垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣治理

生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹1垃圾燃燒煙氣污染物的形成及危害1.1

酸性氣體1.2

有機(jī)類污染物1.3

顆粒物及重金屬2垃圾燃燒煙氣污染控制2.1控制煙氣污染物的產(chǎn)生2.2煙氣凈化處理2.2.1脫

酸2.2.1.1干法2.2.1.2半干法2.2.1.3濕法2.2.1.4各脫酸工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及性能比較2.2.2除

塵2.2.3活性炭吸附2.2.4NOx去除工藝2.2.4.1SCR技術(shù)2.2.4.2SNCR技術(shù)2.2.4.3.1技術(shù)指標(biāo)比較2.2.4.3.2穩(wěn)定性比較2.2.4.3.3經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較1整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹1

垃圾燃燒煙氣污染物的形成及危害1.1

酸性氣體燃燒煙氣中的酸性氣體主要由Sox、Nox、Hcl、Hf組成，均來(lái)源于相應(yīng)垃圾組分的燃燒。Sox主要由So2構(gòu)成，產(chǎn)生于含硫化合物燃燒氧化所致。Nox包括No、No2、N2o3等，主要由垃圾中含氮化合物分解轉(zhuǎn)換或由空氣中的氮在燃燒過程中高溫氧化生成。Hcl來(lái)源于氯化物，如Pvc、橡膠、皮革，廚余中的Nacl以及kcl等。燃燒煙氣中Hcl氣體的濃度相對(duì)較高，往往在400～1200ppm。Sox與Nox的濃度相對(duì)較低。所以Hcl是垃圾燃燒煙氣中主要的污染氣體。2整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹1.1

酸性氣體Hcl氣體對(duì)人體有較強(qiáng)的傷害性。Hcl氣體會(huì)對(duì)余熱鍋爐受熱面和監(jiān)測(cè)儀表產(chǎn)生上下溫腐蝕，影響余熱鍋爐平安并限制了過熱蒸汽參數(shù)的提高；Hcl氣體的存在升高了煙氣露點(diǎn)，導(dǎo)致排煙溫度升高，降低鍋爐熱效率；氯源在一定條件下與重金屬反響生成低沸點(diǎn)的金屬氯化物，從而加劇了重金屬的揮發(fā)，導(dǎo)致重金屬在飛灰上的富集，增加飛灰毒性；Hcl氣體能促進(jìn)氯酚、氯苯、氯苯并呋喃等“三致〞有機(jī)物的生成，而且Pvc裂解后生成的Hcl被認(rèn)為能促進(jìn)多環(huán)芳烴(paHs)的生成。因此，有效去除Hcl氣體直接關(guān)系到燃燒系統(tǒng)的平安和環(huán)保運(yùn)行。3整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹1.2

有機(jī)類污染物有機(jī)類污染物主要是指在環(huán)境中濃度雖然很低，但毒性很大，直接危害人類健康的二噁英類化合物，其主要成分為多氯二苯并二噁英(pcdds)和多氯二苯并呋喃(pcdfs)。通常認(rèn)為，垃圾的燃燒是環(huán)境中此類化合物產(chǎn)生的主要來(lái)源。垃圾燃燒爐中二噁英有兩種成因:一是垃圾自身含有微量的二噁英類物質(zhì)，二是燃燒爐在垃圾燃燒過程中產(chǎn)生二噁英，其形成機(jī)理概括起來(lái)有三種:(1)高溫合成。在垃圾進(jìn)入燃燒爐的初期枯燥階段，除水分外，含碳?xì)涑煞值牡头悬c(diǎn)有機(jī)物揮發(fā)后，與空氣中的氧反響生成水和二氧化碳,形成暫時(shí)缺氧狀況，使局部有機(jī)物同氯化氫反響,生成二噁英;(2)從頭(denovo)合成。通過denovo合成反響形成二噁英。即在低溫(250~350℃)條件下，大分子碳(殘?zhí)?與飛灰基質(zhì)中的有機(jī)或無(wú)機(jī)氯在飛灰外表反響，生成二噁英;(3)前驅(qū)物合成。不完全燃燒及飛灰外表的不均勻催化反響，可形成多種有機(jī)氣相前驅(qū)物，如多氯苯酚和聚氯乙烯，前驅(qū)物分子在燃燒過程中通過重排、自由基縮合、脫氯及其它化學(xué)反響生成二噁英。4整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹1.3

