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您当前的位置:环保 > >   来源:《中国电业》  作者:魏伟杰 李俊伟  2021/11/1 15:01:54  我要投稿  
所属频道:   关键词:生活垃圾焚烧发电 垃圾无害化处理 烟气脱硝

:摘要:生活垃圾在焚烧发电过程当中,通常对其所产生的尾气会进行处理,将尾气排放量减少。但是尾气当中不但存在相应的固体颗粒物以及灰尘,还有相应的酸性气体,比如,NO2、SO2、HCl等,所存在的这些酸性气体对于人们的生活生产有着很大的影响,因此,生活垃圾焚烧发电厂就需要采用科学合理的措施,加强对酸性气体排放情况做好合理的控制。

关键词:垃圾焚烧发电;排放气体;控制技术

1.生活垃圾焚烧技术

生活垃圾焚烧发电技术主要包含三个环节,垃圾收集环节、焚烧发电环节、尾气处理环节。其中,垃圾收集环节主要是从各个地区收集和转运市政垃圾;焚烧发电环节是对生活垃圾卸料并存储,之后经过合理发酵技术除去渗滤液,保留可燃垃圾作为焚烧发电材料。同时在焚烧过程中会采取有效措施处理尾气。焚烧期间,锅炉尾气管道是尾气排放的主要途径,先将尾气排放到净化系统中,在尾气净化处理之后再排放到空气环境中,以减少尾气污染。所排放的尾气中不仅包含灰尘以及固体颗粒,还有多种酸性气体,如NO2、SO2、HCl等。

我国在2023 年基本实现原生生活垃圾“零填埋”等政策约束下,焚烧方式将长期占主导地位,是破解垃圾围城的绝对主要手段,中国积极推进垃圾分类与焚烧相结合的主基调会持续几十年,不会有大调整,垃圾焚烧发电将成为未来主要的垃圾无害化处理方式。另一方面,最新公布的国家补贴退坡、垃圾分类等政策,将对垃圾焚烧发电行业产生重要而深远的影响。新政策将倒逼市场在技术和管理等方面做出优化改革,通过技术进步、完善垃圾处理收费政策、提高企业运维水平等方式,提升垃圾发电企业盈利能力。

2.生活垃圾焚烧发电厂酸性气体形成原因

生化垃圾中包含大量有机垃圾,比如茶渣、瓜果皮核、蛋壳、固体食物等以及水产市场、果蔬市场所产生废弃水果、菜叶、鱼虾等,这些物质中含有蛋白质,所以会有氨基酸,即包含N元素,同时一些蛋白质中还含有S元素,在焚烧过程中,尾气中会包含NOx、SO2。另外,生活垃圾中的废塑料等焚烧过程中会产生HCl等气体。为有效控制酸性气体,需要首先了解酸性气体产生原因。

(1)SO2产生原因。高温是产生SO2的重要条件,因为生活垃圾中含有硫元素,其和氧气会发生化学反应,进而生成SO2。SO2会严重影响生态环境,其排放在环境中会使周边区域雨水呈现出酸性,也就是出现酸雨,严重损害周边植物生长以及房屋建筑等。与此同时,在特定条件下硫化氢会进行一系列氧化反应,进而生成SO2,如式(1)。

2H2S+3O2=2SO2+2H2O

S+O2+=SO2

CL2+H2O+SO2=SO2+2HCl

CXHYOZ+O2→CO2+H2O+SO2 (1)

(2)HCl产生的原因。生活垃圾焚烧中,垃圾中所包含的有机物会含有氯元素,经过焚烧会形成HCl。其反应式是:CXHYClZ+O2→CO2+H2O+HCl+不完全燃烧物。另外,生活垃圾当中含有无机物,其内部氯元素会受到外部高温影响产生一系列化学反应,进而生成HCL,其反应式如式(2)。

2NaCL+4SiO2+Al2O3+H2O=2HCl+Na2(SiO2)4 Al2O3

2NaCL+nSiO2++H2O=2HCl+Na2(SiO2)n

(n=2或4)

2NaCL+SiO2+0.05•O2+H2O=Na2SO4+2HCl(2)

HCl会严重影响周边环境,因为该气体能够溶于水,造成水体酸化,同时还会刺激人体呼吸道,威胁人体健康。

(3)NOx产生的原因。因为生活垃圾当中包含大量有机物,有机物内部有含有氮元素,在垃圾焚烧期间,氮元素会和氧元素发生化学反应,生成大量NOx。这些NOx不仅会形成酸雨,还会引起人体不适,威胁人体健康。NOx生成反应是式(3)。

