垃圾焚燒發(fā)電中的排放氣體控制技術(shù)
- 發(fā)布時(shí)間： 2023-05-29 16:59:04
- 編輯作者： 鴻泰華瑞
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1.生活垃圾焚燒技術(shù)
生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)主要包含三個(gè)環(huán)節(jié)，垃圾收集環(huán)節(jié)、焚燒發(fā)電環(huán)節(jié)、尾氣處理環(huán)節(jié)。其中，垃圾收集環(huán)節(jié)主要是從各個(gè)地區(qū)收集和轉(zhuǎn)運(yùn)市政垃圾；焚燒發(fā)電環(huán)節(jié)是對(duì)生活垃圾卸料并存儲(chǔ)，之后經(jīng)過(guò)合理發(fā)酵技術(shù)除去滲濾液，保留可燃垃圾作為焚燒發(fā)電材料。同時(shí)在焚燒過(guò)程中會(huì)采取有效措施處理尾氣。焚燒期間，鍋爐尾氣管道是尾氣排放的主要途徑，先將尾氣排放到凈化系統(tǒng)中，在尾氣凈化處理之后再排放到空氣環(huán)境中，以減少尾氣污染。所排放的尾氣中不僅包含灰塵以及固體顆粒，還有多種酸性氣體，如NO2、SO2、HCl等。
我國(guó)在2023 年基本實(shí)現(xiàn)原生生活垃圾“零填埋”等政策約束下，焚燒方式將長(zhǎng)期占主導(dǎo)地位，是破解垃圾圍城的絕對(duì)主要手段，中國(guó)積極推進(jìn)垃圾分類與焚燒相結(jié)合的主基調(diào)會(huì)持續(xù)幾十年，不會(huì)有大調(diào)整，垃圾焚燒發(fā)電將成為未來(lái)主要的垃圾無(wú)害化處理方式。另一方面，最新公布的國(guó)家補(bǔ)貼退坡、垃圾分類等政策，將對(duì)垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)產(chǎn)生重要而深遠(yuǎn)的影響。新政策將倒逼市場(chǎng)在技術(shù)和管理等方面做出優(yōu)化改革，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步、完善垃圾處理收費(fèi)政策、提高企業(yè)運(yùn)維水平等方式，提升垃圾發(fā)電企業(yè)盈利能力。
2.生活垃圾焚燒發(fā)電廠酸性氣體形成原因
生化垃圾中包含大量有機(jī)垃圾，比如茶渣、瓜果皮核、蛋殼、固體食物等以及水產(chǎn)市場(chǎng)、果蔬市場(chǎng)所產(chǎn)生廢棄水果、菜葉、魚(yú)蝦等，這些物質(zhì)中含有蛋白質(zhì)，所以會(huì)有氨基酸，即包含N元素，同時(shí)一些蛋白質(zhì)中還含有S元素，在焚燒過(guò)程中，尾氣中會(huì)包含NOx、SO2。另外，生活垃圾中的廢塑料等焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生HCl等氣體。為有效控制酸性氣體，需要首先了解酸性氣體產(chǎn)生原因。
（1）SO2產(chǎn)生原因。高溫是產(chǎn)生SO2的重要條件，因?yàn)樯罾泻辛蛟?，其和氧氣?huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成SO2。SO2會(huì)嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境，其排放在環(huán)境中會(huì)使周邊區(qū)域雨水呈現(xiàn)出酸性，也就是出現(xiàn)酸雨，嚴(yán)重?fù)p害周邊植物生長(zhǎng)以及房屋建筑等。與此同時(shí)，在特定條件下硫化氫會(huì)進(jìn)行一系列氧化反應(yīng)，進(jìn)而生成SO2，如式（1）。
2H2S+3O2＝2SO2+2H2O
S+O2+＝SO2
CL2+H2O+SO2＝SO2+2HCl
CXHYOZ+O2→CO2+H2O+SO2 （1）
（2）HCl產(chǎn)生的原因。生活垃圾焚燒中，垃圾中所包含的有機(jī)物會(huì)含有氯元素，經(jīng)過(guò)焚燒會(huì)形成HCl。其反應(yīng)式是：CXHYClZ+O2→CO2+H2O+HCl+不完全燃燒物。另外，生活垃圾當(dāng)中含有無(wú)機(jī)物，其內(nèi)部氯元素會(huì)受到外部高溫影響產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成HCL，其反應(yīng)式如式（2）。
2NaCL+4SiO2+Al2O3+H2O＝2HCl+Na2(SiO2)4 Al2O3
2NaCL+nSiO2++H2O＝2HCl+Na2(SiO2)n
（n＝2或4）
2NaCL+SiO2+0.05•O2+H2O＝Na2SO4+2HCl（2）
HCl會(huì)嚴(yán)重影響周邊環(huán)境，因?yàn)樵摎怏w能夠溶于水，造成水體酸化，同時(shí)還會(huì)刺激人體呼吸道，威脅人體健康。
（3）NOx產(chǎn)生的原因。因?yàn)樯罾?dāng)中包含大量有機(jī)物，有機(jī)物內(nèi)部有含有氮元素，在垃圾焚燒期間，氮元素會(huì)和氧元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量NOx。這些NOx不僅會(huì)形成酸雨，還會(huì)引起人體不適，威脅人體健康。NOx生成反應(yīng)是式（3）。
