垃圾焚烧电厂飞灰预稳定化技术实验研究

徐　霖，沈　义，陆琪琪，周建峰，张曙光，王建伟

（1.常熟浦发第二热电能源有限公司，江苏常熟215513；2.天津壹鸣环境科技股份有限公司，天津300384）

垃圾焚烧电厂飞灰预稳定化技术实验研究

徐霖1，沈义1，陆琪琪1，周建峰1，张曙光2，王建伟2

（1.常熟浦发第二热电能源有限公司，江苏常熟215513；2.天津壹鸣环境科技股份有限公司，天津300384）

以常熟浦发垃圾电厂为研究对象，阐述了一种新型飞灰预稳定剂对于烟气脱酸、飞灰预稳定化的影响。结果表明：预稳定剂不但可以起到脱酸的效果，而且还可以对飞灰中重金属起到预稳定化作用，减少后续重金属螯合剂用量。同时减少石灰用量，使飞灰产生量降低。

飞灰；预稳定剂；脱酸；重金属螯合剂

垃圾焚烧飞灰的产量与垃圾焚烧量和焚烧烟气处理工艺中脱酸剂的添加量密切相关［1-2］。近年来烟气脱酸的组合工艺不断涌现，其中“半干法+干法”烟气脱酸组合工艺受到众多专家及垃圾发电厂的重视［3-4］。但该工艺存在脱酸剂添加量大，飞灰产量大，飞灰的后续稳定化处理难度也呈上升趋势。若依靠提高重金属稳定化添加比例的单一措施不仅将大大增加电厂飞灰处理费用，且难以确保飞灰安全处置率达到100%合格的目标［5-6］。

笔者针对常熟浦发垃圾电厂“半干法+干法”烟气脱酸组合工艺进行改进，在干法烟气深度处理工艺中用一种新型的预稳定剂替代常规石灰脱酸剂，并分析烟气各项指标，对最终产生的飞灰进行分析测试，观察该预稳定剂的脱酸及重金属预稳定化效果，以及对飞灰产生量的影响。以求从源头控制和减少飞灰的产生量，消减飞灰物化性质的波动，降低飞灰的稳定化难度。

1　材料与方法

1.1材料

浓硝酸（HNO3）、氢氟酸（HF）、高氯酸（HClO4）均为优级纯，重金属螯合剂、脱酸剂：石灰、预稳定剂（主要成分碳酸氢钠（NaHCO3）、磷酸盐、聚硅铝铁盐等，有效成分大于90%），飞灰。

1.2实验方法

分别将电厂的焚烧炉编为实验组和对照组，2组同时采用半干法+干法进行烟气脱酸：2组半干法均采用石灰浆做脱酸剂；实验组干法采用预稳定剂作为脱酸剂，其预稳定剂喂料调频控制在5 Hz（对应喷量50 kg/h）；对照组干法采用石灰作为脱酸剂，其石灰喂料调频控制在10 Hz（对应喷量100 kg/h）。为保证烟气排放控制在GB 18485—2014生活垃圾焚烧污染控制标准范围内，需调整石灰浆喷量，待稳定24 h后，分别取2、4、6、8、10 h的除尘器中飞灰500 g，同时记录每小时的烟气排放指标及石灰浆喷量。

重金属浸出实验严格按照HJ/T300—2007固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲液法，使用ICP电感耦合等离子体光谱仪测定浸出液重金属浓度。

2　结果讨论

2.1预稳定剂的脱酸性能

如图1所示，脱酸反应塔中采用半干法脱酸，除尘器中采用干法脱酸。如图2所示，实验组比对照组石灰浆喷量低60%。由于实验组和对照组采用的石灰浆浓度分别为8%和10%，在半干法脱酸中二者平均石灰消耗72.9、227.5 kg/h（二者密度分别为1.049、1.062 kg/L）。此外，实验组的石灰浆喷量波动相对较小，也就是说预稳定剂在控制烟气指标方面更加稳定。

图1　垃圾电厂流程

图2　各项指标随时间的变化

2组烟气指标NOx相差不大，而SO2和HCl实验组也比对照组分别低28%和32%。可能的原因：一方面，预稳定剂中含有NaHCO3，其在65℃开始分解，120℃分解明显，分解后使固化物产生大量气孔，与HCl和SO2的反应产物为NaCl和Na2SO3，同时粉末空隙不断增大，有利于反应持续进行；另一方面，磷酸盐、聚硅铝铁盐的加入也有效增加了预稳定剂的比表面积，促进了对酸性气体的吸收。综上所述，采用预稳定剂为脱酸剂，当干法实验组喂料调频控制在5 Hz，对照组喂料调频控制在10 Hz时，实验组比对照组石灰浆用量明显减少，却能达到更好的脱酸效果。

