由于焚燒處理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對生活垃圾的減量化、無害化和資源化,目前國內(nèi)越來越多的城市采用這種方式處理生活垃圾。但是,生活垃圾焚燒廠實(shí)際運(yùn)行過程中的煙氣污染物排放也成為人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。本文結(jié)合工程實(shí)際,對生活垃圾焚燒煙氣處理工藝方案進(jìn)行了簡要描述和工程設(shè)計(jì),并對其中關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)進(jìn)行介紹,以保證垃圾焚燒煙氣能夠滿足環(huán)保要求達(dá)標(biāo)排放。
垃圾焚燒處理方法是將垃圾在高溫下燃燒，使可燃成分經(jīng)氧化轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定氣體（煙氣），不可燃成分轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)物（灰渣），焚燒處理過程中產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電，進(jìn)而達(dá)到無害化、減量化、資源化的目的，是目前處理城市垃圾最有前途的方法之一。隨著垃圾焚燒處理越來越被國內(nèi)大中城市所接受，焚燒煙氣的處理問題也越來越受到廣泛關(guān)注，因此必須對焚燒煙氣進(jìn)行凈化處理確保達(dá)標(biāo)排放。
1、煙氣凈化處理方案
某垃圾焚燒發(fā)電工程處理規(guī)模為1000t/d，配置2臺500 t/d垃圾焚燒爐，與焚燒爐對應(yīng)配置2套焚燒煙氣凈化系統(tǒng)。根據(jù)項(xiàng)目排放要求，結(jié)合本工程污染物排放濃度要求的特點(diǎn)，同時從技術(shù)成熟性、可靠性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，參考國內(nèi)已建成的大中型現(xiàn)代化垃圾焚燒廠的實(shí)踐，本工程采用的“半干法+ 輔助干法”煙氣凈化工藝，即“旋轉(zhuǎn)噴霧半干法脫酸+ 輔助消石灰粉煙道噴射干法脫酸+ 活性炭吸附+袋式除塵器”進(jìn)行處理，吸收劑采用石灰漿。另外，本工程采用SNCR脫NOx工藝，由于該脫氮工藝為焚燒爐內(nèi)脫氮，因此煙氣凈化工藝設(shè)計(jì)暫不考慮脫氮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
1.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)及排放指標(biāo)
每臺余熱鍋爐出口煙氣主要參數(shù)如表1所示。本工程煙氣排放指標(biāo)要求如表2所示。
1.2 工藝方案簡述
焚燒煙氣經(jīng)余熱鍋爐回收熱量后（ 溫度190 ～ 240℃）進(jìn)入脫酸反應(yīng)塔，煙氣中的酸性物質(zhì)（HCl、SO2等）與霧化的石灰漿液滴充分反應(yīng)，調(diào)溫水隨石灰漿液霧化并蒸發(fā)，從而調(diào)節(jié)煙氣溫度。在反應(yīng)塔出口煙道噴入Ca（OH）2和活性炭粉末，煙氣中未去除完的酸性污染物與Ca（OH）2繼續(xù)反應(yīng)去除，二噁英和汞等重金屬則被活性炭吸附。煙塵進(jìn)入袋式除塵器后被濾袋分離出來，收集下來的粉塵經(jīng)刮板輸送機(jī)輸送至灰倉。布袋除塵器凈化后的潔凈煙氣通過引風(fēng)機(jī)送入鋼制煙囪外排。
2、煙氣凈化系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)
煙氣凈化系統(tǒng)主要組成如下：石灰漿制備、旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸反應(yīng)塔、消石灰干粉噴射、活性炭噴射吸附、袋式除塵器、引風(fēng)及排煙、飛灰輸送及儲存。其中，石灰漿制備、消石灰干粉噴射、活性炭噴射吸附、飛灰輸送及儲存為公用系統(tǒng)。
2.1 石灰漿制備
石灰漿制備主要內(nèi)容是消石灰粉儲存，用消石灰粉制備石灰漿，將石灰漿送入旋轉(zhuǎn)噴霧干燥脫酸反應(yīng)塔。其主要設(shè)備消石灰粉倉、定量給料裝置、制漿罐、儲漿罐、石灰漿泵、通風(fēng)除塵設(shè)施等。石灰粉由定量螺旋輸送機(jī)送入制漿罐，在制漿罐中加水?dāng)嚢柚瞥蓾舛?0%～15%的石灰漿液，批次運(yùn)行，石灰漿液自流入儲漿罐，再由石灰漿泵送往脫酸反應(yīng)塔。
