阜新垃圾焚烧发电厂烟气净化设计

董亚子

摘 要：介绍垃圾焚烧过程中产生的各种污染物，针对各污染物设计采用炉内喷钙脱硫?—选择性非催化还原法脱氮（SNCR）—循环流化床法脱酸—活性炭吸附装置—布袋除尘器的综合净化设计，使得垃圾焚烧烟气的排放满足国家最新标准。

关键词：炉内喷钙 循环流化床法脱酸 布袋除尘器

中图分类号：R821.71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0056-01

随着城市发展和人口增长速度加快，每天有大量的生活垃圾得不到妥善处理处置。垃圾经过焚烧，可使垃圾减量80%以上，减容超过90%，而且经过高温处理，垃圾中的病毒、细菌等被灭活、臭味被去除。但垃圾焚烧处理产生的烟气中含有复杂的污染物，容易对环境造成二次污染，对垃圾焚烧产生的烟气进行净化处理是必要的，对污染物控制得好坏关系到垃圾焚烧技术的发展前景。

1 生活垃圾焚烧发电工程概况

阜新垃圾焚烧发电厂建设规模为2×7.5 MW中温中压抽汽凝汽式汽轮发电机组，配2×400 t/d循环流化床垃圾焚烧炉。年运行小时数8000 h。最大外供工业蒸汽37.65 t/h.，凝结水不考虑回收。该项目建成投产后年发电量70680527 kW·h，年供电量58664838 kW·h。

焚烧炉运行参数如下：耗额定蒸发量28 t/h；额定蒸汽压力3.82 MPa；额定蒸汽温度450 ℃；排烟量（烟气温度为160 ℃）：97032 m3/h°台。设计燃料为生活垃圾和烟煤的混合燃料，其热量比值为80∶20，启动燃料为0#柴油。

2 生活垃圾焚烧烟气污染物

由于生活垃圾成分复杂，含有大量的厨余、橡胶、塑料、废灯具、废电池、废纸张等，生活垃圾焚烧发电厂在垃圾焚烧过程中产生的主要污染物包括颗粒物、酸性气体（HCl、HF、SOx等）、重金属（Hg等）、氮氧化物（NOx）和有机剧毒性污染物（二噁英、呋喃等）等。

3 垃圾焚烧烟气防治措施

为减少垃圾焚烧炉烟气中污染物的产生，设计采用循环流化床焚烧炉作为燃烧设备，利用循环流化床焚烧炉低温燃烧的特性，并适当合理控制助燃风量，使氧气浓度不低于6%，使气体在高温（850～900 ℃）区停留3 s以上，抑制氮氧化物的生成和分解二噁英的生成，与其他炉型相比氮氧化物可减少30%左右，二噁英产生量低，从源头上减少氮氧化物和二噁英的产生。

针对氮氧化物，设计首先选用低NOx排放的循环流化床焚烧炉作为焚烧设备，从源头上减少NOx的产生和排放，其排放烟气中的氮氧化物排放控制浓度为274 mg/m3，同时设计采用选择性非催化还原法（SNCR）烟气脱硝工艺进行脱销，脱硝效率大于27%，处理后NOx的最终排放浓度小于200 mg/m3，远低于《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB 18485-2014）氮氧化物排放限值300 mg/m3的要求。SNCR法原理：选择性非催化还原法是在不需要催化剂的情况下，将氨基还原剂（尿素）喷入温度为850 ℃～1250 ℃的烟气中，还原剂有选择性地与烟气中的NOx发生化学反应，将NOx还原成氮气（N2）和水（H2O）的方法。SNCR脱硝工艺是燃烧后的脱硝过程，主要反应为：CO（NH2）2+2NO+1/2O2→ 2N2+CO2+2H2O。

