城市生活垃圾焚烧发电技术及烟气处理

（惠州绿色动力再生能源有限公司，广东 惠州 516269）

0 引言

近些年，我国城市化进程不断加快，相应的城市生活垃圾也在不断增加，城市生活垃圾的增加不仅对城市化发展产生了一定的影响，同时也造成了城市的环境污染。随着环境保护标准的不断提高，许多生活垃圾填埋场已经不符合环保标准，现阶段，已经很难再找出合适的城市垃圾填埋场。并且随着城市垃圾中的可燃物物体逐渐增多，垃圾的热值越来越高，这使得城市生活垃圾焚烧技术成为新的发展趋势。根据国务院办公厅和国家发改委公布的《关于完善城市垃圾发电价格政策的通知》以及《十二五全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设的规划》等相关政策，我国很多城市开始建设城市垃圾焚烧发电厂，垃圾焚烧发电技术在我国开始迅速发展起来，但是在垃圾焚烧过程中会产生大量的污染物质，如何处理城市生活垃圾焚烧发电产生烟气污染，以及完善城市生活垃圾焚烧发电工艺成为该文分析研究的主题。

1 生活垃圾焚烧发电技术分析

1.1 生活垃圾焚烧发电原理

生活垃圾焚烧发电的基本原理是把生活垃圾进行分类整理后，放到焚烧炉中进行焚烧，在焚烧过程中会产生较高的热能，并通过余热锅炉进行转化，在转化成蒸汽能量之后，进入到汽轮发电机，带动涡轮机运行，从而产生需要的电能。

1.2 生活垃圾焚烧发电工艺过程

生活垃圾一般在垃圾贮坑中放一个星期左右就可以除去10%左右的渗滤液，由于垃圾中的水分一般每降低1%，垃圾的热能就会增长100 kJ/kg，因此，可以通过一些工艺提高垃圾的热能。在生活垃圾焚烧处理的过程中，需要把生活垃圾运送到焚烧炉中，在焚烧炉中对生活垃圾进行高温焚烧处理。第一烟道一般都会进行脱硝系统，通过投放尿素或者是氨液来控制NOX。之后焚烧的烟气会进入余热锅炉中并产生大量的蒸汽，然后这些蒸汽会通过汽轮发电机组推动涡轮转动，使发电机产生动力形成电能。这些生活垃圾产生的电能除了可以用于发电厂用电之外，剩余的电量还可以介入到电网系统中，供人们生产和生活使用。

在生活垃圾焚烧发电的过程中会产生炉渣，炉渣通过焚烧炉的底部进入排渣机中，冷却之后被排放到专门的坑中，之后在运输到专门的地方进统一的处理；生活垃圾焚烧过程中产生的烟气被净化，达到排放标准后排放到空气中。飞灰会在焚烧厂内进行固化处理，然后再进行填埋，而其他产生的废弃物会放到焚烧炉内进行焚烧处理。

2 焚烧烟气污染物控制标准

2.1 焚烧烟气污染物烟气形成机理

生活垃圾焚烧烟气污染物中主要的有害物质包括酸性气体、烟尘、重金属以及二噁英等。另外还会产生一些未焚烧完全的颗粒物等。酸性气体一般包括氯化物、硫氧化物、氨氧化物以及氟化物等；重金属主要有汞、铅、镉、锰等单质；残余的有机物质主要是指未焚烧完全的有机物质和焚烧过程中反应生成的物质。烟气中的颗粒物具有非常高的冲击性，其他废弃物也具有一定的水解性，另外，烟气一般在比较低温、潮湿的环境下会黏结和结块；此外烟气中的含油物质还会造成滤料的堵塞，对清灰工作也会产生一定的影响。

烟尘主要是由焚烧炉中的微小颗粒物质随温度的升高而上升，通过烟囱排放出去，成为烟尘，一般来说烟尘颗粒的直径在10 μm~200 μm，并且还会夹杂一些重金属和有机物质。

