近年來國內生活垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣凈化組合工藝的應用選擇
摘要：生活垃圾焚燒發(fā)電煙氣排放必須滿足《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485—2014），沿海一線城市已要求煙氣排放達到歐盟2010標準，但是部分標桿項目排放指標遠遠低這兩個標準要求。目前，一線發(fā)達城市已開始積極應用去除率高、穩(wěn)定性佳的復雜組合工藝，可以想見，未來的環(huán)保產業(yè)會朝污染物“零排放”方向發(fā)展。
從“十二五”以來，國家政策法規(guī)密集出臺，推動國內生活垃圾焚燒發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展。至“十三五”時期，生活垃圾焚燒發(fā)電廠的投資建設已迅速擴展至三、四線城市。隨著環(huán)保關注度的上升、群眾生活質量期望的提高以及污染排放總量控制的加強，地方對生活垃圾發(fā)電焚燒廠的排放要求趨于嚴格。目前，生活垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣排放必須滿足《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485—2014）[1]要求，沿海一線城市已要求煙氣排放達到歐盟2010標準[2]，但是部分標桿項目排放指標遠遠低于二者要求。近年來，生活垃圾焚燒發(fā)電廠后端煙氣凈化工藝快速發(fā)展，針對各種處理需求，煙氣凈化組合方式日新月異，選擇多變，應用迅速。本文對目前主流使用的五種煙氣凈化組合工藝應用進行對比分析。
1煙氣凈化系統(tǒng)運行條件
生活垃圾焚燒發(fā)電廠的煙氣凈化系統(tǒng)運行條件如表1所示。
2主要煙氣凈化組合工藝應用介紹
隨著指標的提升，新型設備的加入都使組合工藝提到擴充。近幾年來，脫酸及脫硝組合工藝在生活垃圾焚燒發(fā)電廠大幅度鋪開，特別在沿海一線城市，組合工藝的應用十分廣泛，為達到高標準的低排放目標，組合工藝在原有基礎上再次提升。脫酸工藝一般分為干法、濕法、半干法；脫硝系統(tǒng)一般分為SCR和SNCR；煙氣再加熱系統(tǒng)一般分為蒸汽換熱器（SGH）和煙氣換熱器（GGH）。本文主要介紹目前常用的5種生活垃圾焚燒廠煙氣凈化組合工藝，如表2所示。
2.1煙氣再循環(huán)+SNCR+旋轉噴霧半干法+干法
該組合工藝是目前國內生活垃圾焚燒發(fā)電廠應用最廣泛的、經濟性最佳的煙氣處理工藝，如圖1所示。根據不同的干法藥劑，其可以達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485—2014）或歐盟2010標準。
SNCR（非催化脫硝）系統(tǒng)的化學反應過程是通過在焚燒爐中合適的溫度區(qū)域噴入還原劑，使氮氧化物還原為氮氣和水，在高溫區(qū)域發(fā)生還原反應。常規(guī)SNCR反應效率為33%左右，設置煙氣再循環(huán)后，最終脫除效率可達到53%左右。
旋轉噴霧半干法主要由氫氧化鈉制備、吸收劑漿液霧化、霧化漿液和煙氣混合等系統(tǒng)組成。然后，經旋轉霧化器將石灰漿霧化，使其與煙氣中的酸性氣體在噴霧塔中充分反應。此工藝后增加干法輔助脫酸工藝，吸收劑為消石灰或碳酸氫鈉，噴入袋式除塵器之前的煙道中，進一步吸附煙氣中的酸性氣體，形成半干法+干法的組合工藝，可進一步脫除煙氣中的酸性氣體。