顆粒物及重金屬垃圾燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的細(xì)小顆粒物。同時(shí)，垃圾中原有的顆粒物在爐膛內(nèi)被氣流揚(yáng)起并隨燃燒氣排出。垃圾中可燃組分因燃燒不完全會(huì)形成黑煙,黑煙中含有大量的碳粒子。顆粒物的粒徑越小越容易進(jìn)入肺泡,危害也就越大。細(xì)小顆粒物中會(huì)含有Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn、Sb、Cd、Se等重金屬，其中對(duì)人體危害大的重金屬如Cr、Cd、Ni、Pb、Se等主要集中于小于3μm的顆粒物中。因此，在去除顆粒物的同時(shí)，也就在一定程度上削減了重金屬的危害。5整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹2垃圾燃燒煙氣污染控制垃圾燃燒生成的污染物來(lái)源于垃圾組分，其存在形式及數(shù)量與燃燒條件和凈化系統(tǒng)密切相關(guān)。從污染物的產(chǎn)生及其排放過程看，控制垃圾燃燒產(chǎn)生的二次污染可以采取以下措施。2.1控制煙氣污染物的產(chǎn)生根據(jù)煙氣污染物的形成機(jī)理，控制垃圾燃燒條件，使燃燒處于良好狀態(tài)，從而減少有害物質(zhì)的生成。運(yùn)用適宜的爐膛和爐排結(jié)構(gòu)，使垃圾在燃燒爐得以充分燃燒。煙氣中Co的濃度是衡量垃圾充分燃燒的指標(biāo)之一，Co濃度越低說(shuō)明燃燒越充分，比較理想的Co濃度指標(biāo)是低于60mg/m3。燃燒爐內(nèi)煙氣出口溫度不低于850℃，煙氣在爐膛及二次燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間不小于2s，O2的濃度不少于6%，并合理控制助燃空氣的風(fēng)量、溫度和注入位置。在爐內(nèi)噴入固硫固氯劑Caco3或Cao可降低氯化物和硫化物對(duì)高溫受熱面的高溫腐蝕及對(duì)大氣的二次污染。燃燒過程中Nox與二噁英的控制條件矛盾，一般爐膛溫度越高，二噁英越少，但Nox越多，因此在燃燒實(shí)際運(yùn)行中保證垃圾可燃組分充分燃燒的根底上再兼顧Nox的產(chǎn)生。處理措施是在煙氣處理系統(tǒng)中增加脫硝裝置。6整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹2.2

煙氣凈化處理煙氣凈化系統(tǒng)是城市生活垃圾燃燒污染控制的關(guān)鍵，煙氣凈化后各種污染物的排放濃度應(yīng)到達(dá)國(guó)標(biāo)GB18485-2000的規(guī)定。煙氣凈化一般主要有由脫酸，除塵，活性炭吸附，脫硝四個(gè)局部組成。國(guó)內(nèi)外普遍采用的工藝主要是半干法/干法+布袋除塵器+活性炭吸附+SNCR，其中脫酸技術(shù)是垃圾燃燒煙氣凈化系統(tǒng)的核心。2.2.1脫