3.1 脱酸措施

针对SO2和HCl，循环流化床垃圾焚烧炉在燃料中掺入一定比例的石灰石，进行炉内脱酸，同时结合炉后脱酸塔，综合脱硫效率为85.9%，氯化氢的净化效率为97.5%；二氧化硫和氯化氢排放控制浓度分别为80和50 mg/m3，均满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB 18485-2001）排放限值100和60 mg/m3的要求。

脱酸原理：炉内脱硫是将碳酸钙通过给料机均匀送料，由压缩空气将碳酸钙送至炉膛，碳酸钙在高温下分解为氧化钙与二氧化碳，氧化钙与炉膛内二氧化硫等酸性物质反应，脱除烟气中部分二氧化硫和氯化氢，未反应氧化钙在烟道与尾部反应塔内继续反应起到脱酸作用。经过炉内脱硫后的约160 ℃高温烟气，从底部进入循环流化床脱酸塔，在流化区中高速烟气与喷入的消石灰粉及外循环灰形成强烈的流化湍流，使碱性颗粒与酸性气体进行高效中和脱酸反应。通过增湿活化后的流化反应床对酸性气体进行高效传质吸收，得到高的脱酸效率和吸收剂利用率。

3.2 二噁英和重金属防治措施

针对二噁英和重金属，在脱酸塔出口烟道中喷入活性炭，可有较长的停留时间对烟气中的重金属和二噁英等进行有效吸附去除，活性炭输送采用气力输送，给料机为螺旋式给料机。给料采用变频器给料机控制以确保输送量的准确性。经处理后烟气中重金属（Hg<0.05 mg/m3）和二噁英（<0.1 ngTEQ/m3）等的排放值低于《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB 18485-2014）的要求。

3.3 废气稳定达标排放分析

本工程垃圾焚烧烟气通过炉内喷钙脱硫-选择性非催化还原法脱氮（SNCR）-循环流化床法脱酸-活性炭吸附装置-布袋除尘器工艺的综合处理，处理后烟气污染物排放浓度为：NOx<200 mg/m3、SO2<80 mg/m3、HCl<50 mg/m3、Hg<0.05 mg/m3、二噁英<1.0 ngTEQ/m3、烟尘<20 mg/m3，均可以满足GB 18485-2014《生活垃圾焚烧污染控制标准》的要求。

目前，国内已投入运行的垃圾焚烧项目很多采用与本工程相同的烟气净化系统，均取得了较好的净化效果。设计例举两个采用相同环保设计的循环流化床垃圾焚烧项目烟气污染物监测结果。类比分析可知，本设计的烟气净化效果完全可以满足设计给出的指标。

4 环境管理与监测

电厂设环保科作为环境管理机构，设计在焚烧炉烟囱上设置一套在线监测系统，实现烟气的流量、温度、压力、湿度、氧浓度、烟尘、氯化氢、二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳、以及氟化氢和二氧化碳等有害物质排放的实时监测。并配置与环保局进行通讯的接口，为环保部门提供监测数据。同时配置的专用的烟气监测室，用于垃圾焚烧炉烟气在线监测的控制和监视。

5 结论

设计选用技术成熟兼顾环保的循环流化床焚烧炉作为燃烧设备，以及采用了控制阻燃风量、增加高温区烟气停留时间等一系列的清洁生产技术，从工艺源头上降低氮氧化物和二噁英的产生量；同时设计采用炉内喷钙脱硫——选择性非催化还原法脱氮（SNCR）——循环流化床法脱酸——活性炭吸附装置——布袋除尘器的综合处理技术对焚烧烟气进行净化，净化后NOx、SO2、HCl、Hg、二噁英、烟尘等污染物排放浓度均满足GB 18485-2001《生活垃圾焚烧污染控制标准》的要求，可以做到稳定达标排放。

参考文献

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.生活垃圾焚烧处理工程技术规范[S].2009.

[2] 环境保护部.火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性非催化还原法[S].中国环境科学出版社，2010.

[3] 朱爽，刘志斌.垃圾填埋场的环境问题及对策[J].辽宁工程技术大学学报，2005（Z1）：250-252.