酸性气体大多是生活垃圾中的一些物质在高温焚烧过程中和其他物质发生化学反应产生的酸性气体。

重金属主要是在高温焚烧过程中通过分解，释放出来物质中的重金属元素，并且在转变成气态物质，随着烟气中的颗粒物被排放出来。

有机物质主要是指苯并二噁英及呋喃；二噁英物质是一种高致癌物，他不溶于水，但是溶于脂肪，具有很强的稳定性，毒性非常强，一旦进入到人们的身体中就很难被排查出来。

恶臭，在城市生活垃圾中大部分是厨房垃圾和果皮垃圾，这些垃圾在堆放、发酵之后的氧气含量降低，并产生硝酸盐和硫酸盐，之后在厌氧的作用下，发生化学反应，形成甲硫醇、三甲胺以及H2S、NH3和甲硫醚等具有一些恶臭气味的气体。

飞灰，在生活垃圾被焚烧的过程中产生的中国金属和二噁英在被净化处理之后形成飞灰，并且飞灰也是一种比较危险的废弃物，其不能和炉渣一起进行处理。飞灰中含有重金属元素，另外还有Cl 和Na、K 等物质。在发生化学反应之后形成CaSO4、Ca2Al2SiO7等。

2.2 污染物控制标准

我国垃圾焚烧烟气污染物排放标准，见表1。

表1 生活垃圾焚烧污染排放标准（单位：mg/m3）

根据我国城市垃圾填埋污染控制标准的相关规定，生活垃圾焚烧产生的飞灰在经过稳定化处理之后，具有一定的排放标准，首先，飞灰中水的含量要低于30%；其次，二噁英的含量也要低于3 μgTEQ/kg；另外，根据HJ/T300 制备的浸出液中危害成分的浓度要低于相关的标准。

3 焚烧烟气污染物处理技术选择

3.1 焚烧烟气除尘工艺

为了减少生活垃圾焚烧发电工艺中烟气中粉尘等有害物质的排放，需要将烟气中的颗粒物从烟气中分离出来，因此在安装除烟装置时需要把惯性力、重力以及扩散附着力和离心力灯光作为除尘的作用力，并在除尘装置中加以利用，例如静电除尘器和布袋除尘器等。

静电除尘器主要是通过高压负极放电产生电晕，将烟气中带有负荷电的颗粒物从烟气中分离出来的一种设备。

布袋除尘器主要是通过过滤袋把烟气中含有的尘气进行过滤、筛选，把尘气体和烟气分离开来，并让除尘器气体附着在过滤袋上，然后再通过喷吹等方式进行清除。这种方式的除尘效率比较高，使用和维护都比较方便；布袋除尘器与静电除尘器相比可以把烟气中的小颗粒烟尘和二噁英去除得更干净。

3.2 焚烧烟气净化工艺组合

现阶段，我国针对垃圾焚烧发电产生的烟气处理工艺组合有3 种方式。1）湿式反应塔结合袋式除尘器。2）半干式反应塔和袋式除尘器的结合使用。3）干式反应塔和袋式除尘器方式。这3 种烟气处理的优势各有不同，具体见表2。

表2 3 种烟气处理组合方式优势对比情况（单位：mg/Nm3）

从表2 中可以发现，湿式反应塔+袋式除尘器方法所产生的二次废水和污泥量相比较于其他2 种比较高，并且初次投入的费用和每年运行所产生的费用相对于其他2 种方式要高一些，所以，湿式反应塔+袋式除尘器的方法使用工艺选择的会相对较少一些。

半干式反应塔+袋式除尘器方法与干式反应塔+袋式除尘器相比，半干式反应塔+袋式除尘器方法除酸的效率在干式反应塔方法和湿式反应塔方法之间，并且每年运行费用也比较低，技术相对比较成熟，所以半干式反应塔+袋式除尘器方式比较适合城市生活垃圾焚烧发电行业中的烟气处理技术。

4 结语

随着我国国民经济的不断发展，城市化进程的不断加快，城市中的生活垃圾问题成为影响城市化建设的重要阻碍，原来的垃圾填埋方式不仅会对土地产生大量的污染，同时还会对地下水产生污染，而焚烧发电作为可再生资源项目开始被各个城市采纳。生活垃圾的高温焚烧发电，虽然可以实现垃圾再利用，但是生活垃圾在焚烧的过程中也产生了大量的有害废弃物质，例如酸性气体，粉尘、颗粒物、以及飞灰、重金属等有害物质。所以，针对城市生活垃圾焚烧发电工艺，选择合适的措施进行烟气处理成为社会重点关注和研究的问题，因此，该文针对这一问题进行了分析和讨论，以期可以实现我国城市生活垃圾焚烧发电的无公害处理。