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浅论垃圾焚烧烟气处理技术

下面将分别针对粉尘、酸性气体、重金属污染物和二恶英类物质等不同种类的污染物进行处理工艺和设备的探讨。
1、粉尘类污染物的处理技术
       控制粉尘污染物质通用设备主要有:水膜除尘器、静电除尘器和袋式除尘器等。由于水膜除尘器的除尘效率不稳定,且除尘过程中产生的污水需要经过处理,所以该方式已经被淘汰。有研究表明,采用静电除尘器脱除二恶英类物质能力较差,且易造成二恶英物质二次合成,所以GB18485-2001标准规定,除尘装置必须采用袋式除尘器。
       袋式除尘器性能好坏的关键在于滤布材质的选择。垃圾焚烧烟气与工业焚烧炉产生的烟气相比,具有高温、高水分和呈弱酸性的特点,且粉尘中因为含有CaO、CaCl2、CaSO3等成分易发生“潮解”而粘在滤袋表面不易清除,所以在滤布选择中必须综合考虑这些因素。近年滤布的材质开发和加工工艺发展非常迅速,适宜于垃圾焚烧烟气的滤料型号包括:Ryton(聚苯硫醚)、P84(聚酰亚胺)和特氟纶(聚四氟乙烯)等。特氟纶具有最佳的综合性能,但价格较高;Ryton的耐温极限为200℃,抗氧化性较差;P84耐温极限高达260℃,抗碱性稍差。目前,性价比很好的Ryton和P84两种滤布应用较为广泛。此外,可以对滤布采用涂层覆膜处理,加强滤布的憎水性,便于布袋清灰。
       因为袋式除尘器收集的粉尘冷却后易粘在灰斗壁上影响出灰,所以在袋式除尘器外表面需敷设保温层,必要时还需在灰斗部位设置伴热装置。出灰口为避免堵塞和漏气,常采用刚性叶轮式或转盘式出灰装置。
2、酸性气体的处理技术
       酸性气体的去除技术可分为:湿法、干法及半干法三类。酸性气体中的氮氧化物很难用常规的方法去除,但可以通过调整焚烧炉内燃烧温度,控制其排放量在GB18485-2001标准的限值(400mg/Nm3)以内。
(1)湿法酸性气体去除技术
       液体或者浆状吸收剂在湿状态下与酸性气体反应并去除反应产物,具有反应速度快、设备简单、去除效率高等优点,但普遍存在设备腐蚀严重、反应后的污水易造成二次污染和运行维护费用较高等问题。具有代表性的技术有:石灰浆液洗涤法、氧化镁法、双碱法、海水脱硫法等。
(2)干法酸性气体去除技术
       与酸性气体反应和去除反应产物均在干状态下进行,具有流程短、无污水排出、设备腐蚀小等优点,但存在去除效率偏低、设备庞大等问题。具有代表性的技术有:氧化铜流化床式反应法、SNRB烟气净化法、电子射线辐射法(EBA)等。
(3)半干法酸性气体去除技术
      分别结合湿法和干法的部分优点,吸收剂在湿状态下与酸性气体反应、在干状态下处理反应产物,去除效率较高且不产生废水。具有代表性的技术有:喷雾干燥法、Cool-Side法和GSA法等。其中喷雾干燥法较为成熟、可靠,可以应用于垃圾焚烧烟气处理。该法是利用高效雾化器将石灰浆喷入反应塔中,石灰浆液滴直径可雾化至100微米以下,烟气与石灰浆以同向流或者逆向流的方式充分接触并产生中和反应。采用同向流时,烟气在反应塔内的停留时间宜在20秒左右,而采用逆向流时,停留时间宜为10秒左右。
       喷雾干燥法系统最关键的设备是雾化器,目前多使用旋转雾化喷嘴和双流体喷嘴。旋转雾化喷嘴雾化效果较好,但因为有高速旋转部件,所以结构复杂,容易堵塞和磨损,设备价格和维护费用较高。双流体喷嘴虽然雾化效果较旋转雾化喷嘴稍差,但构造简单,不易堵塞,使用寿命较长,目前得到了广泛的应用。在工程设计中,应根据实际情况选用适宜的雾化器。
       在设计中应注意雾化喷嘴的喷雾形状和反应塔结构尺寸的匹配,并在操作时注意控制石灰浆的加入量,以减少反应塔壁面被固体反应产物附着和堆积,可以考虑在塔内壁敷设涂层以防止塔体的腐蚀和磨损。反应产物沉降在塔的底部易发生板结而影响出灰效果,所以在设计出灰装置的时候应给予重视,并在适当位置设置检修孔。
       在半干反应塔的后面布置有袋式除尘器,烟气从反应塔带出的较细的飞灰中含有未反应的脱硫剂,0.2微米以上的CaO细颗粒都能被捕捉在滤袋上继续与烟气中残留的酸性气体反应,可以提高脱硫效率10%以上。
3、二噁英类物质的处理技术
       在垃圾进炉前进行合理的分选,尽可能去除高含氯物质如氯酚、氯苯、聚氯乙烯等,可降低炉内二恶英类物质的生成量。为了有效抑制二恶英类物质的生成,在司炉中应严格控制焚烧温度,保证烟气在850℃高温状态停留2秒以上、提高焚烧过程对二恶英类物质的分解率;并减少烟气在200~400℃温度范围的停留时间,避免二恶英的二次合成。
       在袋式除尘器前的烟道上设置活性炭喷入装置已被证明是一种有效的二恶英去除技术。粉状活性炭先装入料仓内,由变频螺旋输送机输出,在压缩空气的作用下喷入袋式除尘器前的烟道内,通过活性炭在烟道中和在袋式除尘器滤袋表面对二恶英类物质以及重金属污染物质的吸附作用,可进一步降低污染物的排放量。
      由于活性炭具有较高的吸附性能,所以其耗量很低,经估算日处理100吨的焚烧炉的活性炭耗量约为1.5kg/h。采用上述措施后,可以满足GB18485-2001标准对二恶英类物质排放指标(≤1.0ngTEQ/Nm3)的要求。
4、重金属污染物的处理技术
根据重金属污染物的存在形式,去除重金属污染物的方法有:
(1)重金属污染物凝结成固体飞灰后由除尘器收集去除;
(2)气态的重金属污染物,吸附在飞灰和喷入的活性炭粉末的表面而被除尘器收集去除;
(3)水溶性的重金属污染物,溶解在喷淋塔的喷淋水中而被吸收去除。
       有关研究和工程实践表明,袋式除尘器与干式反应塔或者半干式反应塔联用时,除汞之外,对重金属的去除效果均十分优良。而活性炭对于汞有较强的吸附作用,可以有效降低汞的排放浓度,所以活性炭喷入装置同样可以有效去除对重金属污染物。 
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