垃圾焚烧烟气治理的新型工艺研究.pdf

文章编号：16 7 1-8 90 9（2 0 2 3）8-0 0 3 4-0 0 4CleaningWorld2023年8 月试验研究第3 9卷第8 期洗世界清垃圾焚烧烟气治理的新型工艺研究傅龙子，郑海滨，王庆荣（福建龙净环保股份有限公司，福建龙岩364000)摘要：随着垃圾楚烧行业大气污染治理市场需求持续释放，垃圾楚烧行业大气污染治理的竞争企业将逐渐增多，各种治理技术同步快速发展。本文介绍了国内外的主流楚烧烟气治理工艺，分析其优缺点。同时介绍了一种以复合滤筒为核心的新型烟气治理工艺技术，分析该工艺在垃圾楚烧烟气中进行多污染物的协同脱除及二嗯英的催化降解的可行性，不仅能满足国家超净排放的要求，且能降低企业生产成本。对多污染物协同脱除技术提供一种新思路，为进一步的研究工作提供了参考。关键词：垃圾楚烧；复合滤筒；烟气治理；二嗯英中图分类号：X799.3；X 7 0 1.2文献标识码：A0引言垃圾焚烧的处理方法是目前世界上各国普遍采用的城市垃圾处理技术，相较于卫生填埋、堆肥等处理方式来说垃圾焚烧具有处理效率高、能量可回收利用、占地面积小等优势。近年来我国也出台了一系列生活垃圾焚烧处理行业发展的利好政策，仅在“十二五”和“十三五”期间，我国垃圾焚烧厂的数量增加了3 0 3%，焚烧处理量增加了57 7%。在碳达峰、碳中和目标下，减污降碳协同增效工作更加凸显，国家也颁布了对垃圾焚烧烟气排放指标的相关标准并做出了限制，大气污染治理行业将进入一个新目标、新挑战、新机遇共同作用的新发展阶段。垃圾焚烧烟气特点垃圾焚烧烟气中的主要是由N2、O 2、CO,和H,O等四种无害物质组成，约占烟气容积的99%，其余1%左右为有害污染物。有害污染物主要包括颗粒物（不可燃烧物在燃烧时形成的微小惰性无机颗粒状物质，包括硅酸盐、金属氧化物、盐等）酸性气体（HCI、H F、SO x、CO、NO x 等）、重金属（Hg、Pb、Cr 等）以及残余有机物（芳香族多环衍生物、烃类化合物、不饱和类烃化物、二嗯英、重金属CO二嗯英NOxSOx飞灰HCI图1垃圾焚烧烟气主要污染物组成呋喃等），如图1所示。由于垃圾成分的复杂性和不均匀性，在焚烧时所产生烟气中的污染物种类繁多、危害性大，具有以下特点：（1）垃圾中水分含量高，焚烧后的烟气湿度可达到2 0%2 5%；（2）烟气中含有多种酸性气体，烟气露点温度在13 0 140；（3）焚烧垃圾工况的不稳定，将造成烟气的大幅度波动；（正常运行时，锅炉出口烟温在18 0 2 2 0 左右，SO,浓度为2 0 2 0 0 mg/m)。其中，二嗯英的治理近年来越来越受关注，排放控制力度不断提高。通常所说的二嗯英是PCDDs、PCD Fs、Co-PCB s、PB D E s 的统称，主要由1个或2 个氧原子联接2 个被氯原子取代的作者简介：傅龙子（1995-），男，本科学历，助理工程师，研究方向：污染物脱除技术。收稿日期：2 0 2 3-0 4-18。35第3 9 卷傅龙子等，垃圾焚烧火理的新型工艺研究苯环而构成的三环芳香族有机化合物（图2)。其是一类持久性环境激素类污染物，具有耐酸碱、性质稳定、难降解、在环境中半衰期长、同时可通过食物链中的脂质发生转移从而进入人体。二嗯英类化合物大部分不仅具有致癌性，而且具有生殖毒性、免疫毒性和内分泌毒性。二嗯英类化合物在生物体内蓄积、进入环境长期残留，对人类健康和社会可持续发展构成威胁。964CIV64CICICIxPCDDPCDF32232664665555BryCIxCIBrxPCBPBDE图2二嗯英及其类似物的分子结构2现有垃圾焚烧烟气治理相关技术目前国内应用的垃圾焚烧处理主流烟气净化工艺为“选择性非催化还原（SNCR）脱硝+半干法脱酸+干法脱酸（备用）+活性炭喷射+布袋除尘”，可满足现有生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485一2 0 14）中有关大气污染物排放指标。考虑到垃圾焚烧烟气超低排放的发展趋势，国内部分垃SCRFGD180活性碳木木木木木木木生石灰半干法脱硫布袋除尘器150不木木木不木木消石灰60木木木木木木木四155水回转式GGH烟气灰渣外送SGH120引风机200110烟卤图3垃圾焚烧处理SCR前置烟气净化工艺路线SCRFGD60180活性碳生石灰半干法脱硫布袋除尘器回转式GGHSGH消石灰上150160100155回转式GGH水烟气灰渣外送120引风机200110烟卤图4垃圾焚烧处理SCR后置烟气净化工艺路线圾焚烧厂参考国外主流工艺在布袋除尘后增设湿法脱酸与SCR脱硝设施。