生活垃圾焚烧发电厂烟气污染治理技术探究

文_刘先荣 广州环保投资集团有限公司

相比于生活垃圾填埋、裂解和堆肥等技术，焚烧处理由于其技术先进、污染排放控制严格、占地少、能源可以回收等优点成为许多地方的首选。但由于生活垃圾成分复杂，焚烧所产生的烟气中含有NOx、HCl、SO2等多种酸性气体、多种重金属以及二噁英等，这些物质随烟气大量排放到大气中对生态环境造成严重危害，对周围居民健康问题产生威胁，故需要对其进行处理达标之后再排放。选择合适的烟气处理技术是有效控制焚烧电厂烟气污染问题的关键，文中以实际工程应用为例对生活垃圾焚烧产生的烟气治理工艺具体流程及效果进行探讨，以期寻求一种经济效益和环境效益双赢的烟气治理组合工艺。

1 烟气净化处理技术

烟气处理系统一般包括脱硝装置、脱硫系统以及重金属去除装置等，本项目为了烟气达标排放，主要采用“SNCR+半干法脱酸＋烟道活性炭喷射+湿法脱酸”的组合式烟气净化工艺对烟气中酸性气体、重金属及二噁英等几种主要污染物进行去除。

每台锅炉配置1套烟气净化系统，净化系统布置在余热锅炉后方。余热锅炉出口依次布置旋转式喷雾反应塔、活性炭喷射系统、布袋除尘器、湿式洗涤塔，具体工艺流程图如图1所示。

图1 生活垃圾焚烧厂烟气治理工艺流程图

1.1 脱氮

本项目联合SNCR和SCR工艺对烟气中的NOx进行去除。

SNCR即为选择性非催化还原法，是一种经济实用的NOx脱除技术。SNCR方法的优点是不需要催化剂、设备简单，缺点是反应条件较苛刻，实际脱氮率仅能达到 30%～50%，反应率低将导致氨逃逸。

当采用氨水作为还原剂，反应可达到的效率主要依赖于反应温度，最佳反应温度取决于所处理烟气的成分。高氧气含量烟气的最佳反应温度将大大低于低氧气含量的烟气。

SCR为选择性催化还原法，相比SNCR技术，反应中有催化剂的参与，反应温度更低。SCR系统则位于烟气加热器之后，此时烟气温度处于300～400℃范围内。烟气在低温催化脱氮反应器内，与喷入的稀释氨水（脱硝剂）混合，在催化剂的作用下NOx被还原为氮气和水汽，NOx去除效率可达到80%以上。

经SCR反应器脱氮后的烟气通过GGH降温后，在引风机作用下通过烟囱排入大气。

1.2 半干法+湿法脱酸

半干法脱酸工艺是以石灰加水消化的浆液，经雾化器雾化喷入反应器与酸性气体反应。

半干法脱酸系统是布置在烟气净化间内第一个接受锅炉出口烟气的净化系统。半干法脱酸系统主要包括：石灰浆制备系统、半干式脱酸塔、旋转雾化器及控制系统等。工艺流程如下：由石灰浆制备系统输送过来的石灰浆（浓度约15%）在喷雾器内进行高速旋转喷雾以极细的雾状（40～50μm）喷入烟气中，同时向烟气喷入调温水，控制脱酸塔烟气出口温度在设定的范围内，在一系列的化学反应后，去除烟气中绝大多数的酸性气体。

湿式洗涤塔设置在袋式除尘器之后、SCR系统之前，以进一步脱除烟气中的酸性气体及冷却烟气，使烟气中的部分水分凝结出来。

湿式洗涤塔脱酸系统由湿式洗涤塔、循环水（液）喷射系统、循环冷却水（液）系统、NaOH储存与制备系统等组成。

湿式洗涤塔分为冷却部和吸收减湿部。烟气首先进入冷却部。在冷却部中，通过从冷却部上方向烟气中喷入冷却液，把烟气温度冷却到60～70℃，同时，冷却液吸收烟气中的HCl和SO2等酸性气体。

在吸收减湿部中，吸收液（含1%～2%NaOH溶液）经雾化器雾化从吸收减湿部上方向烟气中喷入，并均匀地经过填充层与烟气充分接触反应，进一步去除HCl和SO2等酸性气体。反应后的吸收液从吸收减湿部下部排入减湿水槽。

1.3 活性炭喷射吸附二噁英及重金属

二噁英类由于难溶于水却很容易溶解于脂肪而在生物体内积累，并难以排出，生物降解能力差；具有很低的蒸汽压，使该物质在一般环境温度下不容易从表面挥发；在700℃下具有热稳定性，高于此温度即开始分解。

