垃圾焚燒煙氣脫酸影響因素簡述
摘要：垃圾焚燒煙氣處理工藝、設備種類繁多.本文重點分析了干法、半干法和濕法脫酸工藝各自脫酸效率的影響因素.為獲得較合適的脫酸效率,煙氣排放質量及運行成本,煙氣脫酸工藝設計應根據煙氣實際狀況及組成選擇適宜的工藝或者工藝組合.
1前言
垃圾焚燒技術是實現垃圾“減量化”、“資源化”、“無害化”的有效措施之一。因此，垃圾焚燒在各國得到了推廣應用。但是，垃圾焚燒產生的酸性氣體生成量大，危害大，阻礙垃圾焚燒的進一步發展，一直是人們關注的焦點。因此研究影響垃圾焚燒煙氣脫酸效率的因素以及如何提高煙氣凈化效果尤其必要。
2煙氣凈化工藝脫酸效率的影響因素及措施
由于垃圾焚燒煙氣成分復雜，而且各物質之間相互影響。本文主要介紹以下幾種在煙氣脫酸工藝設計時需要考慮的因素，并針對每種因素介紹相應可以改善脫酸效率的措施。
2.1煙氣溫度
對于干法去除酸性氣體，可選用Ca(OH)2或者CaO。溫度根據K.Liu、A.D.Lawrence的研究，CaO和HCl的反應在600~850oC效果較好，在650oC附近反應最為激烈。流化床鍋爐多選用CaO，在流化床上部噴入石灰，滿足溫度條件。對于爐排爐如選用CaO，需要在余熱鍋爐受熱面區域內噴入，對余熱鍋爐改動較大，并且國內垃圾因為沒有分類收集，含灰量較高，石灰的噴入會導致鍋爐底部灰量增加，容易堵塞。因此爐排爐干法去除HCl選用Ca(OH)2，在反應塔和布袋之間噴入，煙氣溫度一般設置在150oC左右，兼顧反應的效率及酸霧點。
在半干法和濕法脫酸過程中，煙氣溫度過高時，酸性物質從氣相到液相擴散量減少，酸性氣體的吸收量也減少，霧滴蒸發加快。導致霧滴過干，吸收劑失去活性，降低了吸收劑的利用率，導致脫酸效率降低。但溫度太低使煙溫降低，在半干法工藝中，煙氣進入除塵器時溫度低于霧點，導致腐蝕或脫硫灰結塊的現象；濕法工藝中煙氣溫度過低會造成排放煙氣產生“冒白煙”的現象。
2.2吸收劑性能
消石灰是干法脫酸技術常用吸收劑，顆粒的大小影響其活性，顆粒越小，活性越大。同時，純度越高，反應越充分，吸收速率較快。鑒于此，脫酸工藝要保證消石灰顆粒的大小及其純度，要保證其細度為90%以上且可以流經100目篩。純度和活性要達到90%以上。
在采用旋轉噴霧干燥工藝脫酸時，石灰漿濃度和霧化液滴大小是影響反應塔脫酸效果的主要因素。根據解海衛等的脫酸模型研究，石灰漿濃度在10%~25%濃度變化范圍內，隨著濃度升高，酸性氣體去除率略有下降，增加石灰漿濃度意味著水分含量降低，同樣質量的石灰漿霧化效果相同時如果濃度提高則每個小液滴的液體表面會減少，也就是減少與酸性氣體氣液接觸面積，降低酸性氣體去除效率。但石灰漿濃度過低反應介質Ca(OH)2含量減少也會影響HCl去除率。參數未優化前石灰漿制備系統濃度設置一般控制在12%~13%，因此可以通過濃度調整找到一個最佳的濃度值對應最佳的酸性氣體去除率。
2.3化學計量比
酸性氣體的去除效率隨化學計量比(SR)的增加而增大，增大速度由快到慢；脫硫率的增大速率大于脫氯率的增大速率。原因是SR增加，相當于脫酸反應方程式中一種反應物濃度增加，從而使脫酸過程反應更徹底。當化學計量比增加到一定數值后，繼續提高計量比，酸性氣體去除效率的增加速度將變緩，吸收劑的利用率開始降低。因此選擇合適的SR既有利于改善脫酸效率，又有利于節約物料。
3組合工藝對煙氣脫酸的影響
垃圾焚燒煙氣中有害氣體成分復雜，由于各種酸性氣體和吸收劑之間的反應速率不同，往往存在著競爭關系。因此，單一脫酸工藝并不能完全滿足垃圾焚燒煙氣的凈化。目前，我國大部分垃圾焚燒廠家煙氣脫酸采用“半干法+干法”組合工藝。隨著一些經濟較發達地區對環保要求的提高，單一使用時投資及運行成本較高但是脫酸效果最好的“濕法”已開始在組合工藝中被采用。
3.1“半干法+干法”組合工藝
如圖1所示，干法使用的消石灰在除塵器前的煙道噴入混合，消石灰干粉進入除塵器后附著在濾袋表面，可以起到脫酸及保護除塵器的雙重目的。在焚燒爐啟停爐期間，由于鍋爐排煙溫度低，半干法脫酸系統無法正常投運，此時可以啟動干粉噴射系統，達到脫酸的目的，防止高濃度酸性氣體對布袋除塵器造成腐蝕；新布袋裝好后需用石灰粉對布袋進行預噴涂，該系統的設置使預噴涂工作變得簡單高效；在旋轉噴霧器維護期間，焚燒爐排煙直接進入布袋除塵器則很容易對除塵器造成損傷，而啟動干粉噴射系統，既可以使煙氣達標排放又避免高濃度酸性氣體對布袋除塵器造成腐蝕。
3.2“干法/半干法+濕法”組合工藝
“半干法+濕法”是一種先進的煙氣脫酸工藝,主要應用于歐洲國家，如荷蘭、丹麥等。由于該工藝較“干法+濕法”組合工藝和單獨濕法工藝投資巨大、運行成本高，比較適用于高度發達國家。考慮到中國的社會經濟發展階段，“干法+濕法”工藝將成為我國較發達地區垃圾焚燒煙氣脫酸的主流組合工藝。典型的“干法+濕法”煙氣凈化工藝如圖2，主要包括以下4大系統：減溫塔系統、消石灰及活性炭噴射系統、濕式洗滌塔系統和煙氣再加熱系統。“干法+濕法”煙氣凈化工藝的污染物排放指標遠優于目前國內的煙氣凈化主流工藝—半干法+干法工藝。而且干法+濕法煙氣凈化工藝相比于單獨的濕法脫酸工藝，堿液的消耗量要少，產生的高含鹽廢液量要少。大大提高了濕法脫酸工藝的經濟適用性和技術可行性。
結束語：
垃圾焚燒煙氣脫酸工藝設計時應充分考慮各污染物之間的競爭關系。設計參數的選擇需根據實際不斷豐富及優化。同時，不斷提高垃圾焚燒煙氣凈化系統的運行管理水平，根據焚燒爐運行狀況和排放煙氣的指標更好地協調脫酸組合工藝中各設備的聯合使用。
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