垃圾焚烧烟气中酸性物质脱除技术研究

樊彦玲 郑鹏辉 谭光之

摘 要：本文介绍了垃圾焚烧烟气中酸性污染物的来源，分析了各种脱酸效率的影响因素，研究了脱酸工艺，为垃圾焚烧烟气脱酸提供了理论依据和技术支持。

关键词：垃圾焚烧；脱酸；SDA

中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）22-0018-02

1 概述

垃圾焚烧技术具有垃圾处理量大、可回收热能等优点，应用较为广泛。然而，垃圾在焚烧时，会产生有毒有害污染物质，严重危害到生态环境和生态平衡。其中，垃圾焚烧产生的酸性气体产生量大，危害大，一直是人们关注的焦点。现国内烟气脱酸技术有湿法、干法与半干法。其中，在垃圾焚烧烟气净化领域，半干法由于其投资运行费用较低，工艺流程简单，不产生废水等优点而得到广泛应用。

2 酸性污染物的来源

生活垃圾组分较复杂，焚烧过程中产生的大气污染物根据其性质不同可分为颗粒物、酸性气体、重金属及二噁英类物质。其中酸性污染物主要包括HCl、HF、SOx、NOx和CO等。由于垃圾成分复杂，焚烧产生的酸性气体HCl、SOx、NOx、HF等组分量起伏较大，HCl、SOx为主要气体。垃圾中含氯物质燃烧会产生HCl，含氯物质包括有机氯化物如聚氯乙烯（PVC），聚偏二氯乙烯及无机氯化物的盐类等；垃圾中的有机硫分，及部分无机硫经高温氧化则会产生SOx；含F碳化物燃烧会产生HF；高温作用下N2和O2氧化或者含氮有机物燃烧产生NOx；生活垃圾中有机可燃物不完全燃烧产生CO。酸性气体中SO2产生量较HCl小很多，小幅度调整运行工况，进脱酸塔烟气中酸性气体的含量变化不大，且SO2和HCl的变化趋势相似。

3 脱酸效率的影响因素

垃圾焚烧烟气成分复杂，而且各物质之间相互影响，因此研究影响垃圾焚烧烟气脱酸效率的因素以及如何提高烟气净化效率尤其重要[1]。

3.1 烟气温度

对于干法去除酸性气体，可选用Ca（OH）2或者CaO。CaO和HCl的反应在600～850℃效果较好，在650℃附近反应最为激烈，流化床锅炉多选用CaO。对于炉排炉去除HCl多选用Ca（OH）2，烟气温度一般设置在150℃左右，兼顾反应的效率及酸露点。在半干法和湿法脱酸过程中，烟气温度过高，吸收剂失去活性，导致脱酸效率降低；若烟气温度低于雾点，导致腐蚀或脱硫灰结块现象，湿法工艺中烟气温度过低会造成排放烟气产生“冒白烟”。因此一般控制出塔烟气温度与绝热饱和温度的差为10～15℃。

3.2 吸收剂性能

消石灰是干法脱酸技术常用吸收剂，细度90%以上且可以流经100目筛，纯度和活性要达到90%以上为佳。采用旋转喷雾干燥工艺脱酸时，石灰浆浓度在10～25%范围内，浓度升高去除率略有下降；但浓度过低，Ca（OH）2含量减少会影响HCl去除率。石灰浆制备系统浓度设置一般控制在12～13%，可在系统运行过程中通过浓度调整找到一个最佳浓度值。飞灰的循环量为20%时，对提高消石灰的利用率最有利。

3.3 化学计量比

化学计量比是指进入系统的吸收剂与酸性气体的摩尔数之比。酸性气体的去除效率随化学计量比的增加而增大，脱硫率的增大速率大于脱氯率的增大速率。当化学计量比增加到一定数值后，继续提高计量比，酸性气体的去除率增大速度将变缓。在满足脱酸要求的情况下，合理地选择化学计量比对降低运行费用至关重要，综合考虑化学计量比取1.5～2.0比较合适。

