垃圾焚烧电厂烟气后置湿法脱酸工艺探讨

唐杰锋

摘要：通过对垃圾焚烧电厂烟气旋转喷雾半干法+干法+布袋除尘传统处理工艺的运行实践，分析现阶段垃圾焚烧电厂传统处理工艺存在的弊端，并结合火电厂超洁净及消白的排放要求，在原有传统工艺上增加二段式湿法工艺，对新增的工艺进行探讨。

关键词：垃圾焚烧;烟气脱酸;湿法;消白

垃圾焚烧是目前城市垃圾处理最有效的手段，焚烧过程中产生的烟气含有大量的酸性气体，若不合理处理会对环境产生极大危害。

1 传统工艺分析及新工艺的来源

1.1传统工艺分析

当前，烟气中的NOx、SOx、HCl、粉尘等污染物排放执行《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GB18485-2014），且未对消白做出要求，采用传统的旋转喷雾半干法+干法+布袋除尘处理工艺即可满足排放要求。随着环保要求越来越严格，垃圾焚烧电厂烟气排放指标也会作出提标要求，当指标提升至欧盟2000/76/EC标准，甚至超洁净排放标准，对白烟做出规范要求，传统的处理工艺将无法满足烟气的排放要求[1]。

1.2新工艺的来源

湿法脱酸在燃煤火电厂广泛使用，是脱酸工艺中最成熟可靠，处理效率最高的工艺。半干法相对于湿法而言最大弊端体现在脱酸效率相对较低，无法稳定地将污染物排放控制在低标准以下。由于垃圾焚烧烟气的成分不同于燃煤电厂，无法采用单一湿法脱酸工艺，因此在传统工艺与燃煤电厂工艺上整合，既需要保留传统的垃圾电厂烟气处理工艺，也需要湿法作为补充，还需要考虑垃圾焚烧电廠烟气高含水率的问题，形成一种新的处理工艺：旋转喷雾半干法+干法+布袋除尘+二段式湿法[2]。二段式湿法不仅能进一步降低酸性气体的排放，还能去除烟气夹带的大部分水蒸气，从而达到消白的目的。

2 二段式湿法系统的工艺流程

二段式湿法系统设置在布袋除尘后，从布袋除尘器出来约140℃的原烟气进入烟气-烟气GGH，与GGH中从湿式脱酸塔出来的低温净烟气进行换热，原烟气温度降至约100℃从湿式脱酸塔下部进入塔内。烟气自下而上先经过湿式脱酸塔的冷却吸收部，与冷却部喷淋层喷下的含有碱性冷却液进行充分逆向接触，烟气温度降至饱和温度，同时吸收烟气中SOx、HCl等酸性气体。冷却吸收部出口的饱和烟气接着进入减湿部，在该区域烟气再次与减湿部喷淋层喷下的含有碱性减湿液充分接触，再进一步去除酸性气体。烟气通过减湿部后，饱和烟气的温度降低从而达到降低烟气中的含水率。湿式脱酸塔减湿部出口的低温净烟气经GGH 加热后温度升至≥115℃后进入下一系统。

3 工作及反应机理

3.1 工作机理

二段式湿法系统采用单塔双循环模式，即一座吸收塔内完成了两次脱酸，达到了双塔串联的效果。脱酸塔分为冷却部和减湿部，通过集液盘隔开，形成两个独立的循环系统，两个循环系统分别完成对酸性气体的吸收反应。

冷却部主要完成对酸性气体的吸收。高温烟气先进入冷却部，在冷却塔与循环液在空塔内充分接触，烟气温度降至饱和温度，并去除大量的酸性气体，饱和烟气进入一级除雾器去除大液滴后进入减湿部。

减湿部主要完成对酸性气体的进一步去除及除雾。与冷却部不同的是，减湿部除了设置有喷淋层及除雾器以外，还设置了填料层，减湿部的气液接触在填料层内完成。来自冷却部的烟气自下而上进入填料层，与喷淋层喷下的减湿液大面积接触反应，不仅提高吸收效率，还除去烟气中的水汽（烟气中的水蒸气以一定速度通过填料层时，会与填料层复杂的内部结构相撞，依附在其表面上，经过扩散及重力的作用下逐渐聚集，当重量达到一定水平时，就会从填料层内部结构分离）。

3.2 反应原理

二段式湿法系统采用钠碱溶液作为脱酸剂。

稀释后的钠碱溶液通过碱液输送泵送入冷却液循环系统，在冷却液循环泵的水力作用下与循环液充分混合，进入喷淋层，经喷嘴雾化后的雾滴向下喷出。稀释后的钠碱溶液同样作为减湿液脱酸剂的补充，减湿液由减湿液循环泵输送至减湿部上方喷嘴，向下喷入并均匀地经过填料床与烟气充分接触，反应后的减湿水由集液盘收集至塔外减湿水池。