石灰漿制備主要設(shè)備參數(shù)：石灰倉有效容積100m3，1臺，可保證全廠約5d石灰粉用量；石灰定量螺旋輸送機(jī)（變頻控制）1 500 kg/h，2臺；石灰消化罐有效容積6m3，2臺；石灰漿儲存罐有效容積12m3，1臺；石灰漿泵流量15m3/h，2臺（1用1備）。
2.2 旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸反應(yīng)塔
旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸反應(yīng)塔由旋轉(zhuǎn)噴霧盤、旋轉(zhuǎn)霧化器高速電機(jī)（8000～ 12000r/min）、脫酸反應(yīng)塔本體和相關(guān)控制系統(tǒng)組成。旋轉(zhuǎn)霧化器高速電機(jī)帶動耐磨合金旋轉(zhuǎn)噴霧盤高速均勻地旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，將漿液霧化成微小的霧滴；噴漿量及噴水量通過煙氣在線監(jiān)測儀的數(shù)據(jù)反饋?zhàn)詣涌刂疲粺煖亟档偷耐瑫r，煙氣中的部分有毒有機(jī)物和重金屬也被凝聚或被干燥的粉塵吸附而除去。
旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸反應(yīng)塔的主要設(shè)備參數(shù)：塔內(nèi)煙氣流速約0.59m/s，停留時間20 s，設(shè)備阻力800Pa，反應(yīng)塔尺寸（直段）φ9.5 m×11.8m，圓錐部分角度60°，正常工況下每臺反應(yīng)塔需循環(huán)冷卻水量1.5kg/h，全廠共兩套旋轉(zhuǎn)噴霧脫酸反應(yīng)塔。
2.3 消石灰干粉噴射
消石灰粉干粉噴射主要設(shè)備有消石灰倉（干法）、定量給料裝置、消石灰噴射器以及羅茨風(fēng)機(jī)等。在半干法脫酸效果未達(dá)到預(yù)期效果時啟動，以保證煙氣中污染物的達(dá)標(biāo)排放。Ca（OH）2干粉從干粉倉通過定量出料機(jī)輸出，用噴射羅茨風(fēng)機(jī)噴入半干式反應(yīng)塔和袋式除塵器之間的煙道中，與煙氣充分混合后一起進(jìn)入袋式除塵器。同時，該系統(tǒng)還可以作為啟爐前袋式除塵器的預(yù)噴涂系統(tǒng)。
消石灰干粉噴射系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)：消石灰干粉倉40m3，1臺，可滿足全廠使用需求。
2.4 活性炭噴射吸附
對于生活垃圾焚燒過程產(chǎn)生的二噁英，一是通過控制焚燒參數(shù)來抑制其生成，二是進(jìn)一步削減煙氣中已生成的二噁英。因此，為確保煙氣中二噁英等有害物質(zhì)濃度達(dá)到要求的排放指標(biāo)，煙氣凈化系統(tǒng)需增加活性炭噴射吸附的輔助凈化措施。
活性炭添加為連續(xù)作業(yè)，獨(dú)立供料，由緩沖料斗及定量螺旋給料機(jī)控制活性炭添加量，經(jīng)文丘里噴射器噴入除塵器前入口煙道。活性炭在管道中與煙氣強(qiáng)烈混合，吸附一定的污染物，但并未達(dá)到飽和，隨后與煙氣一起進(jìn)入后續(xù)的袋式除塵器中，停留在濾袋上，與緩慢通過濾袋的煙氣充分接觸，最終達(dá)到對煙氣中二噁英等污染物的吸附凈化。
活性炭噴射吸附主要設(shè)備參數(shù)：料倉15m3，1臺；緩沖料斗容積0.06m3，2臺；定量螺旋給料機(jī)3～15kg/h，2臺。
2.5 袋式除塵器
煙塵采用低壓噴吹脈沖袋式除塵器進(jìn)行收集。濾袋材質(zhì)為純PTFE覆膜的防酸濾料，對高溫和化學(xué)作用的聯(lián)合影響具有極強(qiáng)的適應(yīng)能力，抗氧化能力強(qiáng)，不會水解，力學(xué)性能好，使用壽命3年以上，龍骨采用20#鋼鍍有機(jī)硅制作。
為避免煙氣結(jié)露而影響袋式除塵器的正常工作，除塵器設(shè)有完善的整體保溫措施。同時還設(shè)置一套循環(huán)加熱風(fēng)系統(tǒng)防止濾袋內(nèi)結(jié)露，在袋式除塵器啟動時或事故停機(jī)時開啟加熱系統(tǒng)使得袋式除塵器溫度保持在140℃左右。
袋式除塵器的主要設(shè)備參數(shù)：過濾面積3090m2，
