垃圾焚烧发电烟气净化技术现状及发展趋势

侯海盟

摘 要：随着环保要求的日益严格，垃圾焚烧发电逐渐成为垃圾处理的主流技术。烟气净化作为垃圾焚烧发电厂的重要环节，决定着垃圾焚烧二次污染物的排放水平。该文介绍了垃圾焚烧发电的烟气净化系统，分析了各种焚烧烟气污染物的控制方法，探讨了其发展趋势。

关键词：垃圾焚烧 烟气净化 二噁英

中图分类号：TK6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（b）-0069-02

随着我国经济的快速发展、城市化水平和人民生活水平的不断提高，垃圾产生量与日俱增，由此而带来的环境污染问题日益严重，垃圾无害化处理处置已成为生态环境领域的突出问题。很多城市的垃圾增长速度超过GDP增速，面临“垃圾围城”的困境。垃圾焚烧可以实现其能源化资源化利用，减容、减量效果明显，处理速度快，不需要长期储存，节约土地资源。不仅充分利用垃圾的热值，又能对燃烧产生的有害成分通过烟气处理系统进行集中处理，减少对环境的污染。垃圾焚烧发电已经成为国际上处理垃圾和危险废物的主流技术[1]。

垃圾焚烧产生的烟气中有多种污染物，需要进行合理净化，以免对环境产生二次污染。国家也颁布了相关标准对垃圾焚烧烟气排放指标做出了限制，主要包括颗粒物、酸性气体、二噁英和重金属等[2]。文章针对这几种污染物，分别介绍了烟气净化的主要技术工艺，分析了其优劣，并探讨了其发展趋势。

1 气态污染物净化工艺

1.1 酸性气体脱除工艺

酸性气体净化工艺按照有无废水排出分为干法、半干法和湿法3种，每种工艺有其组合形式，也各有优缺点。

（1）干式除酸可以有两种方式，一种是干式反应塔，干性药剂和酸性气体在反应塔内进行反应，然后一部分未反应的药剂随气体进入除尘器内与酸进行反应。另一种是在进入除尘器前喷入干性药剂，药剂在除尘器内和酸性气体反应。除酸的药剂大多采用消石灰（Ca（OH）2），让Ca（OH）2微粒表面直接和酸气接触，产生化学中和反应，生成无害的中性盐颗粒，在除尘器里，反应产物连同烟气中粉尘和未参加反应的吸收剂一起被捕集下来，达到净化酸性气体的目的。

（2）半干式反应塔吸收剂一般采用氧化钙（CaO）原料，制备成氢氧化钙（Ca（OH）2）溶液，在烟气净化工艺流程中通常置于除尘设备之前，因为注入石灰浆后在反应塔中形成大量的颗粒物，必须由除尘器收集去除。由喷嘴或旋转喷雾器将Ca（OH）2溶液喷入反应器中，一般由反应塔顶端喷入，形成粒径极小的液滴。由于水分的挥发从而降低废气的温度并提高其湿度，使酸气与石灰浆反应成为盐类，掉落至底部。

半干式反应塔内未反应完全的石灰，可随烟气进入除尘器，若除尘设备采用袋式除尘器，部分未反应物将附着于滤袋上与通过滤袋的酸气再次反应，使脱酸效率进一步提高，相应地提高了石灰浆的利用率。

（3）湿法脱酸采用洗涤塔形式，烟气进入洗涤塔后经过与碱性溶液充分接触得到较好的脱酸效果。洗涤塔设置在除尘器的下游，以防止粒状污染物阻塞喷嘴而影响其正常操作。同时湿式洗涤塔不能设置在袋式除尘器上游，因为高湿度之饱和烟气将造成粒状物堵塞滤布，致使气体无法通过滤布。

干法工艺效率较低，一般不能满足排放指标的要求。若垃圾中的Cl和S的含有量较低，半干法工艺理论上能满足该工程排放指标要求；但垃圾成分波动较大的情况下，半干法工艺则难以保证效果。湿法净化工艺的酸性气体脱除效率最高，其工艺组合形式也多种多样，但流程过于复杂，配套设备较多，并有后续的废水处理问题。基于以上分析，一般垃圾焚烧发电厂采用“半干法+干法”的组合工艺，确保达标排放。这种组合工艺技术成熟，运行可靠，控制方便灵活。

1.2 NOX去除工艺

NOX的去除工艺有选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）。

1.2.1 选择性催化还原法（SCR）

SCR是在有催化剂的条件下将NOX还原成N2。为了达到SCR还原反应所需的200 ℃温度，烟气在进入催化脱氮器之前需要再加热。试验证明SCR可以将NOX排放浓度控制在50 mg/Nm3以下。