主要的反应如下：

2NaOH+SO2= Na2SO3+ H2O

Na2SO3+SO2+H2O= 2NaHSO3

NaOH+ NaHSO3= Na2SO3+ H2O

Na2SO3+O2= 2Na2SO4

NaOH+ HCl= NaCl+ H2O

过程中湿法系统中投加了钠碱溶液，吸收液中的钠盐逐渐增加，钠盐的浓度增大不但会降低酸性气体的吸收率，析出晶体还会加大对管道设备的磨损，需要对冷却循环液进行适量的排放，以降低溶液中的含盐量，保证酸性气体的吸收率，降低管道设备的损耗。减湿液含盐率较低，减湿下来的水尽可能用于冷却部循环水的补充，减少新鲜工艺水的用量。冷却部循环液在排水与补水的过程中达到盐浓度的平衡。

产生的废水主要含有可溶解的NaCl、Na2SO3、Na2SO4等盐类，经废水处理后达标排放。

4 技术优势

湿法处理工艺在传统火电厂烟气处理中广泛应用，成熟可靠，对SO2及HC1等酸性气体去除效率可达98%以上。

垃圾焚烧电厂的湿法脱酸技术不同于传统火电厂的湿法脱酸技术，在传统脱酸技术上结合垃圾电厂的烟气情况延伸出二段式湿法脱酸，达到脱酸、消白双重目的。二段式湿法的主要优点如下：

（1）对酸性气体的去除效率高;

（2）技术成熟可靠;

（3）脱酸产物除产生钠盐不产生其他副产物;

（4）适用于各种锅炉负荷运行的情况;

（5）当半干法出现异常时，可独立运行脱酸;

5 影响因素

（1）PH值

运行表明，吸收液PH在5.8～6.8时脱酸效率最高。当PH>6时，脱酸效果随PH增大而增加，但Na2SO3的溶解度随PH升高反而下降，当PH值超过一定值时，抑制正反应速度，并有吸收剂中析出，造成结垢。

（2）液气比（L/G）

液气比是指气液接触设备中液体与气体的流量之比。气液比的增加，代表气液接触几率增加，脱酸率增大，但酸性气体与吸收液达到气液达到平衡后继续增加液气比脱酸率也不再增加。过高的液气比反而会造成电耗的增加，提高运行成本。因此，需要结合烟气成分选取合适的液气比。

（3）烟气温度

运行表明，低温一定程度上有利于酸性气体与碱性吸收液的反应。根据SO2+H2O→H++HSO3-→2H++SO32-，烟气温度越低，SO2越容易溶于水。烟气温度过高，冷却部内的饱和温度越高，冷却液大量进行减湿部，增加减湿部的处理压力;运行中往往将脱酸塔进口烟气温度控制在120℃以下。

（4）接触面积与停留时间

烟气与喷淋循环液的接触面积由喷淋层及喷嘴布置决定，单层喷淋的的覆盖率达200%以上;停留时间则主要由烟气流速及塔高决定，考虑空塔流速在2.3-2.8m/s以内，停留时间不低于3s，在保证吸收率的同时，尽量考虑减少塔的钢材耗量，节约成本。

结论

随着国家环保要求越来越严格，传统的垃圾焚烧发电厂烟气处理工艺无法满足更高的排放指标。烟气脱酸工艺方案应以立足国情、方便操作、技术成熟以及达到目前國际水平为指导思想，采用组合工艺，以满足排放要求[3]。

旋转喷雾半干法+干法+布袋除尘+二段式湿法脱酸烟气净化处理工艺在国内外已有大量的应用实例，在国内还处于初步阶段。该工艺可确保烟气净化系统提供最高效的脱酸效果，该工艺对于日益严格的排放标准来说，是一种趋势，适用于环保要求很高的城市或新建生活垃圾焚烧电厂。

参考文献：

[1]孙向军，龙吉生，岳优敏，等.满足EU2000/76/EC标准的垃圾焚烧厂烟气处理工艺探讨[J].环境卫生工程，2007，15（5）：1-3.

[2]陈善平，刘开成，马梅芳.湿法脱酸工艺应用于垃圾焚烧的适应性与经济性研究[J].环境工程，2010（s1）：226-229.

[3]刘金海，明小名.垃圾焚烧发电厂烟气脱酸工艺分析[J].现代工业经济和信息化，2017（06）：47-48.