垃圾焚烧电厂中的多污染物减排技术研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：陶希文（1995），男，汉族，江西电力职业技术学校，热能动力设备与应用，助理工程师，研究方向为电厂运行管理。-175-垃圾焚烧电厂中的多污染物减排技术研究 陶希文 上饶市城投能源环保有限公司，江西 上饶 334000 摘要：摘要：随着我国经济的持续增长和城市化的步伐不断加快，大量生活垃圾开始在城市的代谢活动中作为一种副产品被产生。由于资金短缺，大量的垃圾只能简单处理或直接堆积在地面上，不仅浪费大量土地资源，还导致我国城市普遍陷入垃圾围城的困境，这已逐渐成为城市环境污染的主要原因之一。目前世界各国都在积极倡导循环经济模式，而垃圾处理技术的落后成为制约我国循环经济进一步发展的主要障碍之一。为了积极推动资源的节约使用、促进循环经济的增长以及构建环境友好社会，妥当处理城市生活垃圾显得尤为关键。在我国，城市生活垃圾产生量大面广，处理处置难度也较大。现在，我国部分城市已经开始对垃圾处理问题给予足够关注。然而，如何挑选出一种资金投入合适、运营成本较低、处理效率高、工艺流程科学的解决方案，无疑是值得深入研究和探讨的重要课题。基于此，本文深入分析垃圾焚烧电厂中的多污染物减排技术，供相关学者借鉴与参考。关键词：关键词：垃圾焚烧电厂；多污染物；减排技术 中图分类号：中图分类号：TU758 随着我国居民日常物质水平大幅度提高以及经济持续增长，生活垃圾的生成量年复一年上升，尤其是在近几年，垃圾产量更是呈现出逐年增长的趋势。为了达到垃圾的无害化、减量和资源化，建立垃圾焚烧电厂已经变成地方政府面对垃圾处理问题时的首选策略。据相关的新闻报道，到 2023 年底为止，我国已经建立并开始运营的生活垃圾焚烧电厂数量达到468家，其装机能力高达 798 万 kW，并且每年的垃圾焚烧总量超出 1 亿 t。目前我国已经进入全面推进城镇化进程的阶段。随着我国的城市化进程和乡村能力逐渐增强，预计未来的生活垃圾储存、收集、运输、焚烧的数量也将相应增加1。在当前新环境下，政府和公众对于垃圾焚烧导致的大气污染问题的关注度逐渐增强。为此，相关政府部门陆续发布一系列污染物排放控制标准和自动监测技术规范，以加强对垃圾焚烧产生的多污染物排放浓度的控制。目前，我国部分城市已开展以提高垃圾焚烧电厂多污染物排放达标率为目标的环境监管工作，并取得一定成效。部分地方政府已经指示新建的垃圾焚烧发电项目，其主要污染物的排放浓度应与火电厂多污染物超低排放标准相一致。1 烟气污染物减排技术 1.1 烟气除尘技术 电除尘技术能够有效清除空气中的细微颗粒物，具有较高经济性、实用性，是我国目前主要的电力生产过程之一。在实际技术应用中，电除尘技术的电极电阻应被控制在 1104cm-51011cm 的范围内。这一独特的参数配置显著提高烟气除尘技术对外部环境因素，如压力和温度的适应能力，进而扩大了烟尘浓度处理的适用范围，并确保电除尘技术能够高效应用2。在湿式电除尘技术的应用过程中，技术专家需要灵活运用各种技术设备，全面分析粒径分布、气流分布等相关因素，以确保设备的高效运行，并实现对颗粒的精确处理。例如，技术人员在具体操作时，可以通过使用高频率的供电方式大幅度提高发电功率。