2.2预稳定剂对重金属的预稳定化作用

实验组和对照组分别稳定24 h后，分别每隔2 h取样，测定其重金属浸出浓度，得到如表1和表2数据。对比GB16889—2008生活垃圾填埋场污染控制标准实验组和对照组中重金属浸出的合格率分别为76%和52%，2组Ni、Cu重金属浸出均基本满足标准。总体来说对照组比实验组Zn浓度高，而Pb和Cd在2组中的浓度差别较大，实验组较对照组Pb和Cd的浸出浓度合格率高。可能原因：一方面，预稳定剂中的磷酸盐化合物添加到飞灰中，能够将飞灰中的重金属类改变为无机矿物中的羟基磷灰石形态，形成氯磷铅矿等，使重金属以矿物形态稳定固定化于飞灰中，获得长期稳定性；另一方面，预稳定剂中的NaHCO3热解后会产生大量气体，使飞灰固化物产生大量气孔，这种多孔形态也起到了良好的重金属吸附作用。

表1　实验组灰样重金属浸出浓度mg/L

表2　对照组灰样重金属浸出浓度mg/L

经半干法+干法处理后的灰样分别混合后再加入重金属螯合剂，当螯合剂添加量为2%和3.5%时，重金属浸出浓度均满足GB 16889—2008的标准限值要求（如表3所示）。同时，相对于对照组，实验组重金属螯合剂添加量可节约42.85%，说明预稳定剂对重金属确实可起到一定的预稳定作用，进而可减少后续重金属螯合剂的添加量。

表3　加入螯合剂稳定后灰样中重金属浸出浓度mg/L

2.3预稳定剂对飞灰产生量的影响

如表4和表5所示，石灰用量越大，飞灰产生量越大。若在干法中用预稳定剂替代石灰，由于预稳定剂的高效作用，使整体工艺中石灰用量远低于传统工艺中石灰的添加量，进而减少了飞灰的产生量；同时因为预稳定剂对重金属的预稳定化作用，可减少后续重金属螯合剂的用量，降低了处理难度和处理成本。

表4　常熟浦发电厂日运行情况t/d

表5　预稳定剂对飞灰产生量的影响kg/t

3　结论

1）干法中预稳定剂相对石灰有较高的脱酸性能，从而在保证烟气指标合格的情况下，使整体工艺中石灰浆用量减少。

2）预稳定剂对重金属有一定的预稳定作用，可以减少后续稳定化过程中重金属螯合剂的用量。

3）预稳定剂在一定程度上替代石灰，使石灰用量减少，进而减少飞灰产生量，对于减缓环境压力有着重要意义。

［1］袁正璞，李新颖，陈泉源，等.垃圾焚烧飞灰合成地聚物及重金属稳定化效果［J］.环境工程，2012，30（6）：91-94.

［2］吴静，陆正禹，胡纪萃，等．新型高效内循环（IC）厌氧反应器［J］.中国给水排水，2001，17（1）：26-29．

［3］蹇瑞欢，滕清，卜亚明，等.半干法+干法烟气脱酸组合工艺应用于生活垃圾焚烧工程案例分析［J］.环境工程，2010，28（S1）：194-196.

［4］吴凯，潘永进，甘洁.光大环保能源（苏州）有限公司烟气净化系统的提标改造［J］.环境卫生工程，2012，20（4）：51-53.

［5］阮仁勇.生活垃圾焚烧飞灰稳定化处理新工艺的研究［J］.上海环境科学，2007，26（1）：8-10.

［6］刘彦博，商平，刘汉桥，等.垃圾焚烧飞灰固化/稳定化实验研究［J］.环境卫生工程，2010，18（2）：15-18.

Pre-stabilized Technology Experiment on Fly Ash from Waste Incineration Power Plant

Xu Lin1，Shen Yi1，Lu Qiqi1，Zhou Jianfeng1，Zhang Shuguang2，Wang Jianwei2
（1.Changshu Pudong Second Thermoelectric Energy Co.Ltd.，ChangshuJiangsu215513；2.Tianjin Eman Environmental Technology Co.Ltd.，Tianjin300384）

Taking waste incineration plant of Pudong development in Changshu as the research subjects，a new pre-stabilizer for fly ash wasdiscussed，which effected on deacidification and pre-stabilization for fly ash.The resultsshowed that it not only deacidified flue gas，but also pre-stabilized fly ash，which lowered the dosage of heavy metal chelating agent.At the same time，lime dosage decrease resulted in fly ash reduced.

fly ash；pre-stabilizer；deacidification；heavy metal chelating agent

X705

A

1005-8206（2016）05-0041-03

2015-12-07

徐霖（1974—），博士，主要从事发电厂电气和仪控专业工作。