CxHyNz+O2=CO2+H2O+NOx (3)

3.酸性气体控制措施

3.1湿法除酸技术

运用湿法除酸技术,一般是通过布袋除尘器将尾气中颗粒物全面清除,之后再输送到湿式洗烟塔中。首先,是在尾气进入塔中之后,通过喷洒液体使尾气温度逐渐下降,当达到饱和温度之后,再使其和下方填料空隙分布的碱性吸收液发生化学反应,使其吸收酸性气体。

3.2干法除除酸技术

运用干法除酸技术,通常是在吸收塔当中喷洒生石灰粉末,使生石灰粉末可以和酸性气体大面积接触,从而吸收酸性气体,获得良好的除酸效果。不过此方法往往除酸效率偏低,应用中HCL去除率约为60%,并且SO2去除率只有约30%。为有效提升除酸效率,在应用中需要适度调高吸收剂使用量。

3.3半干法除酸技术

运用半干法除酸技术,主要是在高效雾化器应用下,在吸收塔当中喷入熟石灰浆,喷入方向可从塔顶向下喷,也可从塔底向上喷,以促使所喷入熟石灰浆可以和尾气大面积接触,并高效吸收尾气当中的固体颗粒以及酸性气体。半干法除酸技术在应用中具有良好的雾化效果,并且尾气能够和吸收液相对充分的接触,不仅有助于使尾气温度降低,还可有效对其中的酸性气体加以吸收,将其中分布的固体颗粒去除。而在熟石灰浆喷入之后,其中所包含水分会被蒸发,以减少废水产生量。在半干法除酸技术应用中,涉及的装置相对简单,所产生的废水量比较少,运行费用不高,可获得良好的除酸效果。半干法除酸技术具有较高的酸性气体去除率,在配合使用布袋情况下,氯化氢去除率可超过9 0 % 。

3.4低氮燃烧技术

目前,国外低氮燃烧技术比较成熟,尤其空气分级燃烧技术效用较高,很多发达国家也相继研发出低NOx燃烧器,我国在此方面比较看重应用投资小且加装改造便捷的控制措施,近年来研发出多种低氮燃烧器等,如清华径向浓氮低NOx燃烧器、哈工大径向浓氮低NOx燃烧器等,应用中效果显著。处于应用阶段的低NOx燃烧器有低NOx预燃室燃烧器、混合促进型燃烧器、分隔火焰型燃烧器、自身再循环燃烧器等。空气分级燃烧技术主要是分为一级乃至多级加入空气,在燃烧区加入部分空气,使过量空气系数a<1,打造富燃料区,同步制造还原性气氛,以此抑制生成NOx,同步对已产生NOx加以还原。之后在后段燃烧区添加足量空气,使a>1,打造贫燃料区,以提升燃烧效率。

3.5烟气脱硝技术

目前在垃圾焚烧发电过程中,因为应用低氮燃烧技术及“3T”技术,有效控制了焚烧处理中的二次污染物,同时应用SNCR技术可将氨水当作反应还原剂,在焚烧炉当中建立高效、全自动的炉内脱硝系统,可再次降低NOx的排放量,使最终排放情况符合有关标准。烟气脱硝技术除了SNCR以外,常规的还有SCR等,同时各行业还研发出一些新型烟气脱硝技术,如活性炭吸附法、液体吸收法、微生物法、电子束法等,虽然目前相关技术尚不成熟,但技术应用前景依旧良好。

3.6新型除酸工艺

除上述技术以外,还可应用NHD脱除工艺、低温甲醇洗工艺等新型除酸工艺。其中NHD脱除工艺属于一种低能耗、新型净化工艺,所用主要成分是由聚乙二醇二甲醚混合制成的,具有较小的挥发性和较低的蒸气压,且溶剂不需要洗涤回收,本质是以物理方法对酸性气体进行吸收;低温甲醇洗工艺是一种物理吸收法,在操作压力持续增加过程中不断降低循环量,能够去除HCl、SO2、NO等多种酸性气体。生活垃圾焚烧厂的烟气处理系统就是联合使用多种技术。经实践研究,发现联合使用干法和半干法脱酸技术,SO2去除率超过90%,HCl去除率高达99%。

结语

为更充分的利用生活垃圾,垃圾焚烧发电厂需高度关注采取有效技术措施处理酸性气体,减少相关气体排放量,缓解城市面临的巨大生活垃圾压力,推进环保事业发展。


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