CxHyNz+O2＝CO2+H2O+NOx （3）
3.酸性氣體控制措施
3.1濕法除酸技術(shù)
運(yùn)用濕法除酸技術(shù)，一般是通過(guò)布袋除塵器將尾氣中顆粒物全面清除，之后再輸送到濕式洗煙塔中。首先，是在尾氣進(jìn)入塔中之后，通過(guò)噴灑液體使尾氣溫度逐漸下降，當(dāng)達(dá)到飽和溫度之后，再使其和下方填料空隙分布的堿性吸收液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其吸收酸性氣體。
3.2干法除除酸技術(shù)
運(yùn)用干法除酸技術(shù)，通常是在吸收塔當(dāng)中噴灑生石灰粉末，使生石灰粉末可以和酸性氣體大面積接觸，從而吸收酸性氣體，獲得良好的除酸效果。不過(guò)此方法往往除酸效率偏低，應(yīng)用中HCL去除率約為60%，并且SO2去除率只有約30%。為有效提升除酸效率，在應(yīng)用中需要適度調(diào)高吸收劑使用量。
3.3半干法除酸技術(shù)
運(yùn)用半干法除酸技術(shù)，主要是在高效霧化器應(yīng)用下，在吸收塔當(dāng)中噴入熟石灰漿，噴入方向可從塔頂向下噴，也可從塔底向上噴，以促使所噴入熟石灰漿可以和尾氣大面積接觸，并高效吸收尾氣當(dāng)中的固體顆粒以及酸性氣體。半干法除酸技術(shù)在應(yīng)用中具有良好的霧化效果，并且尾氣能夠和吸收液相對(duì)充分的接觸，不僅有助于使尾氣溫度降低，還可有效對(duì)其中的酸性氣體加以吸收，將其中分布的固體顆粒去除。而在熟石灰漿噴入之后，其中所包含水分會(huì)被蒸發(fā)，以減少?gòu)U水產(chǎn)生量。在半干法除酸技術(shù)應(yīng)用中，涉及的裝置相對(duì)簡(jiǎn)單，所產(chǎn)生的廢水量比較少，運(yùn)行費(fèi)用不高，可獲得良好的除酸效果。半干法除酸技術(shù)具有較高的酸性氣體去除率，在配合使用布袋情況下，氯化氫去除率可超過(guò)9 0 % 。
3.4低氮燃燒技術(shù)
目前，國(guó)外低氮燃燒技術(shù)比較成熟，尤其空氣分級(jí)燃燒技術(shù)效用較高，很多發(fā)達(dá)國(guó)家也相繼研發(fā)出低NOx燃燒器，我國(guó)在此方面比較看重應(yīng)用投資小且加裝改造便捷的控制措施，近年來(lái)研發(fā)出多種低氮燃燒器等，如清華徑向濃氮低NOx燃燒器、哈工大徑向濃氮低NOx燃燒器等，應(yīng)用中效果顯著。處于應(yīng)用階段的低NOx燃燒器有低NOx預(yù)燃室燃燒器、混合促進(jìn)型燃燒器、分隔火焰型燃燒器、自身再循環(huán)燃燒器等?？諝夥旨?jí)燃燒技術(shù)主要是分為一級(jí)乃至多級(jí)加入空氣，在燃燒區(qū)加入部分空氣，使過(guò)量空氣系數(shù)a＜1，打造富燃料區(qū)，同步制造還原性氣氛，以此抑制生成NOx，同步對(duì)已產(chǎn)生NOx加以還原。之后在后段燃燒區(qū)添加足量空氣，使a＞1，打造貧燃料區(qū)，以提升燃燒效率。
3.5煙氣脫硝技術(shù)
目前在垃圾焚燒發(fā)電過(guò)程中，因?yàn)閼?yīng)用低氮燃燒技術(shù)及“3T”技術(shù)，有效控制了焚燒處理中的二次污染物，同時(shí)應(yīng)用SNCR技術(shù)可將氨水當(dāng)作反應(yīng)還原劑，在焚燒爐當(dāng)中建立高效、全自動(dòng)的爐內(nèi)脫硝系統(tǒng)，可再次降低NOx的排放量，使最終排放情況符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。煙氣脫硝技術(shù)除了SNCR以外，常規(guī)的還有SCR等，同時(shí)各行業(yè)還研發(fā)出一些新型煙氣脫硝技術(shù)，如活性炭吸附法、液體吸收法、微生物法、電子束法等，雖然目前相關(guān)技術(shù)尚不成熟，但技術(shù)應(yīng)用前景依舊良好。
3.6新型除酸工藝
除上述技術(shù)以外，還可應(yīng)用NHD脫除工藝、低溫甲醇洗工藝等新型除酸工藝。其中NHD脫除工藝屬于一種低能耗、新型凈化工藝，所用主要成分是由聚乙二醇二甲醚混合制成的，具有較小的揮發(fā)性和較低的蒸氣壓，且溶劑不需要洗滌回收，本質(zhì)是以物理方法對(duì)酸性氣體進(jìn)行吸收；低溫甲醇洗工藝是一種物理吸收法，在操作壓力持續(xù)增加過(guò)程中不斷降低循環(huán)量，能夠去除HCl、SO2、NO等多種酸性氣體。生活垃圾焚燒廠的煙氣處理系統(tǒng)就是聯(lián)合使用多種技術(shù)。經(jīng)實(shí)踐研究，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合使用干法和半干法脫酸技術(shù)，SO2去除率超過(guò)90%，HCl去除率高達(dá)99%。
結(jié)語(yǔ)
為更充分的利用生活垃圾，垃圾焚燒發(fā)電廠需高度關(guān)注采取有效技術(shù)措施處理酸性氣體，減少相關(guān)氣體排放量，緩解城市面臨的巨大生活垃圾壓力，推進(jìn)環(huán)保事業(yè)發(fā)展。