1.2.2 选择性非催化还原法（SNCR）

SNCR是在高温（800 ℃～1 000 ℃）条件下，以氨水（NH3·H2O）或尿素（CO（NH2）2）作为还原剂，将其喷入焚烧炉内，将NOX还原成N2。SNCR不需要催化剂，但其还原反应所需的温度比SCR高得多，因此SNCR需设置在焚烧炉膛内完成。

两种方法相比较，SCR不仅需要催化剂，同时还要在除尘器后进行重新加热，需要消耗大量热能，因此，在垃圾焚烧发电工程上SNCR比SCR应用得更多一些。

2 烟气二噁英控制方法

垃圾焚烧控制二噁英的技术措施主要有3种。

（1）燃烧管理：通过焚烧炉内合理地组织燃烧，使含二噁英类的未燃气体完全燃烧，从而把二噁英的生成抑制到最低水平。

（2）袋式除尘器：袋式除尘器对固体颗粒具有高效的拦截效果，可拦截烟气中固相的二噁英。

（3）活性炭喷射吸附去除：通过燃烧管理和袋式除尘器的配合使用，能够使烟气中的二噁英含量降到≤0.1 ng/Nm3。这是因为通过焚烧炉和自动燃烧控制系统的配合实现了焚烧炉的完全燃烧，确保烟气在850 ℃以上滞留2 s以上。袋式除尘器可以拦截固相二噁英，去除率可达90%以上。最后，向袋式除尘器的前面烟气中喷射少量的活性炭能够高效率地吸附二噁英类物质。3种方式相结合，可以有效控制二噁英的排放。

3 重金属排放控制

对于重金属，在烟气中不仅以固体状态存在，同时还以气体状态存在。这是因为有些含有这种成分的化合物在燃烧过程中挥发所产生的。当温度降低时，重金属混合物的挥发率将剧烈地降低，相应的，其排放也将随之减少。焚烧后产生的高温烟气，经余热锅炉冷却后，再通过烟气处理装置，其出口温度进一步降低，加之在烟气处理装置中喷入的活性炭具有较大的比表面积，再配备高效的袋式除尘器就可以有效地清除烟气中的重金属。

一般来说，此种方法对汞的去除率约90%，对镉的去除率达95%。而烟气中的铅是以烟尘的状态存在的。因而铅主要由袋式除尘器来清除，也有少部分是在冷却塔中被吸收而去除的。对铅的清除率平均可达95%。

4 烟气净化技术发展趋势

目前，针对垃圾焚烧烟气净化技术的研究方向主要有两方面，一是多种污染物协同脱除控制技术；二是烟气二噁英控制和在线检测技术。基于越来越严格的环保要求，以及垃圾焚烧炉烟气中污染物成分复杂，烟气净化系统复杂、成本高等问题，烟气多种污染物协同脱除控制技术越来越受到关注。例如，利用臭氧等强氧化性活性分子基团实现协同脱除烟气中多种污染物的技术，实现硫氧化物、氮氧化物、汞等多种污染物的协同脱除和烟气净化；有机结合多种现有技术如酸性气体脱除技术、催化技术、布袋除尘技术、吸附技术等的新型垃圾焚烧烟气净化系统及装备，全面控制垃圾焚烧烟气污染物的排放；低温等离子体耦合催化协同处理污染物控制技术等。

二噁英也是垃圾焚烧备受关注的焦点，针对二噁英深度控制的研究也越来越多，包括焚烧过程二噁英阻滞技术和焚烧烟气二噁英末端控制技术，如二噁英专用改性活性炭、二噁英低温催化降解技术等[3]。另外，垃圾焚烧炉二噁英排放在线检测技术也是研究热点之一。

5 结语

烟气净化是垃圾焚烧发电的重要環节，决定着垃圾焚烧二次污染物的排放水平。垃圾焚烧烟气中含有酸性气体、氮氧化物、二噁英和重金属等污染物。现在对烟气各种污染物均有相应的净化去除技术，已经形成相对成熟的烟气净化工艺，可根据不同技术特点进行选择应用。目前垃圾焚烧烟气净化技术的研究方向主要为多种污染物协同脱除控制技术和二噁英深度控制技术。

参考文献

[1] 王亦楠.我国大城市生活垃圾焚烧发电现状及发展研究[J].宏观经济研究，2010（11）：12-23.

[2] 雷波.垃圾焚烧发电的现状与发展[J].科技创新导报，2011

（10）：100.

[3] 陈宋璇，黎小保.生活垃圾焚烧发电中二噁英控制技术研究进展[J].环境科学与管理，2012，37（5）：89-93.