生活垃圾焚烧烟气控制系统

生活垃圾焚烧烟气系统由除尘、脱酸、除二噁英类和重金属等各独立单元优化组合而成。

一、颗粒物控制技术

经过烟气脱酸工艺后还含有大量的细小颗粒，需要通过除尘设备加以去除，垃圾焚烧厂一般采用袋式除尘器进行除尘。袋式除尘器的工作原理是当含尘烟气通过过滤器时，烟气中的微小颗粒被滤料形成的滤层和滤袋上形成的粉尘层捕集而拦截下来，从而达到气固分离。“半干法+袋式过滤器”的组合工艺目前在垃圾焚烧的烟气处理上使用最广，袋式过滤器在捕集粒径在0.1～1.0μm的细小颗粒物时的效果要好于静电除尘器，而且袋式过滤器通常安装在干法或半干法脱酸系统后，进入过滤器的烟气温度已低于200℃，不存在二噁英的再合成现象。

袋式除尘器最大的缺点是对滤袋材质的质量要求较高，滤袋受烟气温度、含水率和酸性气体的腐蚀等影响较大。如何选择合适的滤袋材质是决定袋式过滤器稳定高效运行的关键。目前随着PTFE滤料材质的开发和使用，可极大改善袋式过滤器的缺陷，由于其运行阻力小、透气过滤性好等优点，有些老装置在改造时选用PTFE替代原先的滤料后，大大提高了颗粒物的拦截效果

二、酸性气体控制技术

酸性气体通常采用碱性介质吸收法，工业上普遍采用的是Ca(OH)2和 NaOH，净化工艺有干法、半干法和湿法。

1.干法脱酸工艺

    一般使用碱性吸附剂以干基形式直接喷入位于省煤器与除尘装置之间的水平烟道内，或使吸附剂与酸性气体在干式反应塔内接触，吸附剂与酸性气体之间通过气固相接触并发生中和反应，来去除烟气中的酸性气体。干法工艺设备简单，投资较少。由于干法存在吸附剂与烟气接触面积小、反应时间短，因此干法脱酸效率低，一般为 50%～60%。一般喷入的吸附剂如消石灰会过量很多（钙酸比大于3），因此会导致下游的除尘设备负荷增加。常规的干法脱酸工艺单独使用目前已经很难达到规定的排放要求，因此一般大型的生活垃圾焚烧厂已经很少采用该法。

 

三、酸性气体控制技术

    酸性气体通常采用碱性介质吸收法，工业上普遍采用的是Ca(OH)2和 NaOH，净化工艺有干法、半干法和湿法。

（2）半干法脱酸工艺

    半干法脱酸工艺是目前应用最广泛的，国内大型垃圾焚烧厂大都采用该工艺。半干法工艺一般吸收剂也采用 Ca(OH)2，首先制成Ca(OH)2浆液，然后由安装在半干式反应塔顶部的雾化器把吸收剂浆液喷入反应塔，雾化器的高速产生剪切作用，使浆液形成极小粒径的液滴，然后与烟气充分接触，通过液滴中的水分挥发来降低烟气的温度，同时提高烟气湿度。石灰浆液滴与酸性气体进行反应，生成中性盐类，得以去除酸性气体。

    在半干法脱酸工艺中，一般反应塔安装在除尘装置（一般为袋式除尘器）的前面，以便能够捕集含有少量消石灰的烟气。同时，部分未反应的消石灰将附着于袋滤器上，经过脱酸塔的烟气将会在袋滤器上与吸附剂进一步反应，以提高脱酸效率。碱性吸附剂与烟气的进入接触方式包括顺流和逆流两种方式，各有优缺点，吸附剂都由塔顶进入，烟气可选择由塔顶上部或下部进入。反应塔的结构包括导流叶片、直径等的设计，主要考虑为反应提供足够的空间和反应时间，达到最佳的脱酸效率。

    半干法的脱酸效率和吸附剂的利用率要大大高于干法，正常情况下对烟气中 HCl 的脱除效率可达 90%以上。半干法脱酸过程中也不产生废水，浆液中的水分主要用来冷却高温烟气，降低烟气温度，以提高反应效率。半干法工艺的操作温度一般在 150-170℃左右，高于烟气的露点温度，因此烟气经过除尘器后可直接排放。