根据SCR系统布置位置，分为SCR前置与SCR后置工艺。SCR前置工艺（图3）：SNCR+半干法脱酸+活性炭喷射吸附+袋式除尘器+SGH（蒸汽烟气加热器）+低温SCR+GGH+湿法脱酸。SCR后置（图4）：SNCR+半干法脱酸+活性炭喷射吸附+袋式除尘器+GGH+湿法脱酸+GGH+SGH（蒸汽烟气加热器）+低温SCR。目前，垃圾焚烧行业对SCR后置工艺运行可靠性的认可度更高，深圳、广州、上海、海南等地新建的垃圾焚烧烟气净化全工艺流程基本采用SCR后置工艺。同时，在排放要求升级的背景下，以“半干法+袋式除尘”为核心，串联“湿法+低温SCR”的全流程工艺目前是垃圾焚烧行业烟气治理的首选，其中为达到控制二嗯英的排放，现有主流方法是在布袋前增加活性炭进行吸附。由于垃圾焚烧大气污染控制目标多，这类烟气净化工艺系统庞大复杂，占地面积大，建设成本和运行成本极高。特别是湿法工艺存在流程复杂、配套设备多、投资运维费用高、废水含高浓度无机氯盐及重金属、烟气热能损耗大等问题。3复合滤筒烟气治理技术复合滤筒主要由无机黏结剂及硅酸铝纤维等材料制作而成，高透气性的滤筒内植入有纳米级高活性催化剂，具有孔隙率高、抗热震特性好、耐高温、强度高、过滤性能优异等下转17 1页36第8 期清洗世界表13300t/d焚烧炉烟气多污染物协同脱除技术比较表脱除技术全流程工艺复合滤筒多污染物协同脱除技术SNCR+半干法脱酸+活性炭喷射吸附+袋式除尘器+GGH+湿法工艺路线干法脱硫+复合滤筒尘硝设备+余热锅炉脱酸+GGH+SGH（蒸汽/烟气加热器）+低温SCR系统压损/Pa90004500(/50%)运行费用（元吨垃圾）8274（19.7%)固定投资费用（万元）24201660（31%)优点，通过对滤筒涂覆催化剂以及复合滤筒自身的适应温度高。在工作时烟气经过复合滤筒，粉尘、重金属等固态污染物被滤筒表层过滤拦截，随后烟气缓慢穿过滤筒壁，NOx与滤筒内部的催化剂得到充分接触并与脱硝剂迅速、高效反应，生成氮气和水。复合滤筒凭借这些技术优势，可适用于玻璃窑、生物质、石灰窑等行业的烟气治理，并且也在这些行业中获得实际应用（图5）。同时有相关资料表明在140 2 0 0 催化条件下可达到90%以上二嗯英的脱除效率，同时降解效率随着反应温度升高而快速提升，在2 0 0 降解效率达到最高（图6）。凭借复合滤筒可涂覆催化剂的优点，可对催化剂配方进行调整达到在催化剂作用下对烟气中的二嗯英氧基破坏，发生结构转变，裂解为CO2、H,O 和HCl，通过该设备完成对烟气RAWGASCLEANGASFuranCO,DioxinCO,H,O02AirflowDioxinHCICO,2ParticulateFuranH,OMatter(dust)DioxinSurfaceFiltrationCatalyticFiltration图5滤筒对烟气治理的原理图1008060%/李X40脱除效率20降解效率0140150160170180190200T/图6在不同温度某催化降解二嗯英的脱除效率和降解效率多污染的协同脱除，大大降低企业的投资成本及场地不足问题。根据现有垃圾焚烧烟气特性及结合该技术在其他行业的相关应用经验，提供出一种以复合滤筒为核心的多污染物协同脱除技术，其工艺路线主要为：干法脱硫+复合滤筒尘硝设备+余热锅炉，当气体由垃圾焚烧炉进入脱硫塔时，与加入的脱硫、酸剂雾进行混合反应，对烟气中的SO2，H CI 进行脱除，随后烟气与喷入烟道中的氨水一起在气流均布装置作用下进入复合滤筒设备。凭借滤筒良好的筛滤、拦截作用完成除尘步骤。在滤筒内部涂覆的催化剂作用下可与烟气中的氮氧化物、二嗯英进行反应脱除，达到对垃圾焚烧烟气治理的要求（图7）。4工艺路线对比分析相对于垃圾焚烧烟气治理常规工艺（SCR后置工艺），复合滤筒技术的工艺路线较短，可完成除尘、脱硝及二嗯英的多污染物脱除，在烟气达标排放的同时有效减小系统占地，降低系统压损，节省工艺设备投资，减少系统的维护工作量。