴射+高效袋式除塵器+SCR（選擇性催化還原法）相結(jié)合的煙氣凈化工藝。執(zhí)行《歐盟污染物排放標準》2000/EC/76。

圖1 煙氣凈化工藝流程

3.2 SNCR系統(tǒng)

SNCR系統(tǒng)是把氨水溶液噴射到焚燒爐內(nèi)，除去焚燒爐內(nèi)的氮氧化物的設備，化學反應方程式如下：

通過在鍋爐第一煙道噴入霧狀氨水溶液，煙氣中的氮氧化物濃度從鍋爐入口設計值300mg/Nm3被分解到省煤器出口200mg/Nm3之下。所需氨水通過壓縮空氣和雙流體噴嘴被噴進爐內(nèi)，根據(jù)省煤器出口NOx濃度，DCS系統(tǒng)自動進行演算以控制氨水溶液供應泵的輸出。氨水溶液供應泵送來的氨水溶液與稀釋水匯合，再由氨水溶液管線攪拌器進行充分混合，送到噴嘴噴射。

該工程在鍋爐第一煙道分多層共設置6跟噴霧噴嘴。氨水溶液儲罐一座，供SNCR和SCR系統(tǒng)共同使用，存儲20%氨水溶液7天用量。氨水溶液供應泵設5臺定量泵，4用1備。稀釋水供應泵采用渦流泵，設2臺，1用1備。

3.3 脫酸反應系統(tǒng)

脫酸反應系統(tǒng)包括機械旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸塔和消石灰噴射裝置。每條焚燒線設一座噴霧脫酸塔。脫酸塔為圓筒形，底部為錐形，椎體上設置電伴熱系統(tǒng)以防止灰渣結(jié)露，并進行保溫，底部有破碎機和卸料閥，以保證反應物能順利排出。脫酸塔上方，是帶導流板的蝸殼形入口通道，能使進入煙氣產(chǎn)生良好的渦流和均勻分配。脫酸塔上方布置有石灰漿高位液槽，以保證供漿壓力恒定。根據(jù)煙囪處HCl、SO2、HF的濃度，DCS計算出所需的消石灰漿流量，進而通過消石灰流量閥門控制消石灰流量。

工藝水用作煙氣冷卻水。為維持半干式脫酸塔出口溫度一定，冷卻水流量通過冷卻水流量閥自動控制。冷卻水流量閥由設置在DCS內(nèi)的半干式脫酸塔出口溫度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)。

3.4 石灰漿制備系統(tǒng)

石灰漿制備系統(tǒng)為公用系統(tǒng)，4條煙氣凈化線公用一套制漿系統(tǒng)，包括1個消石灰儲倉、2個制備罐、1個漿液供應裝置。消石灰儲倉總?cè)莘e350m3，貯存天數(shù)7天。每個制備罐均設攪拌裝置及液位指示，主要功能是為脫酸塔連續(xù)提供所需流量的濃度大約在10-17%的石灰漿。設置一臺帶攪拌器的消石灰供應罐，容量為4條線8小時消耗量，供應罐液位進行測量，由DCS進行監(jiān)視。設置2臺消石灰漿供應泵，1用1備，裝有被供應罐液位限制的連鎖回路。

3.5 碳酸氫鈉及消石灰噴霧系統(tǒng)

當機械旋轉(zhuǎn)噴霧器進行維修或更換時，將啟用該系統(tǒng)，可以使HCl、SOX減少到排放指標范圍內(nèi)。該裝置設置在布袋除塵器入口煙道處。另外，在布袋除塵器濾袋表面預涂時，也要運行本設備。

設一座碳酸氫鈉料倉，容量為1臺機械旋轉(zhuǎn)噴霧器停止工作時，滿足煙氣凈化需要3天的量。料倉內(nèi)設料位開關(guān)、空氣流化裝置及振動式架橋破解裝置。

在料倉底部設4個排放口，每個排放口設置定量給料的出料裝置。通過將煙氣中HCl、SOX的設定值與實際值進行比較得到PID控制值進而通過變頻器來控制粉體流量。

同樣，設消石灰料倉1座，設計思路類似于碳酸氫鈉料倉。

碳酸氫鈉或消石灰由鼓風機輸送至噴射器噴入布袋除塵器入口煙道內(nèi)。如果供應管線發(fā)生堵塞等情況，管線內(nèi)的壓力開關(guān)會檢測出來。

3.6 活性炭儲存和輸送系統(tǒng)

