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生活垃圾焚燒發電工藝及廢氣污染防治措施探究

北極星環保網
2018-04-25
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摘要:從目前的應用效果上來看,垃圾焚燒發電不僅可以解決城市生活垃圾,并且還能夠利用垃圾燃燒產生的熱量進行發電,分擔了城市一部分的供電壓力。因此,垃圾焚燒發電成為了城市建設過程中的重點項目。在發展過程中政府部門也給予了政策支持,使得垃圾焚燒發電得到了飛速的發展。但是,在垃圾焚燒發電過程中,由于技術方面的缺陷,垃圾焚燒之后產生的有害氣體、灰塵都沒有得到妥善的處理。這些垃圾焚燒發電過程中存在的問題,很大限度上限制了城市垃圾焚燒發電技術的應用。
關鍵詞:生活垃圾焚燒;發電工藝;污染防治
1垃圾焚燒發電的原理
垃圾焚燒發電是指將垃圾通過焚燒爐的進料口送入焚燒爐后使垃圾在800°C~1000°C的溫度下充分燃燒,并將焚燒過程中產生的大量熱量通過加熱給水至過熱蒸汽后再引至汽輪機,高溫高壓的蒸汽經過汽輪機做功后將熱能轉化成電能,從而實現發電的過程。垃圾在焚燒爐焚燒過程中產生的煙氣通過凈化除塵設備將煙氣凈化后通過煙囪排入大氣,焚燒后產生的爐渣及飛灰收集后綜合利用或者填埋。焚燒后的垃圾體積的減少量高達80%-90%,減少了70%的重量,因此采用焚燒處理垃圾可以達到減重減體積的效果,垃圾焚燒的優點還有占地面積小、余熱發電、徹底有效的消滅細菌、廢渣可以當作建筑材料等優點。基于以上優點大力推行垃圾焚燒發電利國利民。《國家環境保護“十三五”規劃》中介紹把生活垃圾焚燒的處理系統技術作為以后處理生活垃圾的首要考慮方案,規劃指出必須采用先進的生活垃圾的處理設備,降低污染物的排放量,提高生活垃圾的處理水平[1]。在國家政策的大力支持下,垃圾焚燒發電技術正趨于成熟,將會成為我國垃圾處理的主要方式。
2垃圾焚燒發電中產生的廢氣分析
2.1垃圾焚燒后產生的廢氣成分
垃圾焚燒廢氣的主要成分是由N2、O2、CO2和H2O等四種無害物質組成,占煙氣容積的99%。因垃圾成分不可控和燃燒過程的多變性,焚燒煙氣中還含有1%左右的有害污染物,主要包括:
1)顆粒物,如惰性氧化物、金屬鹽類、未完全燃燒產物等;
2)酸性氣體,如NOx、SOx、HCl及HF等;
3)重金屬,主要是Hg、Pb、Cd及Cr、Zn等單質與氧化物等;
4)殘余有機物,包括未完全燃燒有機物與反應產物,如芳香族多環衍生物、烴類化合物、不飽和烴化合物、二噁英類等;
2.2環境可容量的限制
城市垃圾在焚燒的過程中會有很多的污染物產生,在我國制定的《生活垃圾焚燒污染控制標準》中規定了有10種污染物,其中包括CO、煙塵、SO2、HCl、NOx、Hg、二噁英等物質。按照《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2014),規定了二噁英的最高極限值是0.1ngTEQ/m3,但是在上海、北京、廣州等一線城市中,監測中顯示空氣中的二噁英的含量已經接近最高極限值,甚至有的超過極限值。
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現在的大氣負荷已經達到其所能承受的極限值了。如果在這些一線城市中新增加城市垃圾焚燒廠會大大的增加居民將要面對嚴重的環境風險,國內很多大中城市都面臨或者即將面臨大氣容量的問題,雖然在項目實施之前會有環評報告,但是這個潛在的危險源不容忽視,必須引起重視。
3加強廢氣污染防治
煙氣凈化工作處于垃圾焚燒發電廠煙氣排放之后,是對煙氣污染進行有效控制和科學治理的關鍵措施。在當前我國垃圾發電廠的煙氣凈化工作方面,最常用的是“SNCR脫硝+半干法脫酸+干石灰噴射+活性炭吸附+袋式除塵器”的組合工藝,通過這一系列工序的連續處理來實現對焚燒排放煙氣的有效處理,下面針對不同的凈化工藝展開具體的原理分析。