 

四、酸性气体控制技术

    酸性气体通常采用碱性介质吸收法，工业上普遍采用的是Ca(OH)2和 NaOH，净化工艺有干法、半干法和湿法。

（3）湿法脱酸工艺

湿法脱酸工艺一般使用湿式洗涤塔，烟气中的 HCl 和 SO2 等酸性气体在洗涤塔内与喷入的碱性吸收剂（一般为氢氧化钠溶液或消石灰溶液）接触并进行中和反应，以便脱除酸性气体。湿法工艺在欧美等发达国家应用较多，在工业装置上的运行数据证明，脱氯效率可达到 95%以上，脱硫效率也可达到 80%以上；同时湿式洗涤塔在去除酸性气体的同时能够有效的降低二噁英和重金属的浓度，因此湿法工艺具有高效全面脱除污染物的优点，是今后发展的重点。

湿法工艺中的湿式洗涤塔一般安装在袋式除尘器的后面，以避免高湿度饱和烟气中的颗粒物堵塞滤布。同时由于烟气先经过袋式除尘器，所以在除尘器前应安装降温塔，使从省煤器出来的高温烟气经过降温后进入除尘器，提高滤布的寿命。

湿法工艺最大的优点是对酸性气体去除的比较彻底，但也有一些不足之处，主要包括：将产生大量的高浓度的无机盐和重金属的废水，容易造成二次污染，增加污水处理的负荷和运行费用。经湿式洗涤塔后的烟气一般温度在 60-70℃左右，在烟气露点以下，需在系统中增加再加热器，提高烟气的温度后才能排放，否则烟囱出口会造成白烟现象。湿法工艺一次性投资额高，工艺路线复杂，运行费用也较高。

 

五、氮氧化物控制技术

    根据 NOx 的生成机理，控制技术主要包括两方面：一是通过对垃圾焚烧过程的控制，减少 NOx 的生成；二是在后处理中，通过化学或物理的方法对已经生成的 NOx 进行去除。

    通过控制焚烧条件，即燃烧温度、停留时间、较大的湍流度和过量的空气来减少氮氧化物的产生。要综合平衡各因素的影响，选择最佳的运行参数。

    垃圾焚烧烟气中的 NOx 以 NO 为主，目前后处理烟气脱硝技术主要包括选择性催化还原法（简称 SCR）和选择性非催化还原法（简称SNCR），详见下表。

    此外，还有一些生活垃圾焚烧企业使用 PNCR 或脱硫脱硝一体化工艺进行脱硝。

 

六、重金属控制技术

    生活垃圾焚烧烟气中重金属主要以气态或吸附态形式存在。部分重金属污染物在温度降低时可自行凝结成颗粒态，并在飞灰表面凝结或被吸附；部分气态重金属污染物可被飞灰或活性炭吸附，从而可通过布袋除尘器收集去除。因此，垃圾焚烧烟气净化系统的温度越低，则重金属的净化效果越好。

    目前常见的控制烟气中重金属的方法是“活性炭+布袋除尘器”净化措施，即在布袋除尘器上游烟道中设置活性炭喷入装置，通过喷入一定比例的活性炭来吸附烟气中的重金属以及吸附重金属的飞灰等颗粒，然后通过布袋除尘器净化后经排气筒排放。该工艺在生活垃圾焚烧行业广泛应用。

 

七、二噁英类控制技术

一般通过以下三种方式的结合，对二噁英类排放进行有效控制。

（1）燃烧控制。通过维持炉内高温、延长气体在高温区的停留时间、加强炉内垃圾湍动，促进空气与烟气的扩散、混合来合理组织焚烧炉内的燃烧。要求炉内温度保持在 850℃～950℃，烟气在超过850℃温度下停留时间大于 2s，在垃圾充分燃烧的同时，使含二噁英类的未燃气体完全燃烧，从而把二噁英的生成抑制到最低水平。

（2）除尘器。袋式除尘器对固体颗粒具有高效的拦截效果，可以拦截烟气中固相的二噁英，去除率可达 90%以上。

（3）活性炭喷射吸附去除。在袋式除尘器的前面烟气中喷射少量活性炭，能够更为高效率地吸附二噁英类。