垃圾焚燒發電廠注意了!煙氣淨化技術方案選擇要慎重!

       

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垃圾焚燒發電廠中煙氣淨化係統的建設是一次性投資和持續性運行投入均較高的環保項目,約占整個垃圾發電廠工程造價的1/3。因此,如何結合資源條件,科學合理地選擇切合實際的煙氣淨化技術十分重要。

隻有選擇合適的煙氣淨化技術,才能用最小的投資達到《生活垃圾焚燒汙染控製標準》GB18485- 2001中規定的要求,達到保護環境的目的,從而提高電廠的經濟效益和社會效益。

1、幾種工藝的比較

目前,國內外垃圾焚燒行業的煙氣淨化工藝有多種方案,主要為脫酸係統和除塵係統的不同組合。

1.1 脫酸係統比較

垃圾焚燒中產生的酸性氣體有HCl、SO2 等,脫除酸性氣體的方法概括起來可分濕法、半幹法、幹法三種。它們對HCl 的去除效率分別為98%、90%、80%,對SO2 的去除效率分別為95%、80%~90%、75%,對吸收劑消耗過量係數為1、2、3。

顯然,濕式洗滌法對酸性氣體的去除效果較好。但由於濕式洗滌法存在汙水處理問題,其係統的投資費用約為半幹法係統的1.75倍,同時其操作和維修費用也相應增加。

幹式脫酸法投資與半幹法接近,但對酸性氣體的去除效果較差。

半幹法最大的特點是充分利用煙氣中的餘熱,使吸收劑中的水分蒸發,淨化反應產物以幹態固體的形式排出,避免了濕法淨化技術的缺點。其淨化過程是將煙氣從較高溫度降到設定溫度,並噴入堿性吸收劑,使之與煙氣中的酸性氣體反應,且同時得到幹燥的鹽類產物,再用除塵器加以回收。

將堿性吸收劑與煙氣中的酸性氣體進行充分的傳質傳熱,不但提高了效率,同時也可將反應生成物得到幹燥,最終得到易處理的幹粉狀生成物。半幹法工藝較成熟,設備簡單,一次性投資較低。

其優點為:淨化效率高,流程簡單,設備少;生成物易處理,無二次汙染;控製係統溫濕度,可避免設備腐蝕;不結垢、不堵塞;對負荷波動適應性好,吸收劑用量可按煙氣中汙染物濃度進行調節;操作方便,維修量小;水耗量少,占地麵積小。

半幹法脫酸已具有良好的應用實踐,國內外焚燒廠業績表明其可靠性高,性能良好。

1.2 半幹法脫酸塔形式的選擇

半幹法脫酸塔有多種形式,如噴霧幹燥吸收塔、氣體懸浮式吸收塔、增濕灰吸收法(即多組份有毒廢氣治理技術)及循環灰吸收法。

1.2.1 噴霧幹燥吸收塔

噴霧幹燥吸收塔淨化吸收劑采用石灰乳液,煙氣一般為下流式,即煙氣從噴霧幹燥吸收塔的上部進入,下部流出。它的優點為:淨化效率高,設備體積小。噴霧幹燥吸收塔的噴嘴結構亦有二大類:

(1)機械旋轉噴嘴。通過高速電機帶動噴嘴旋轉(12000~18000r/min),在強大的離心力作用下,使吸收劑乳液得以霧化。該類噴嘴的缺點是設備投資高,運行費用大,操作中維護管理複雜。

(2)壓力霧化噴嘴。靠壓縮空氣噴吹吸收劑乳液,乳液與壓縮空氣在噴嘴頭處強烈混合後從噴嘴噴出,使吸收劑乳液霧化,設備投資低,操作運行簡便,但霧化效果較機械旋轉噴嘴稍差。

1.2.2 氣體懸浮式吸收塔

氣體懸浮式吸收塔吸收劑也采用石灰乳液,它是以循環流化床技術為基礎的煙氣淨化裝置,其煙氣流向為下進氣上流式,采用壓力霧化噴嘴。氣體懸浮式吸收塔主要由反應器、旋風分離器、再循環箱等部件組成,設備體積較大且複雜。

1.2.3 增濕灰吸收法

增濕灰吸收法,即多組份有毒廢氣治理技術(M H G T)。M H G T 技術是在噴霧幹燥淨化法的基礎上開發出來的。主要特點是采用幹法吸收劑,水作為吸收劑的增濕用水,使吸收劑的含濕量從2% 增濕到 5%,以提高吸收劑的活性。

同時將大量循環灰進入脫酸反應器,提高吸收劑的利用率,采用高倍率密相循環能有效防止吸收塔內壁結垢。它較原始幹法的淨化效率高,又無濕法水的二次汙染,同時免去了噴霧幹燥淨化法吸收劑溶液的製備和噴霧過程。