過濾風(fēng)速0.8～1.0 m/min， 濾袋材質(zhì)為PTFE 濾料；濾袋尺寸為φ150mm×6100mm；濾袋數(shù)量為6×180個，清灰方式為脈沖清灰（在線、壓差控制）；系統(tǒng)壓差＜1500Pa。
2.6 引風(fēng)及排煙系統(tǒng)
引風(fēng)機(jī)布置在整個垃圾焚燒及煙氣凈化線的末端，以保持系統(tǒng)負(fù)壓，風(fēng)機(jī)采用變頻控制。引風(fēng)機(jī)風(fēng)量為最大計(jì)算風(fēng)量的120%，壓頭為最大計(jì)算壓力損失的120% 設(shè)計(jì)。本工程采用雙吸風(fēng)口、雙支撐風(fēng)機(jī)，此設(shè)備運(yùn)行工況穩(wěn)定，事故較少。
引風(fēng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：煙氣流量Q=120957Nm3/h；全壓P=6 000Pa； 電動機(jī)功率N=500kW， 電壓10.5kV。
煙囪為雙管組合套筒式煙囪。每根煙囪高度90m，上部出口內(nèi)徑1.9m，最大出口流速（考慮最大運(yùn)行負(fù)荷）20.6m/s。在煙囪上設(shè)置煙氣在線連續(xù)監(jiān)測裝置，按規(guī)范要求，測試項(xiàng)目：煙塵、SO2、HCl、NOx、NH3、O2、CO、CO2，同時裝設(shè)取樣孔和取樣平臺。
2.7 飛灰輸送及儲存系統(tǒng)
飛灰輸送系統(tǒng)采用機(jī)械輸送方式，由反應(yīng)塔下刮板輸送機(jī)、除塵器下刮板輸送機(jī)、公用刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)和灰倉及相應(yīng)閥門、驅(qū)動裝置、輔助設(shè)施以及其他有關(guān)設(shè)施等設(shè)備組成。公用刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)為雙線，1用1備，煙氣凈化系統(tǒng)收集的灰塵均由公用刮板輸送機(jī)并經(jīng)斗式提升機(jī)送入灰倉儲存。為了防止飛灰在輸送和儲存過程中因溫度低而黏結(jié)附著在設(shè)備上，飛灰輸送及儲存系統(tǒng)采取保溫和電加熱措施，并且加熱電功率可調(diào)?；覀}頂部設(shè)有專用的袋式除塵器，灰倉底部設(shè)置1個下灰口。為防止灰倉倉底卸灰不暢，其底部設(shè)有液化裝置。
煙氣凈化系統(tǒng)收集的飛灰屬于危險(xiǎn)固體廢物，因此儲存于灰倉內(nèi)的飛灰需在廠內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定化處理。飛灰輸送及存儲系統(tǒng)主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)：本工程2條垃圾處理線共產(chǎn)生飛灰量24.82t/d，設(shè)置1臺150m3的灰倉，灰倉容積可儲存約3d的飛灰量。
2.8 主要性能指標(biāo)
煙氣凈化脫硫效率≥87%；煙氣凈化脫氯效率≥97%；袋式除塵器的除塵效率≥99.9%；煙氣凈化系統(tǒng)總漏風(fēng)率≤6%；煙氣凈化系統(tǒng)總阻力（不包括鍋爐）≤3200Pa。
3、結(jié)論
本工程采用了半干法+ 干法組合脫酸工藝，其中半干法工藝凈化效率較高，無需對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行二次處理，特別是在提高酸性氣體反應(yīng)效率和啟爐時煙氣凈化效果方面表現(xiàn)出色。在此基礎(chǔ)上，本工程增加了干法工藝，可進(jìn)一步提高酸性氣體的脫除效率，其系統(tǒng)投資低、占地面積小、建設(shè)周期短、運(yùn)行維護(hù)量小。因此，采用這種組合工藝后，整個工藝系統(tǒng)運(yùn)行可靠，性能良好，可全面提高煙氣凈化系統(tǒng)的凈化性能及脫除效率，保證煙氣達(dá)標(biāo)排放。
垃圾焚燒技術(shù)必須高效安全才能推廣應(yīng)用，隨著社會的不斷發(fā)展，污染物排放限值越來越低，因此需要進(jìn)一步開發(fā)高效可靠的煙氣處理技術(shù)，在降低成本的同時，滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。
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