现有工艺路线为了达到越发严格的环保要求，通常采用串联增加新工艺的方式，为了满足新增工艺的要求，还需对烟气进行降温升温处理，大大增加能源浪费，无法满足现有企业的要求以及国家的绿色环保理念。目前现有主流的活性炭+布袋吸附二嗯英技术，仅仅是将二英从气相转为固相，通过布袋的过滤技术将其暂存在飞灰中，并未实现完全降解。同时活性炭为二嗯英的低温催化合成提供了碳源，如烟道壁的残炭发生二嗯英解析，将会增加二嗯英的排放总量，造成运行成本增加。有别于此，复合滤筒可以将附着于颗粒物的二嗯英与其他重金属一起过滤去除。同时，在适合温度区间（18 0 2 6 0），烟气中的气态二嗯英在复合滤筒催化剂的作用下发生氧化分解反应，通过催化剂促使二嗯英内的氧基破坏，发生结构转变，裂解为H,O、H CI 和CO2。以一台3 0 0 t/d焚烧炉全年8 0 0 0 h满负荷运行上接36 页+.+.+.+.+*+-+.+-+.*.-+171第39 卷陆晓辉压力名过程的变形分析需依据焊接情况的分析实施热处理，通过对焊接与冷作应力的有效消除，来降低压力容器出现变形、裂缝等问题的发生概率。具体焊接作业中，可以视情况采用分段处理或者是炉内整体的形式进行应力消除，然后采用相应保温手段进行炉内一端的处理，避免焊接应力因温度梯度变化的增大。3结语总的来说，要想实现对压力容器制造阶段变形问题的高效控制，需要在增强制造流程、工艺运用规范性的基础之上，进一步增强对压力容器制造材料质量的控制，按照规范标准进行容器焊接作业的管理，依据实际制造状况采用科学措施来消除焊接应力问题，保证压力容器的制造质量可以达到预期要求。鉴于此，上文首先就对压力容器制造变形问题进行了分析，然后从容器内应力控制、金属焊接代批发电部入炉垃圾余热锅炉飞灰固化填理1500引风机烟卤图7复合滤筒为核心的多污染物协同脱除技术工艺路线图并实现烟气达标排放为例，对比SCR后置全流程工艺和复合滤筒的多污染物协同脱除技术相关数据，可得出滤筒的多污染物协同脱除技术在各方面均有较为明显的优势（表1）。5结论与展望综上所述，虽然以“半干法+袋式除尘”为核心，串联“湿法+低温SCR”的全流程工艺可以满足垃圾焚烧行业的烟气治理要求。但烟气净化工艺系统存在庞大复杂，占地面积大，建设成本和运行成本极高等问题。本文通过分析一种以复合滤筒为核心的技术实现烟气多污染物的联合脱除，在满足烟控制、原材料因素控制等多个方面对压力容器制造变形问题的控制对策进行了探究，希望可以为相关探究人员提供一些有效参考。参考文献：1李健，赵博.压力容器制造工艺及其质量控制 1 .化工管理，2 0 2 2,6 35(2 0):1 5 6-1 5 9.2曲道波.压力容器制造过程中的防变形分析 .石油和化工设备，2 0 2 1,2 4(0 7):4 4-4 5+4 8.3 邱伏礼，卢海雁，唐丽.压力容器制造过程中的变形控制要点 J.化工管理，2 0 2 1,5 8 1(0 2):1 4 7-1 4 8.4 刘沐熙，李正.关于压力容器制造过程中的变形问题和控制对策刍议 J.化工管理，2 0 1 8,4 9 1(2 0):1 2 6.5 冯艇.关于压力容器制造中的变形控制分析 .石化技术，2 0 2 0,2 7(1 0):1 0-1 1.6柳溪，华柏生，朱章全.压力容器制造中的变形控制探析 J.化学工程与装备，2 0 1 9,2 7 4(1 1):1 5 2-1 5 3.气超净排放深度发展指标的前提下，简化工艺系统，减少占地面积，降低投资和运维成本，为垃圾焚烧行业大气治理提供了一种新的思路。目前复合滤筒技术在垃圾焚烧烟气治理中的应用较少，技术的可行性存在一定的不确定性。如何实现复合滤筒技术对多污染物进行协同脱除的高效脱除、采用干法脱硫工艺路线满足高效脱硫要求是后续研究的重点方向。同时，随着环保趋势越来越严格，二嗯英检测技术的普及，还需关注适用于垃圾焚烧工况二嗯英脱除的复合滤筒与催化剂载体技术。只有对相关工艺进行更深层次的研究，才能推动垃圾焚烧烟气多污染物治理技术的发展与应用。参考文献：1 冒雷波.垃圾焚烧发电的现状与发展 .科技创新导报，2 0 1 1(1 0):1 0 0.2周菊华.城市生活垃圾焚烧及发电技术 M.北京：中国电力出版社，2 0 1 4.3 袁伯若，程虎.垃圾焚烧烟气超低排放全流程工艺选择 J.有色冶金节能，2 0 2 1(0 5):1-4+1 2.