酸酸性氣體Hcl、Sox、Hf主要通過濕法、干法或半干法中Ca(oH)2、NaoH等堿性物質(zhì)中和吸收來(lái)去除。其中，濕法技術(shù)效率高，可達(dá)97%以上，但有大量污水排出，容易造成二次污染。干法技術(shù)無(wú)污水排放，但脫除效率僅達(dá)60%~70%。半干法技術(shù)有較高的脫除效率(可達(dá)90%左右)，藥品用量少，且無(wú)污水排放，因此為煙氣脫酸的主要適用技術(shù)。7整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹.2.1.1干法干式脫酸有2種方式。一種是干性藥劑(一般采用消石灰)和酸性氣體在反響塔內(nèi)進(jìn)行反響；另一種是在進(jìn)入除塵器前的煙氣管道中噴入干性藥劑，在此與酸性氣體反響。消石灰與酸性氣體發(fā)生中和反響要有適宜溫度(140~170℃)，而余熱鍋爐出口的煙氣溫度往往高于這個(gè)溫度，為提高脫酸效率，一般需通過噴水降低煙溫。減溫塔：從鍋爐出來(lái)的溫度為190~200℃的煙氣進(jìn)入減溫塔。減溫塔由冷卻裝置與飛灰排出裝置組成。冷卻水由冷卻水供給泵從水箱送至噴嘴，并被壓縮空氣霧化后噴入減溫塔內(nèi)與煙氣直接接觸。減溫塔的高度設(shè)置應(yīng)確保噴入的霧化水可以完全蒸發(fā)，直徑設(shè)置應(yīng)能防止塔內(nèi)壁被霧化的水微粒接觸。煙氣經(jīng)減溫塔降溫至150℃左右后進(jìn)入后續(xù)設(shè)備。煙氣中局部粉塵落入塔底的料斗中，經(jīng)排灰閥、輸送機(jī)送至飛灰貯倉(cāng)。減溫塔底部需配置加熱裝置，防止飛灰吸潮沉積在內(nèi)壁上腐蝕減溫塔。8整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹干法工藝流程圖9整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹2.2.1.2半干法半干法脫酸裝置一般設(shè)置在除塵器之前，主要包括給料系統(tǒng)、混合系統(tǒng)和反響系統(tǒng)。脫酸劑Cao在給料系統(tǒng)生成粉狀Ca(oH)2，再進(jìn)入制漿系統(tǒng)與水充分混合制成石灰漿，最后以噴霧狀進(jìn)入反響系統(tǒng)。Hcl、Sox、Hf等酸性成分被吸收，生成中性、枯燥的細(xì)小固體顆粒，隨煙氣進(jìn)入下一步凈化系統(tǒng)。主要反響有：2Hcl+Ca(oH)2=Cacl2+2H2o

〔1〕So2+Ca(oH)2=Caso3+H2o

〔2〕10整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹半干法工藝流程圖11整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹2.2.1.3濕法濕法脫酸裝置設(shè)置在除塵器之后，從袋式除塵器出來(lái)的溫度約140℃的煙氣經(jīng)底部進(jìn)入濕式洗滌塔。洗滌塔分為冷卻部和吸收減濕部。燒堿稀釋槽中配制好的燒堿溶液通過燒堿輸送泵、冷卻液循環(huán)泵送至冷卻部上方的噴嘴，向下噴入與逆流的煙氣充分接觸，將煙氣溫度降至飽和溫度。同時(shí)，在此過程中燒堿溶液與煙氣中的局部酸性氣體進(jìn)行反響。塔底的吸收液一局部循環(huán)使用，一局部排出以降低溶液中的含鹽量以保證酸性氣體的吸收率。煙氣經(jīng)冷卻和吸收后進(jìn)入洗滌塔上部的吸收減濕部。減濕水與燒堿溶液一并由減濕水循環(huán)泵輸送至減濕部上方噴嘴，向下噴入并均勻地經(jīng)過填料床與煙氣充分接觸，酸性氣體被進(jìn)一步去除。反響后的減濕水從吸收減濕部下部排入減濕水槽。凈化后的煙氣經(jīng)塔頂除霧器除霧后進(jìn)入煙氣再加熱系統(tǒng)。煙氣再加熱器從濕式洗滌塔出來(lái)的煙氣溫度約有70℃，為防止低溫腐蝕及煙囪出口冒白煙，需將煙氣加熱至150～160℃才能排放。再加熱方式可選擇蒸汽加熱或電加熱(一般選用蒸汽加熱)。從煙氣再加熱器出來(lái)的煙氣通過引風(fēng)機(jī)經(jīng)煙囪排入大氣12整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹濕法工藝流程圖13整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹2.2.1.4各脫酸工藝的優(yōu)缺點(diǎn)及性能比較煙氣脫酸除塵工藝有袋式除塵器+濕式反響塔、半干式反響塔+袋式除塵器、干式反響塔+袋式除塵器3種組合形式，其優(yōu)缺點(diǎn)及性能比較見表2。3種煙氣脫酸除塵方式綜合性能比較.doc14整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹2.2.2除

