基于某垃圾发电厂烟气净化技术研究

(中节能(肥西)环保能源有限公司，合肥 231241)

0 引 言

现阶段，垃圾焚烧发电技术仍是我国在垃圾处理方面的最优解决方案，其对于我国垃圾的减量化、环保化和无害化处理起到了关键作用[1]。垃圾焚烧对于难以分解的垃圾实现了真正意义上的减量化处理，部分垃圾处理后可达到减容百分之九十，减重百分之八十的良好效果，处理完成之后的残渣可以作为建筑材料进行二次利用。而且，垃圾焚烧发电厂一般厂房面积较小，节省了大量的土地资源，可谓优点众多。但是在垃圾焚烧过程中，极容易产生大量的硫氧化物、氮氧化物等酸性气体，以及重金属、有机剧毒污染物二噁英等危害性气体，严重的危害了环境与人体安全，极大的制约了我国垃圾焚烧发电事业的发展[2]。对此，我国关于垃圾焚烧发电污染物的排放标准也愈发严格，但由于我国目前的垃圾分类情况以及制造工艺水平的限制，使得我国的烟气排放标准与欧盟的排放标准还存在着一定的差距。但是，根据垃圾种类因地制宜的选择好炉型炉排，针对烟气中各项污染物的浓度对应的选择好处理技术，垃圾焚烧发电厂在平稳运行时依然可以达到欧盟的排放标准，本文正是在此基础上，结合某垃圾发电厂烟气净化技术，探讨了各型污染物的治理手段，为国内垃圾发电厂的选型制造提供了一定的参考。

1 垃圾发电烟气污染物的类型及治理

1.1 酸性气体及其防治

酸性气体的来源非常广泛，常见的酸性气体例如氮氧化物，主要源于焚烧垃圾中含有氮元素的化合物在高温下进行了氧化分解，与此同时还有一部分氮氧化物源于空气中的氮气和氧气在一定的温度条件下进行了氧化反应[3]。关于氮氧化物的防治，根据其来源，可以从两个角度入手，首先根据氮氧化物的生成条件，即达到其氧化温度，同时有充足的的氧气作为氧化剂，因此可以通过控制其燃烧过程达到防治效果，一方面控制其燃烧温度，保证其温度达不到氧化反应温度(1 200 ℃)，一方面可以减少高温区域的氧气浓度抑制其反应。此种防治手段可以将氮氧化物浓度控制在250～300 mg/Nm3，远达不到欧盟的排放标准，因此对于超标的浓度要采用相应的脱氮设施。该垃圾焚烧发电厂结合自身垃圾燃料中含氮化合物的量，考虑自身发电与运行成本，采用选择性非催化还原法与选择性催化还原技术相结合方式，即SNCR+SCR(尿素作为还原剂)技术进行烟气处理，使用尿素作为还原剂，最终氮氧化物浓度控制在了100 mg/Nm3以下。

酸性气体中的硫氧化物则主要来源于含硫橡胶在高温时与氧气反生的氧化反应，还有部分氯化氢等酸性有害气体则来源于塑料以及含氯化物的无机废料等在高温下分解。通常采用的烟气脱硫方法有干式、半干式和湿式三种。考虑到湿法脱硫虽然有较高的脱硫效率，但是还需要进行烟气再热去除白烟，产生的酸性废水也需要进行二次处理，设备复杂，成本较高。同时该垃圾焚烧发电厂出口处的硫氧化物浓度在436～539 mg/Nm3之间，为了采用较低的成本达到较高的脱硫效率，该垃圾焚烧发电厂采用半干法+干法(NaHCO3)脱硫的技术手段。

1.2 烟尘及其防治

烟尘的来源较为广泛，例如可燃物燃烧后生成的酸性气体，在处理之后生成部分细小反应物随烟气离开，还有一些完成吸附工作后脱落的活性碳粉，以及部分燃烧不充分或根本不燃烧的细小颗粒等均会形成烟尘[4]。考虑到静电除尘可以导致二噁英等有机剧毒污染物的产生，且烟尘粒径普遍较大，故而该垃圾焚烧发电厂采用布袋除尘的方式进行烟尘防治，其脱除效率可达99.9%以上。

1.3 重金属及其防治

重金属是垃圾焚烧发电厂中危害性较大的一类污染物，随着生活水平的提高，垃圾分类工作的不完善，大量的废弃电池、灯管、线路板等电器制品以及部分建材中的涂料等垃圾被送入焚烧炉中，这些垃圾中含有大量的重金属化合物，毒性极强，而且性质复杂，有的挥发性较强(例如Pb、Cd、Hg等)可随烟气排放，有的挥发性较差形成金属氧化物，随着锅炉炉渣排出。防治的重点便是挥发性较强的重金属，在除尘器中，一些气态的重金属可以通过除尘器冷却降温，变为液态或者固态颗粒进行捕集，为了提高捕集效率，同时捕获一些尚未在除尘器中被捕获的高挥发性重金属，该垃圾焚烧发电厂采用袋式除尘器+活性炭吸附的手段对重金属进行防止。

1.4 二噁英类物质及其防治

二噁英是垃圾发电厂中最难处理的一类有机剧毒化合物，主要分为两类，即氯化二苯二噁英(PCDDs)和氯化二苯呋喃(PCDF)，目前尚未有明确的生成机理，具有毒性高、粒径小、难处理的特点[5]。对于二噁英的防止，该垃圾焚烧发电厂采用“3T+E”的技术手段从源头进行控制，“3T”指的是加强炉内湍动(Turbulence)，使烟气在850～9 590 ℃的高温(Temperature)下的停留时间(Time)保持2 s以上，“E”指的是控制剩余空气量(Excess Air)。同时，对于已经产生的二噁英，则采用袋式除尘器+活性炭吸附的手段对其进行吸附处理。最终，二噁英的脱出效率可达99.99%。

2 防治效果

该垃圾焚烧发电厂目前采用4台日处理垃圾500 t的炉排焚烧炉，4台余热锅炉，2台22 MW凝汽式汽轮机及2台25 MW的发电机，蒸汽全部用于发电，厂发电量除自用电外，富余电量送外网销售。经过“SNCR(尿素作为还原剂)+半干法+干法(NaHCO3)+活性炭吸附+袋式除尘器+SCR(尿素作为还原剂)”相组合的烟气净化工艺进行处理之后，对其尾部烟气进行测试，并将测试结果与欧盟的 EU2000/76/EC及我国《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485-2014)进行对比，对比结果见表1，对比结果表明，该垃圾焚烧发电厂完全满足欧盟标准，部分排放值甚至远优于欧盟标准。

表1烟气排放值对比表

3 结束语

某垃圾焚烧发电厂排放烟气的污染物主要有四大类，即烟尘、酸性气体、重金属与二噁英等有机剧毒物。根据其不同的尾部烟气排放量与对应的排放标准，灵活的采用了不同的技术手段进行了烟气净化处理，最终选取了“SNCR(尿素作为还原剂)+半干法+干法(NaHCO3)+活性炭吸附+袋式除尘器+SCR(尿素作为还原剂)”相组合的烟气净化工艺，使其尾部烟气排放水平达到了欧盟标准，部分烟气排放甚至优于欧盟标准，为国内垃圾焚烧发电厂的设计选型提供了有益参考。