3.1SNCR脫硝
在我國垃圾焚燒廠運行數據表明,只要控制好燃燒溫度和氧量,NOx排放值即可在400mg/Nm3以內,但無法滿足國標最新要求。為了進一步減少煙氣中NOx含量,可選擇性非催化還原法(SNCR)除氮氧化物系統。SNCR法是向煙氣中噴氨水溶液,在高溫(800~1100℃)區域,通過氨水分解產生的氨自由基與NOx反應,使其還原成N2、H2O和CO2,達到脫除NOx的目的。
3.2半干法脫酸
焚燒爐出口煙氣通過旋轉噴霧干燥脫酸反應塔的體積可保證達到預定的脫除效率,同時滿足使石灰漿水分蒸發成為干粉的要求。焚燒爐出口含酸性氣體的煙氣進入反應塔進行脫酸處理,同時降溫。由制漿系統輸送過來的石灰漿液通過塔頂的雙相流固定噴頭進行霧化,石灰漿液被霧化成粒徑120~200μm左右的霧滴,這些細小的霧滴與酸性氣體充分接觸,在一系列的化學反應后去除煙氣中絕大多數的酸性氣體。反應過程中,霧滴吸收煙氣中的熱量不斷蒸發水分,結合反應塔獨特設計,塔內的高溫煙氣使得漿液霧滴在下降的過程中得到干燥,并在到達塔底前將水分充分蒸發,形成固體反應物從塔底排出。
煙氣中剩余的氣相污染物在通過濾袋時與未完全反應的Ca(OH)2進一步反應而被去除。另外由于煙溫降低,煙氣中的部分有毒有機物和重金屬也可以被凝聚或被干燥的粉塵吸附而除去。
3.3干石灰噴射
此系統具有以下兩個功能:預噴涂以及干法脫酸。干粉儲倉每個出口均設有定量給料裝置及堵塞報警裝置,可以獨立供料,由定量給料裝置控制消石灰的添加量,經文丘里噴射器噴入反應塔出口管道。從噴射風機來的空氣將給料裝置排出的消石灰噴入脫酸塔和布袋除塵器間的煙道中,與煙氣中的酸性氣體SOx,HCl等進行反應。與消石灰反應后的煙氣帶著飛灰和各種粉塵進入布袋除塵器。
3.4活性炭吸附
由于垃圾焚燒過程中會有二噁英的產生,因此為了更好地去除重金屬及二噁英,通過在進除塵器前的煙道內噴入活性炭,用活性炭吸附重金屬及二噁英,保證重金屬及二噁英的排放濃度達到國家排放標準。活性炭具有極大的比表面積,因此只要活性炭與煙氣混合均勻且達到足夠的接觸時間就可以達到要求的凈化效率。活性炭噴入煙道后,即在煙道內開始吸附二噁英、Hg等重金屬污染物,但并沒有達到飽和,隨后與煙氣一起進入袋式除塵器中吸附在濾袋表面上,與通過濾袋表面的煙氣充分接觸,最終達到去除煙氣中重金屬及二噁英的目的。
3.5袋式除塵器
此系統采用低壓噴吹脈沖布袋除塵器收集煙氣中的煙塵。含塵煙氣由除塵室下部的進風口進入箱體,凈化氣體在濾袋內向上經濾袋口進入上箱體,由排風口排出。氣流隨后折轉向上,通過內部裝有金屬架的濾袋,粉塵被捕集在濾袋的外表面,使氣體凈化。凈化后的氣體進入濾袋室上部的清潔室,匯集到出風管排出。隨著除塵器的連續運行,當濾袋表面的粉塵達到一定厚度時,氣體通過濾料的阻力增大,布袋的透氣率下降,用脈沖氣流清吹布袋內壁,將布袋外表面上的粉餅層吹落,塵層跌入灰斗,濾袋又恢復了過濾功能。
綜上所述,在號召可持續發展的大環境下,垃圾焚燒發電不僅可以對垃圾進行妥善處理,并且還可以利用垃圾這種廢物資源來進行發電,其體現了對資源的有效利用。但是在垃圾焚燒發電過程中,要注重的是對垃圾的處理,發電只是垃圾處理過程中對能源再次利用的環節,但是垃圾處理卻是整個過程的重要步驟。因此,垃圾焚燒發電廠要加快技術的更新,有助于實現垃圾的無害化以及資源化目標。
參考文獻:
[1]韋良華.城市生活垃圾焚燒發電的開發利用[J].科技風,2014,14:114-115.
[2]孫毅雯.我國生活垃圾焚燒發電政策轉移研究[D].東北大學,2014.
原標題:生活垃圾焚燒發電工藝及廢氣污染防治措施探究

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