在使用高频率电源时，选择纯直流模式，确保二次电压纹波相关系数不超过 3%，并将工频电压提高到 30%，使输出功率比基准电流大一倍，依托高频电源整体强化电源应用效率，构建湿式电除尘技术体系，全方位服务于颗粒物处置能力，满足垃圾焚烧各种要求，提高净化能力。1.2 烟气脱硫技术 在处理垃圾焚烧电厂的烟气脱硫时，根据脱硫任务的具体需求，可以选择使用半干法、湿法或干法等多种技术方法，大幅度提高脱硫效果，大幅度减少硫化物的总体生成量，并预防酸性物质的生成。技术团中国科技期刊数据库 工业 A-176-队在处理垃圾焚烧电厂的烟气脱硫技术应用时，应根据实际情况进行有针对性调整与优化。湿法脱硫既可发挥协同作用，又可高效捕捉细颗粒物，达到超低排放。石灰石与石膏湿法脱硫技术是当前最主流的湿法脱硫方法之一，其运行效率相当高，且带来显著经济效益。依托系统化的脱硫工艺模块，能使石灰石-石膏的综合性能大幅度提高，使其达到98.5%脱硫效率3。2 渗滤液减排技术 2.1 厌氧系统 该系统核心功能是将污水导入到厌氧环境中，在这种厌氧环境中，废水内部各种有机物会被厌氧细菌不断消化与代谢，从而实现减少废水中有机物含量的目标。由于污水中含有大量的氮和磷，因此，厌氧系统对这些营养物质具有较高降解能力。2.2 反硝化与硝化处理 反硝化以及硝化处理是基于氨化物在反硝化细菌、硝化细菌作用下，能够将化合物中的氨进行转化和还原，最终生成气态氮的原理，从而实现污水中氨化物的净化处理。反硝化反应则需要消耗氧气，使之成为二氧化碳并排出。在硝化反应中，可以选择使用一级硝化或者二级硝化，而在一级硝化过程中，碳氧化也是一个重要步骤；二级硝化中，只发生硝化反应而不进行碳氮转化。在两级硝化过程中，碳化与硝化可以被分开处理。二级硝化是指将经过硝化的废水送入缺氧区进行反硝化处理。现阶段，两级硝化的应用相当广泛。2.3 膜处理技术 膜处理技术主要是指在特定孔径的膜的一侧，通过对污水施加压力使其穿越膜孔，这有效拦截比膜孔径更小的污染物，从而达到污水净化的目的。通过实验研究和理论分析，提出适合于该污水处理系统的膜组件结构形式，并建立相应的数学模型，为今后进一步进行膜分离技术与生物反应器联合工艺提供参考依据。膜处理技术因其低成本和强大的污染物去除能力，在水处理技术领域获得了广泛的应用。在膜深度处理设计中，可以采纳反渗透+纳滤+超滤+DTRO 的综合处理技术。当污水从生化池流入后，经过三级膜处理流程，氨氮 COD 和总氮的含量都得到大幅度降低，几乎所有无机盐都被去除，仅留下极少无机盐离子。在一级膜工艺基础上增设二级反渗透膜系统进行深度处理，可以使废水中的有机物得到较好降解。经过处理的污水不仅能全方位满足相关的排放标准以及污水处理，还可以作为工业再利用的水资源实施循环4。3 飞灰减排技术 3.1 熔融稳定化技术 在实际应用中，熔融稳定化技术主要采用两种不同的处理方法：高温熔融法以及烧结法。(1)烧结法 烧结法是一种处于高温环境下将飞灰废物（如需要处理的玻璃粉、玻璃片以及其他有害废物混合制成颗粒）熔化的技术。通过控制熔融过程中熔渣温度及加入一定量的粘结剂使之具有一定流动性并与飞灰充分反应生成稳定的固态颗粒5。烧结法具有以下两个明显优势:第一，系统构造非常紧凑，无论是在酸性溶液、水溶液还是碱性溶液中，其渗出率都相对较低；由于这些优点，烧结法是目前最主要的湿法冶金工艺之一；第二，具有较高减容系数。