由于垃圾焚烧尾气中通常含有一定浓度的二噁英和重金属，在烟气进入袋式除尘器前，向烟道内喷入活性炭粉末，进入除尘器后这些活性炭粉末同样被截留在布袋表面，当烟气通过布袋时，烟气中二噁英和重金属被活性炭吸附而得到净化。

本项目活性炭储存及喷射系统包括：活性炭仓、活性炭起吊装置、气力输送分配器、喷射风机、喷射管路及控制系统等。活性炭通过仓底出口进入螺旋给料机，通过活性炭给料机与活性炭注入风机输送到烟道中，以去除烟气中的二噁英和重金属，活性炭注入点设在脱酸反应器与布袋除尘器之间的连接烟道，螺旋给料机采用变频控制，可根据运行情况调节加入活性炭的量。

工艺流程如下：活性炭储存在活性炭储仓中，通过圆盘给料机定量给料，经喷射风机输送到烟道中。通过控制布袋除尘器入口温度为150℃，使有害有机污染物凝结于飞灰上，附着有活性炭的布袋除尘器在集尘的同时也把这些有机物去除。活性炭仓的容量满足3条烟气净化线正常运行7天的活性炭用量。

2 烟气排放标准及监测结果分析

2.1 烟气排放标准

环境空气质量现状评价方法采用最大浓度占标率及超标率分析法，各监测因子的现状质量评价标准如表1所示。

表 1 各监测因子现状监测评价执行标准

2.2 环境监测结果

本次监测针对项目选址在评价区域内布设7个环境空气监测点，监测内容包括常规指标（SO2、NOx）、烟气特征污染物指标（HCl、Cd、Pb、Hg、二噁英）。其中，二噁英类监测布点根据有关要求分别在厂址全年主导风向上风向、厂区和厂址全年主导风向下风向最近敏感点及污染物最大落地浓度点附近各设1个监测点。监测指标情况如表2所示。

表2 常规监测指标监测统计结果及分析表

由表2的统计分析结果可以看出，监测期间本项目大气评价范围内：

半干法+湿法脱酸效果良好，SO2和HCl检测数值均处在标准限值内，未出现超标现象。其中，SO2的1h和24h浓度范围分别为＜0.007～0.044 mg/m3和＜0.004～0.020mg/m3，最大浓度占标率仅为13.3%；HCl监测到的浓度范围为＜0.003～0.023mg/m3，最大浓度占标率为46.0%。

SNCR结合SCR工艺对于烟气中的NOx的脱除效果良好，NOx的1h和24h浓度范围分别为＜0.015～0.064mg/m3和＜0.006～0.051mg/m3，最大浓度占标率为51%，未出现超标现象。

对于烟气中的Hg、Pb、Cd等重金属及二噁英，活性炭喷射吸附技术控制效果优良。Hg元素经过活性炭吸附之后浓度降低到检测限度以下；Pb元素24h平均浓度范围为＜0.003～0.021μg/m3，最大浓度占标率为2.1%，远低于标准限值；Cd元素在烟气中24h浓度范围为0.00034～0.00651 μg/m3，最大浓度占标率为46.5%，也未出现超标现象；二噁英的24h浓度范围 0.433～0.613 pg-TEQ/m3，最大浓度占标率为37.2%，超标率为0，也处在标准限值之内。

3 结语

针对于垃圾焚烧发电厂所产生的酸性气体、二噁英和重金属等主要污染物，本项目现有的烟气处理技术已经可以对其进行有效控制：

（1）为确保NOx的达标排放，本项目采用SNCR技术联合SCR技术对烟气中的NOx进行脱除，研究结果表明经过脱氮处理之后，所有环境监测点的NOx浓度均处于标准限值以下。

（2）半干法结合湿法烟气脱酸，可以有效降低烟气中的SO2、HCl等酸性气体，降低烟气排放对于周围大气质量的影响，其24h浓度最大占标率为51.0%，未出现超标现象。

（3）本项目还采用喷入活性炭吸附。将活性炭吹入滤袋过滤器的烟气管线上游， 烟气中的气态重金属及重金属颗粒被活性炭捕捉下来，最后由布袋除尘器将活性炭粒子收集下来，以达到去除烟气中重金属的效果。监测结果表明，厂区周围大气环境中Hg、Pb、Cd的浓度均得到了有效的控制。

（4）二噁英由于其生物毒性，需要对其进行治理。对于烟气中的二噁英，本项目也采用了活性炭吸附的烟气处理系统，二噁英的24h浓度较低，最大浓度占标率为37.2%，表明现有的烟气处理技术对于二噁英治理效果良好。