垃圾焚烧电厂超低排放烟气处理技术

张译中 林会昌 孟素丽 王丽平

摘要：目前我国对垃圾处理采取的主要方式为垃圾填埋和垃圾焚烧，其中垃圾焚烧所占的比重在逐年增加，但是垃圾焚烧会产生NOx、SOx、HCl、HF、重金属、粉尘、二噁英等污染物，需要采取烟气处理措施，确保达标排放。随着污染物排放指标的日趋严格，“选择性非催化还原（SNCR）+半干法+干法+活性炭喷射+布袋除尘+湿法+选择性催化还原（SCR）”即两级脱硝+三级脱酸超低排放烟气处理技术应运而生。

关键词：垃圾焚烧;超低排放;烟气处理

1、烟气污染物排放及控制标准

目前垃圾焚烧电厂执行的最新排放标准为GB18485—2014，其中对颗粒物、酸性气体，二噁英的排放要求分别控制在20mg/m3、250mg/m3、50mg/m3、80mg/m3、0.1ngTEQ/m3以内。随着国家对环保整治力度的大力加强，上海、深圳、海南出台的排放标准更加严格，对颗粒物、NOx、HCl、SO2、二噁英的排放要求分别控制在8mg/m3，80mg/m3，8mg/m3，30mg/m3，0.05ngTEQ/m3以内。由此可见，垃圾焚烧电厂超低排放势在必行。

2、脱酸系统应用研究

2.1半干法脱酸系统

2.1.1喷浆流量对SO2和洗烟废水的影响

半干法脱酸是将石灰浆液通过雾化器雾化成约20～50μm的小液滴，然后与烟气中的酸性气体发生中和反应，进而脱除酸性气体，石灰浆流量与雾化器的雾化效果有一定的关系。在不同负荷下，随着喷浆流量的增加，反应塔出口SO2的排放质量浓度是逐渐降低的，同时，随着喷浆流量的增加，反应塔出口SO2排放质量浓度降幅逐渐放缓，表明存在一个最佳石灰浆流量喷射区间。另外，本研究对象的额定负荷为63t/h，高负荷时，所需喷浆流量相对较大。

洗烟废水电导率达到20ms/cm时就要排出湿法塔，通过分析洗烟废水达到20ms/cm的累积时间以此推断洗烟废水的产生速率，累积时间越长，废水产生速率越慢。随着喷浆流量的增加，电导率低于20ms/cm时的累积时间在逐渐增加，并且喷浆流量由3m3/h提高至3.5m3/h时，累积时间增幅较大，当喷浆量由3.5m3/h提高至4m3/h时，累积时间增幅较小，结合喷浆流量对反应塔出口SO2排放质量浓度的影响，建议喷浆流量控制在3.5～4m3/h之间。

2.1.2反应塔烟温对SO2的影响

在不同喷浆流量下，随着反应塔烟温的升高，反应塔出口SO2的质量浓度是逐渐增加的，并且在155～165℃之间，反应塔出口SO2质量浓度随烟温的升高增幅较慢，说明脱酸效率较高，而在165～175℃之间，反应塔出口SO2质量浓度随烟温的升高增幅较快，说明脱酸效率逐渐降低。究其原因是由于酸性气体SO2、HCL等与Ca（OH）2的反应为放热反应，温度升高不利于中和反应的进行。

另外，反应塔烟温过高或者过低对后续布袋除尘系统和湿法脱酸系统都有一定的影响。反应塔烟温越低，进入布袋除尘器的烟温也就越低，有可能造成布袋黏糊。反应塔烟温越高，经布袋除尘器后进入湿法脱酸系统的烟温也就越高，烟温过高影响湿法脱酸效率和废水的产生量。因此根据实际运行情况，建议反应塔烟温控制在160～165℃之间。

2.2湿法脱酸系统

2.2.1NaOH质量浓度对湿法脱酸系统的影响

湿法脱酸系统采用NaOH溶液作为脱酸剂，烟气中的酸性气体与喷入湿法塔内的NaOH溶液进行反应，NaOH溶液质量浓度的不同会对洗烟废水的产生量产生影响。试验数据表明，湿法脱酸系统NaOH质量浓度由10%降至8%时，洗烟废水的产生量降低了21.84m3，分析其原因是由于NaOH质量浓度的降低提高了循环液的环倍率，延长了达到洗烟废水电导率的排放时间。