烧结法所需的设备相当复杂，并且这种方法在高温环境下就需要产生热能，因此处理成本也相对较高。此外，在熔化的过程中，重金属氯化物的挥发也是一个问题。(2)高温熔融法 高温熔融法是一项利用燃料和电力将飞灰融化到1400C 的技术，随后进行冷却以产生炉渣。在此过程中产生的烟气经净化后可直接排放或用作锅炉的过热器，省煤器及烟道气，同时还可以回收其中的热能。这一工艺不仅操作简便、设备简洁，而且成本也相对较低，因此被认为是处理飞灰问题的一个较为理想的技术路径。目前世界上许多国家都在采用此法。鉴于炉渣可以作为建筑的材料，这种技术经常被应用于对大量飞灰再利用。该方法不仅具备烧结法的多项优势，更重要的是其能有效提炼出高建筑材料。为保持物料整体稳定性，很多材料都需要被加热至熔点或更高，这涉及高能量消耗和昂贵的成本。3.2 水泥-化学药剂稳定化技术 考虑到单一处理手段的局限性，我国已经启动对中国科技期刊数据库 工业 A-177-水泥和化学药剂稳定化技术的深入研究。目前，我国已成功开发出一种利用水泥稳定土固化污染土壤的新技术。这一技术的关键在于在飞灰中混入水泥和其他化学成分，从而有效捕捉并固定飞灰中的重金属离子，最后将其稳定地固定在成型的化合物中。经过一段时间的稳定作用后，再将其用于混凝土或砂浆中，从而达到固化污染土目的。以下是这项技术所带来的优势:第一，易操作，对于设备的技术标准并不严格；第二，成本相对较低，所需的稳定剂与水泥较少，而且购买过程也比较简便；第三，能源使用很少，并且无需加热或电解的设备。4 二噁英减排技术 4.1 添加抑制剂 氯化物是产生二噁英的关键元素之一，因此，为有效抑制二噁英生成，可以从控制氯源的视角出发，通过加入抑制剂大幅度减少氯化物浓度。例如，在焚烧过程中加入碱性抑制剂可以降低飞灰和烟气的酸性，进而降低飞灰和烟气中氯化氢的浓度；此外还可以通过改变添加剂种类达到控制二噁英生成量。如利用硫氧化合物可以降低氯化铜等催化剂的活性，并与氯化酚等酚类化合物进行硫化作用，同时还能消耗前驱物，从而有效地抑制二噁英的大量产生。4.2 降低温度 在确保垃圾得到适当分类处理前提下，入炉焚烧过程中必须严格控制温度，这也是最有效的方法来抑制二噁英的生成。首先，按照国际上普遍接受的燃烧方法和标准，焚烧炉的温度必须高于 850，并且在850的温度下，焚烧产生的烟气需要停留超过两秒，充分燃烧可以显著减少焚烧炉内二噁英的产生。此外，垃圾焚烧电厂除需要严格控制炉内温度外，还需确保烟气温度的稳定。特别是在烟气排放口，当温度处于 300500范围内时，其前驱物可能会迅速反应产生二噁英。因此，在进行控制时，必须避免炉外的低温合成。所采纳的策略是迅速降低烟气的温度，确保排放的烟气温度系统能够有效地抵御水质和水量的变化。无论是一级、二级还是 EDI 单元，其产水回收率均能达到设计标准，这证明这种工艺方法非常适合处理钢铁冶金等工业废水。4.3 物理吸附 在处理垃圾焚烧电厂的二噁英问题过程中，一个常见的策略是增强尾气的整体净化能力，而这种净化过程主要依赖于物理吸附技术来实现。因此，如何高效去除二恶英气体成为当前垃圾焚烧电厂面临的难题之一。当前，许多垃圾焚烧电厂都选择使用布袋除尘+活性炭物理吸附技术。