全套係統設備簡單,操作靈活,脫硫率高、耗水量少,一次性投資較低,操作方便,維修量小,占地麵積少。而且工作過程清潔,無廢水產生,生成物易於處理。

1.2.4 循環灰吸收法

循環灰吸收法是采用煙氣進口段噴水增濕,強化吸收劑活性的煙氣脫硫工藝。來自焚燒爐的煙氣由底部進入煙氣吸收塔,水由煙氣吸收塔下部的雙流體霧化噴嘴噴入煙氣吸收塔,新鮮消石灰和大量的循環灰由流化風機流化後送入吸收塔,它們以很高的傳質速率在煙氣吸收塔中與煙氣和水充分混合,並與煙氣中的有害氣體發生反應,生成各反應產物。

這些幹態的反應產物從煙氣吸收塔的出口進入布袋除塵器進行分離,布袋除塵器捕集到的物料大部分再循環進入煙氣吸收塔。

和MHGT 法一樣,循環灰吸收法也免去了噴霧幹燥淨化法吸收劑溶液的製備和噴霧過程。與MHGT 法相比,它有著MHGT 法的同樣優點,並且由於循環灰是幹灰,經空氣斜槽循環使用,增強了循環灰的流動性,使循環灰的循環過程流暢,循環灰入淨化塔時不易堵塞。

但同時,由於新鮮消石灰和循環灰是依靠淨化塔內下部噴入的水霧來增濕,其增濕活化效果必定較直接用水混合增濕時稍差,因而導致脫酸效率的降低。

1.3 除塵設備比較

靜電除塵器和布袋除塵器均可達到廢氣粒狀汙染物排放標準目標(80mg/m3),但靜電除塵器效率再提高的可能性不大,而布袋除塵器如采用聚四氟乙烯薄膜濾料(PTFE),則粒狀汙染物可降至10mg/m3 以下。布袋除塵器對微小粒狀物的捕集效果良好,對重金屬、二惡英、呋喃等毒性物質具有較高的脫除效率。

國外已發現靜電除塵器內有二惡英與呋喃的再合成現象。因此,采用布袋除塵器,排煙中Hg 和Cd 的濃度可達到0.2mg/m3,而靜電除塵器一般隻能達到1mg/m3。

另外,當排放標準要求較高時,可在係統中添加活性碳,增加對重金屬吸附,然後被布袋除塵器捕集,而不需要對係統作重大改動。除塵器的布袋由於采用 PTFE 材料後,既能明顯減小壓力損失,又能提高對酸性物質控製要求的適應性。所以采用布袋除塵器顯然比靜電除塵器有利。

其不足之處是濾袋壽命較短、維護工作量較大,致使其日常運行費用略高於靜電除塵器。另外,布袋除塵器對進入煙氣的溫度要求比較嚴格,煙溫過高,濾袋損壞。煙溫過低,煙氣中的酸氣冷凝成酸滴,濾料受腐蝕而損壞。

因此,其上遊設備設置半幹法脫酸塔比較合適,半幹法脫酸塔能有效控製進入布袋除塵器煙氣的酸度及溫度,同時需設置良好的自控裝置及旁通管。兩種除塵器的性能比較見表1。

2、煙氣淨化組合工藝比選

根據煙氣成份及汙染排放標準,煙氣淨化係統由兩個部分組成,即脫酸係統與除塵設備的組合。現行的工藝組合大致有以下四種形式。

(1)靜電除塵器(或布袋除塵器)+ 濕式洗滌塔;

(2)半幹法脫酸塔+ 布袋除塵器;

(3)半幹法脫酸塔+ 靜電除塵器;

(4)幹法脫酸塔+ 袋式(或靜電)除塵器。

各種組合的優缺點及性能比較如表2 所示。

3、綜合選擇

綜上所述,在技術選擇和經濟選擇的基礎上,利用比較分析法選擇較合理的工藝。焚燒垃圾發電煙氣淨化技術方案推薦采用半幹法脫酸塔加布袋除塵器的組合工藝,如圖1 所示。

以天津雙港垃圾焚燒發電廠的煙氣淨化係統為例,其采用半幹法吸收塔+活性炭噴射係統 +脈衝布袋除塵器的組合工藝。在石灰漿製備係統中,Ca(OH)2與一定量的水混合製成濃度約為 20%的石灰漿,然後被送至石灰漿供應槽。

石灰漿自供應槽被送至位於半幹式吸收塔頂部的旋轉噴霧器,旋轉噴霧器的霧化輪在12000r/min下工作,將吸收劑霧化成液滴,從而與煙氣中的酸氣發生化學反應。正常運行情況下,石灰漿給料流量應在700~1000L/ h,給料管道壓力應在30~80kPa 範圍之內。

在活性炭噴射係統中,采用氣力輸送,氣源由羅茨風機提供,活性炭經計量裝置直接吹入吸收塔的煙氣出口管道。使用的活性炭為200 目粉體,以保證比表麵積和吸附能力。

4、結束語

煙氣淨化技術方案的選擇是垃圾焚燒發電技術的重要組成部分,從技術和經濟兩方麵綜合考慮,推薦較合理的技術方案,對工程具體的建設要求和條件,科學而合理的選擇煙氣淨化的技術方案具有指導意義。

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