塵除塵器是煙氣凈化系統(tǒng)的末端設(shè)備，國(guó)標(biāo)GB18485-2001中規(guī)定生活垃圾燃燒爐除塵裝置必須采用袋式除塵器。袋式除塵器不僅收捕一般顆粒物，而且能收捕揮發(fā)性重金屬或其氯化物、硫酸鹽或氧化物所凝結(jié)成直徑≤0.5μm的氣溶膠，還能收捕吸附在灰分或活性炭顆粒上的二噁英等有機(jī)類污染物。袋式除塵系統(tǒng)中的布袋是由不同材料的纖維制成濾布，對(duì)尾氣進(jìn)行過濾，到達(dá)除塵及吸附二噁英的目的。煙塵顆粒在濾布外表堆積形成致密的薄層，因此布袋式除塵器對(duì)粉塵去除率一般都很高。受布袋材料的耐熱強(qiáng)度限制，尾氣溫度一般須控制在250℃左右，低于二噁英的再合成溫度。15整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹2.2.3活性炭吸附目前國(guó)內(nèi)外垃圾燃燒煙氣處理中，對(duì)二噁英的處理主要采用活性炭吸附?；钚蕴坎粌H可以吸附二噁英還能有效去除重金屬等物質(zhì)。由于飛灰的比外表積很大，對(duì)二噁英有很強(qiáng)的吸附作用，導(dǎo)致飛灰中二噁英濃度很高,通常占燃燒過程二噁英總排放量的70%左右。而大局部的重金屬(>70%)都仍留存于爐渣中,僅Hg和Cd在高溫下?lián)]發(fā)，進(jìn)入飛灰隨燃燒煙氣排放。為提高煙氣中二噁英類和重金屬污染物的去除率，可以采取以下方法:(1)減少煙氣在200~350℃溫度域的停留時(shí)間，有利于減少二噁英類污染物再次生成，控制除塵器入口煙氣溫度低于200℃，有利于有機(jī)類及重金屬污染物的脫除，即在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中采用“溫度控制〞;(2)在反響塔和除塵器之間，通過混粉器在煙氣中噴入活性炭或多孔性吸附劑，可吸附二噁英類和重金屬污染物，再用布袋除塵器捕集。16整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹2.2.4NOx去除工藝針對(duì)煙氣中已生成NOx進(jìn)行脫除的技術(shù)主要有選擇性催化復(fù)原技術(shù)(SelectiveCatalyticReduction，即SCR技術(shù))和選擇性非催化復(fù)原技術(shù)(SelectiveNon-CatalyticReduction，即SNCR技術(shù))。