具体操作方法是依托活性炭喷枪对活性炭实施全方位喷射，并根据尾气的总量、浓度灵活调整相关参数。完成活性炭喷射后，二噁英会被吸附在活性炭表面，随后再通过布袋除尘器进行过滤处理。相关研究发现，依托物理吸附方法，烟气中二噁英整体去除率可以达 98.39%6。4.4 提高尾气净化率 目前，绝大多数的垃圾焚烧电厂都是通过布袋除尘、活性炭吸附的方法去除烟气中二噁英，当这两种方法结合使用时，尾部烟气中的二噁英的去除率能够高于 97.39%。当烟气通过布袋除尘器的时候，二噁英会被过滤掉，并逐步堆积在粉末表面。因此，必须定期清除附着于布袋表面的二噁英。在布袋除尘器前，烟气净化装置会喷上活性炭来吸附二噁英。吸附完成后，这些活性炭会被布袋除尘器过滤掉，从而使得焚烧烟气中的大多数二噁英得以去除。另外，烟气经过布袋除尘器处理后排出，其污染物浓度较低，不会产生二次污染，符合排放标准。在操作过程中，务必定期对活性炭喷枪进行检查，并替换磨损的喷头，以确保活性炭能在烟气中均匀喷洒。布袋除尘器应根据实际情况选择合适的材质和型号。确保布袋除尘器和滤袋的不泄露性、密封性是至关重要的，购买最优的滤袋，并且这些滤袋的使用寿命不应高于五年；要根据实际情况选择合适的滤料，如无纺布、玻璃纤维布以及不锈钢纤维毡等。定期使用布袋除尘器进行清灰，确保压差保持稳定；对过滤后的粉尘进行干燥处理。应当定期全方位漏洞检查，并定期替换不达标的滤袋7。另外，某些垃圾焚烧电厂在布袋除尘器后还配备相关 SCR 脱硝装置，SCR 脱硝催化剂在特定条件下具有一定程度的气相二噁英分解能力，SCR 脱硝的工作状态非常稳定，并且催化剂能有效吸附二噁英(固态)。5 总而言之 垃圾焚烧发电被认为是相对科学和环保的电力生成方式，加速城市垃圾处理的进程，提升多污染物处中国科技期刊数据库 工业 A-178-理品质，改善城市生态环境，推动国民经济的稳定、持续和健康发展。目前我国已初步形成比较完善的垃圾处理体系，并制定出相关法律法规来规范垃圾焚烧发电行业。我国垃圾焚烧发电技术已经达到成熟阶段，大量垃圾焚烧发电设备也开始走向国产化，同时，人们对垃圾分类的认识也逐渐得到广泛认可。随着国家对环境保护要求的不断增加，以及国家政策的鼓励和扶持，越来越多企业加入垃圾焚烧发电行业中，这对于推动我国经济发展意义重大。垃圾焚烧发电项目无疑将促进社会环境与社会效益的共同进步，走向可持续发展的新路径。参考文献 1阙正斌,李德波,肖显斌等.垃圾焚烧烟气联合脱硝工艺经济性研究J.环境工程,2023,41(2):431-435.2王必.垃圾焚烧电厂烟气湿法脱酸系统维护及优化改造J.中国高新科技,2023(14):84-85.3邹龙生,唐婧.MVC 耦合烟气处理阳朔垃圾焚烧电厂渗滤液的分析J.河南科技,2022,41(16):91-94.4李旭.生活垃圾电厂飞灰高温熔融、流动性及调控方法研究D.北京:中国矿业大学,2023.5袁兵.固体燃料燃烧低温烟气中硒的迁移行为及脱除机理研究D.武汉:华中科技大学,2022.6倪秀峰,王儒威,蔡飞旋等.燃煤电厂和垃圾焚烧电厂燃烧产物中卤代多环芳烃的赋存特征和毒性风险J.环境科学,2021,42(04):1660-1667.7史学峰,向怡,刘辉.生活垃圾焚烧电厂渗滤液处理工艺选择研究J.环境科学,2020,45(12):76-79.