2.2.2pH值对湿法脱酸系统的影响

隨着pH值的逐渐升高，电导率低于20ms/cm时的累积时间在逐渐降低，这是由于pH值的升高，提高了循环液中的NaOH质量浓度，进而使得与烟气中酸性气体反应的更加充分，缩短了洗烟废水达到20ms/cm所需的时间。考虑到pH值设置过低，致使循环液呈酸性，可能对设备产生腐蚀，因此建议将冷却循环液的pH值设置在5.5～6之间。

3、脱硝系统应用研究

3.1SNCR喷氨量对炉膛出口NOX质量浓度的影响

炉内SNCR脱硝主要是通过向炉内喷射氨水来降低炉膛出口NOX质量浓度，其喷氨量的多少与脱硝效率、氨逃逸都有着直接的联系，喷氨量过少达不到设计排放质量浓度，喷氨量过多又会引起氨逃逸增加，会对炉内水冷壁和后续换热设备及烟道带来腐蚀。随着SNCR喷氨量的增加，炉膛出口NOX的排放质量浓度是逐渐下降的，并且喷氨量由60L/h增加至100L/h时，炉膛出口NOX质量浓度降幅大，由169.45mg/m3降至107.50mg/m3，而继续加大喷氨量至110L/h时，炉膛出口的NOX质量浓度变化平缓，并且有升高的趋势，可能是由于氨水喷入过量，发生副反应，生成NOX。试验期间测得炉膛出口NOX的原始质量浓度约为260mg/m3，由此计算得到不同SNCR喷氨量下的脱硝效率。随着SNCR喷氨量的增加，脱硝效率是逐渐增加的，喷氨总量60L/h增加至100L/h时，脱硝效率由34.83%增加至58.65%，而继续加大喷氨量至110L/h时，脱硝效率变化平缓，有降低的趋势。通过分析SNCR喷氨量变化对炉膛出口NOX排放质量浓度和脱硝效率的影响，同时考虑到氨水喷入过多会产生氨逃逸及副反应，建议SNCR喷氨量控制在70～100L/h之间。

3.2烟温对SCR脱硝系统的影响

根据低温催化剂的性能，催化剂可以在最低烟温下开始反应，然后随着烟温的升高，脱硝效率会逐步升高，直到最大脱硝效率。由于SCR反应温度与饱和蒸汽的抽汽量有关，SCR反应温度越高，抽汽量则越大，进而会影响垃圾焚烧发电量。随着SCR入口烟温的升高，SCR出口NOX质量浓度逐渐降低，表明脱硝效率是逐渐增加的。SCR入口烟温从172℃增加至175℃时，SCR喷氨量基本维持不变，但SCR出口NOX质量浓度逐渐降低;SCR入口烟温从175℃增加至181℃时，虽然NOX质量浓度显著下降，但喷氨量、氨逃逸及蒸汽的抽汽量也随之增大，考虑到SCR入口烟温在172～175℃之间已满足排放要求，结合运行经济性，建议SCR入口烟温控制在172～175℃之间。

4、结语

（1）喷浆流量和反应塔烟温是影响半干法脱酸系统的2个重要因素，考虑到物料消耗、脱酸效率以及半干法脱酸对后续设备的影响，建议喷浆流量控制在3.5～4m3/h之间，反应塔烟温控制在160～165℃之间较为适宜。（2）NaOH质量浓度和循环液pH值是影响湿法脱酸系统的2个重要因素，试验结果表明，洗烟废水的产生量随着NaOH质量浓度的降低而减少，因此可以适当降低NaOH质量浓度。同时，pH值过低会对设备带来腐蚀，pH值过高影响脱酸效率，建议pH值控制在5.5～6较为适宜。（3）SNCR脱硝系统脱硝效率随着喷氨量呈现先升高后平缓降低的趋势，这与氨水喷入过多，可能发生副反应有关。另外，氨水喷入过量会产生氨逃逸，对水冷壁，后续设备及烟道带来腐蚀，建议将SNCR喷氨量控制在70～100L/h之间较为适宜。（4）SCR脱硝系统的脱硝效率与反应烟温呈现正相关的趋势，但反应烟温与抽汽量有关，考虑运行经济性，在满足NOX排放要求下，建议SCR反应烟温控制在172～175℃之间较为适宜。

参考文献：

[1]垃圾焚烧烟气处理工艺的相关研究[J].周志新.科技创新与应用. 2020（25）

[2]赵丹.垃圾焚烧电厂烟气超低排放技术路线研究[J].锅炉技术，2019，50（04）：75-79.