2.2.4.1SCR技術(shù)含有氨基的復(fù)原劑〔通常采用氨水〕與催化劑〔通常采用五氧化二礬〔活性物〕-氧化鈦〔載體〕〕在溫度窗口為200~450區(qū)間，快速、高效地將燃燒爐內(nèi)煙氣中的NOx選擇性地復(fù)原為N2。SCR布置方式可采取高溫高塵(Highdustsystem)、高溫低塵(Lowdustsystem)和低溫低塵(Tail-endsystem)這三種布置方式。采用高溫高塵布置，SCR反響器布置在省煤器與空預(yù)器之間，工程上多為此種布置方式；高溫低塵布置方式，SCR反響器布置在除塵器后，此時(shí)除塵器需采用高溫除塵器，造價(jià)較高，工程上應(yīng)用極少；低溫低塵布置方式的SCR反響器布置在脫硫除塵之后。在垃圾燃燒爐中，由于生成的重金屬含量較之大型火電廠高，更易引起催化劑中毒，大大削弱催化劑活性，催化劑腐蝕、堵塞嚴(yán)重，目前尚未有大規(guī)模的工程應(yīng)用。就垃圾電廠來(lái)說(shuō)，工程上切實(shí)可行的多為低溫低塵方式，如圖1所示，但此種布置方式的SCR脫硝裝置，要采用熱源對(duì)煙氣再加熱，其額外能源消耗巨大，運(yùn)行費(fèi)用十分昂貴。17整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹圖1垃圾燃燒電廠SCR法脫硝工藝流程示意圖(以氨水作復(fù)原劑為例)18整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹2.2.4.2SNCR技術(shù)SNCR技術(shù)為在垃圾燃燒爐中適當(dāng)位置(即適宜的溫度窗口)噴入含有氨基的復(fù)原劑，使燃燒爐內(nèi)煙氣中的NOx被選擇性地復(fù)原為N2。含有氨基的復(fù)原劑主要有氨氣、液氨、氨水和尿素。對(duì)于不同復(fù)原劑，對(duì)應(yīng)的溫度窗口亦有所區(qū)別，一般在850~1100℃。SNCR法脫硝工藝如圖2所示。19整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹圖2垃圾燃燒電廠SNCR法脫硝工藝流程示意圖(以氨水作復(fù)原劑為例)20整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹SNCR技術(shù)關(guān)鍵是復(fù)原劑噴射在適宜的溫度窗口內(nèi)，噴入的復(fù)原劑與煙氣中的NOx能夠進(jìn)行充分混合，從而實(shí)現(xiàn)較高的脫硝效率，減少?gòu)?fù)原劑耗量，同時(shí)降低尾部氨逃逸。21整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹2.2.4.3SCR法與SNCR法比較2.2.4.3.1技術(shù)指標(biāo)比較就SCR法脫硝與SNCR法脫硝這兩種技術(shù)本身而言，SCR法脫硝效率更高，可達(dá)80%以上的脫硝效率，SCR法可將NOx排放濃度控制在50mg/Nm3以下。SNCR法脫硝效率較低，只有50%左右的脫硝效率，SNCR法可將NOx排放濃度控制在200mg/Nm3以下。通常認(rèn)為SNCR法尾部氨逃逸率更低，SNCR法脫硝后的煙氣進(jìn)入尾部濕式脫酸塔，吸收SNCR系統(tǒng)內(nèi)逃逸的氨，防止了氨逃逸可能產(chǎn)生的二次污染。22整理課件生活垃圾燃燒發(fā)電廠煙氣污染治理技術(shù)介紹2.2.4.3.2穩(wěn)定性比較SCR法脫硝，煙氣中殘存的微量SO3、HCl和細(xì)微顆粒物等在換熱器的換熱元件上易生成硫酸銨鹽和氯化銨鹽黏性物質(zhì)，這些物質(zhì)通過正常的吹灰程序難以徹底去除，一方面降低換熱效率，增加能源的消耗，另一方面這些黏性物質(zhì)易堵塞換熱元件之間的通道，增加系統(tǒng)阻力，嚴(yán)重威脅引風(fēng)機(jī)的平安運(yùn)行，進(jìn)而威脅整個(gè)垃圾燃燒廠可靠連續(xù)運(yùn)行。相比之下，SNCR法系統(tǒng)簡(jiǎn)單許多，關(guān)鍵設(shè)備復(fù)原劑噴槍通常在爐膛上分層多點(diǎn)布置，即使某個(gè)噴槍需檢修，也不必停運(yùn)系統(tǒng)，確保整個(gè)垃圾燃燒發(fā)電系統(tǒng)平安可靠連續(xù)運(yùn)行。垃圾燃燒廠采用SCR法脫硝和SNCR法脫硝技術(shù)指標(biāo)比較見表1。表1在垃圾燃燒