3.4 气流分布

烟气在塔内的流动越均匀，越能提高酸性物质与吸收剂的接触概率，从而提高脱酸效率。旋转喷雾干燥（简称SDA）脱硫工艺采用蜗壳进气结构，起到气流均布作用。气流均布装置和雾化器设在脱酸塔顶，热气流进入塔内呈螺旋状运动，与雾化器产生的雾滴群同向旋转，使雾化浆液的与塔内烟气充分接触混合进行脱酸反应。气流均布装置由进风道蜗壳和导向叶片组成，其中，导向叶片又分为径向导向叶片和内锥体导向叶片。

4 脱酸工艺

垃圾焚烧厂烟气脱酸工艺的主要目的是去除烟气中的SO2和HCl等酸性气体。目前烟气脱酸工艺型式较多，按其系统中是否有废水排出，可分为湿法、半干法和干法三种。其中，旋转喷雾干燥（简称SDA）半干法因具有脱酸效率较高，HCl去除率一般在97%左右，SO2去除率一般在85%左右；副产物可回收利用、无二次污染、无设备腐蚀、无湿烟雨，系统稳定，投资运行费用低等特点，为目前应用最广泛的一种工艺[2]。

旋转喷雾干燥（简称SDA）脱硫工艺于上世纪七十年代首先由GEA-Niro（丹麦尼鲁公司）研发成功，是一种可以灵活应用在电力、冶金、化工、垃圾焚烧等行业的烟气脱硫技术，应用广泛。SDA能去除烟气中的酸性气体和颗粒物并把它转化为一种可自由流动的粉体。工艺流程简单，流程投资运行成本低。SDA工作原理为当未经处理的高温原烟气进入喷雾干燥塔与被雾化的碱性脱硫浆液密切接触，水分即刻蒸发，同时烟气中的酸性组分被吸收，生成了颗粒物。生石灰粉定量加入消化罐并加水配制成一定含固量的石灰浆液，石灰浆液经振动筛筛分后自流入浆液罐，石灰浆液根据原烟气SO2浓度由石灰浆液泵定量送入置于脱硫塔顶部的浆液顶罐，顶罐内浆液自流入脱硫塔顶部雾化器，浆液经雾化器雾化成50um的雾滴，与脱硫塔内烟气接触迅速完成吸收SO2等酸性气体，反应迅速且脱酸效率极高。脱硫并干燥的粉状颗粒物随气流进入布袋除尘器进一步净化处理，净烟气由增压风机抽引经烟囱排入大气。除尘器捕集粉尘定期外运，粗颗粒（石灰粉带入的泥沙或不溶性石灰石）沉入塔底定期外排[3]。

5 结语

半干法烟气脱酸技术采用“半干法+袋式除尘器”工艺垃圾焚烧烟气进行处理，以Ca（OH）2或者CaO粉剂作为吸收剂，烟气中的酸性物质与吸收剂反应生成固态颗粒，后与烟气一起进入布袋除尘器，布袋除尘器可以对未反应的吸收剂进行再利用，有二次脱酸的效果。垃圾焚烧烟气经半干法整体处理工艺后，烟气排放浓度达到《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014）排放要求。另外，半干法烟气脱酸技术对反应条件要求严格，如SDA半干法中烟气停留时间的控制、吸收剂颗粒度的控制，且对其喷嘴的要求非常高，这些都是半干法脱硫在实际应用中应当注意并进一步改善的问题。

参考文献

[1]陈晓波.垃圾焚烧烟气脱酸影响因素简述[J].建筑工程技术与设计，2016，（36）：2281.

[2]沈琴，孙立，张培良，等.垃圾焚烧烟气净化处理半干法脱酸工艺浅析[J].能源与环境，2015，（6）：84-85.

[3]黄世清，张厚坚，赵付一.垃圾焚烧电厂烟氣干法脱酸工艺控制研究[J].能源与环境，2013，（3）：76-77.

Abstract：This paper introduces the sources of Acid Pollutants in waste incineration flue gas， analyzes the influencing factors of deacidification efficiency， studies deacidification technology， and provides theoretical basis and technical support for deacidification of waste incineration flue gas.

Key words：refuse incineration； deacidification； SDA