活性炭從脫酸塔后、布袋除塵器前的煙道混合器中噴入，主要作用是控制二噁英及重金屬的排放量，使其達到排放要求。

為了使活性炭粉末和煙氣充分混合，增加活性炭和煙氣的接觸時間，本系統(tǒng)設置了特殊的煙氣管道混合器。為保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，除了設置羅茨鼓風機輸送物料外，還另接了一套壓縮空氣管路作為旁路，以保證系統(tǒng)的連續(xù)運行?；钚蕴康挠昧扛鶕?jù)焚燒線煙氣量進行控制。

3.7 布袋除塵器

設在線脈沖清掃和離線脈沖清掃兩種方式。正常運行時，采用在線脈沖清掃，利用壓差控制自動運行。定期清灰方式為當系統(tǒng)達到設定的定期清灰時間，脈沖壓縮空氣從布袋的清潔側(cè)噴入布袋，吹落附著的濾袋上的灰塵。

本系統(tǒng)供氣由獨立貯氣罐供給，除塵效率＞99.8%，阻力≤1500Pa。

3.8 煙氣再加熱系統(tǒng)及SCR系統(tǒng)

煙氣再加熱系統(tǒng)是把從布袋除塵器出來的煙氣加熱到適合SCR系統(tǒng)脫銷反應溫度的加熱裝置。布袋除塵器出口煙氣溫度約為145℃，該溫度不適合催化劑活性化溫度，需要升溫至220℃以上。利用高壓蒸汽作為熱源進行熱交換。

SCR系統(tǒng)是把氨氣噴入催化劑反應塔內(nèi)，去除氮氧化物的設備。催化反應塔設置在煙氣再加熱器的下游，在催化反應塔中的脫銷反應與SNCR系統(tǒng)相同：

催化劑材質(zhì)為TiO2-WO3-V205系列，蜂窩狀結(jié)構(gòu)。催化劑由2層+1層備用構(gòu)成。氨水溶液供應泵使用膜式泵，設5臺，4用一備。為控制煙囪出口的NOx濃度，氨水溶液流量由DCS演算處理，自動控制在最合適的流量。

3.9 飛灰輸送系統(tǒng)

包括：螺旋輸送機、刮板輸送機、斗式提升機、飛灰儲倉。

脫酸塔及布袋除塵器灰斗中的灰經(jīng)螺旋輸送機送至刮板輸送機，再由刮板輸送機將飛灰送至斗式提升機中，飛灰經(jīng)提升后落入飛灰儲倉中。儲倉中的灰分兩路進行處理，一路通過干灰散裝機排出，另外一路由輸送機送至飛灰固化系統(tǒng)。

3.1 0煙氣凈化系統(tǒng)運行效果

本套凈化工藝在垃圾焚燒發(fā)電廠投入運行一年多以來，運行穩(wěn)定，達到《歐盟污染物排放標準》2000/EC/76。

4 煙氣凈化系統(tǒng)設計思路

4.1 煙氣凈化系統(tǒng)不影響焚燒爐的穩(wěn)定運行。脫酸反應系統(tǒng)具有動態(tài)適應能力，保證裝置高效穩(wěn)定運行。

4.2 對酸性氣體、煙塵、二噁英等污染物進行有效脫除，確保煙氣達標排放。

4.3 技術(shù)裝備水平先進、實用、可靠、經(jīng)濟。

4.4 設備布置緊湊合理，占地少，最大限度降低投資。

4.5 采用計算機控制系統(tǒng)，提高自動化生產(chǎn)水平，基本實現(xiàn)中控室集中控制，為降低工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造良好條件。

4.6 出于經(jīng)濟性考慮，凈化系統(tǒng)使用價格便宜、易于采購、便于運輸?shù)乃巹?/p>

結(jié)語

選擇SNCR（選擇性非催化還原法）+旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸塔+半干法（Ca（OH）2）+干法（NaHCO3）+活性碳噴射+高效袋式除塵器+SCR（選擇性催化還原法）相結(jié)合的煙氣凈化工藝，對垃圾焚燒煙氣中污染物質(zhì)的去除有很好的效果，在生產(chǎn)運行中能實現(xiàn)穩(wěn)定的達標排放，設備運行穩(wěn)定。該工藝的選擇以及對設計要點的分析，可為相關(guān)工程建設提供參考和借鑒，有推廣使用的價值。

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