干粉噴射所用的吸收劑以熟石灰粉末居多，除此之外，碳酸氫鈉也是該工藝良好的吸收劑，其對酸性氣體的吸收效果比熟石灰更好。但是，消石灰干粉價格遠低于碳酸氫鈉藥劑，從用量上來說，熟石灰是碳酸氫鈉的2倍。使用消石灰干粉作為干法藥劑，可以達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485—2014）要求，但較難穩(wěn)定滿足歐盟2010標準。如果對去除率沒有特別高的要求，常規(guī)設計優(yōu)先考慮消石灰干粉。
2.2煙氣再循環(huán)+SNCR+干法+濕法
濕法工藝脫酸效率高，從目前正常運行的生活垃圾焚燒廠來看，脫酸效率遠高于半干法，日常排放指標遠低于歐盟標準。但濕法工藝較半干法復雜，輔助工藝多，產物廢水量大，相應投資也大。煙氣再循環(huán)+SNCR+干法+濕法系統(tǒng)流程如圖2所示。
煙氣經省煤器出來后進入減溫塔。冷卻水由冷卻水供應泵送至塔頂的噴嘴，并被壓縮空氣霧化后噴入塔內與煙氣直接接觸。經減溫塔降溫后，煙氣從塔底部離開并進入布袋除塵器。干法噴射藥劑粉末噴入減溫塔與布袋除塵器之間的煙道，使其與煙氣中的酸性氣體發(fā)生中和反應，未反應的粉末和反應生成的鹽顆粒隨著煙氣一起經煙道至袋式除塵器處被攔截下來，部分未反應的粉末附著在布袋上能更進一步中和煙氣中的酸性氣體。從袋式除塵器出來的煙氣進入濕式洗滌塔再次脫酸后通過引風機排空。
此種組合工藝的復雜點在于脫硫后的濕煙氣基本處在飽和狀態(tài)，極易產生白煙現象，一般都會設置煙氣換熱系統(tǒng)，降低濕式洗滌塔入口溫度的同時合理解決白煙現象。
2.3SNCR+半干法+干法+SCR
與SNCR+半干法+干法工藝相比，SNCR+半干法+干法+SCR工藝增加了SCR系統(tǒng)，主要適用于對NOx去除要求高的項目，增加SCR系統(tǒng)后，NOx排放值遠低于歐盟2010標準，如圖3所示。
SCR系統(tǒng)（選擇性催化還原脫硝工藝）的原理是在催化劑的作用下煙氣中的NOx與還原劑進行脫NOx反應。NH3將NOx分解為氮氣和水蒸氣。SCR系統(tǒng)脫NOx效率高，通常能超過60%。
本組合工藝的重點在于SCR系統(tǒng)，生活垃圾焚燒廠使用的SCR系統(tǒng)催化劑一般為中溫、低溫，中溫催化劑一般運行溫度為200℃左右，低溫催化劑運行溫度小于180℃。催化劑使用時最顧慮的是水蒸氣、粉塵、重金屬、SOx中毒。低溫催化劑與中溫催化劑相比，其優(yōu)點是使用溫度低，蒸汽消耗量小，缺點是對SOx濃度更加敏感，單價格高，供貨來源單一。如何選用經濟合理的催化劑及縮短催化劑中毒后的再生周期等是目前制約SCR系統(tǒng)應用的主要因素。
2.4SNCR+干法+濕法+SCR
上海老港項目就采用SNCR+干法+濕法+SCR工藝，其特點是脫酸脫硝效率較高，如圖4所示。
垃圾燃燒后產生的煙氣進入余熱鍋爐，在850～1050℃的高溫區(qū)域內噴入還原劑，去除煙氣中的NOx，煙氣離開余熱鍋爐后進入減溫塔，在減溫塔內被冷卻后經煙道進入袋式除塵器，并在除塵器前的煙道中噴入干粉粉末和活性炭。煙氣從袋式除塵器出來后通過煙氣加熱系統(tǒng)1換熱后進入濕式洗滌塔，進一步脫酸變?yōu)榈蜏仫柡蜔煔猓俳洘煔饧訜嵯到y(tǒng)2被加熱，然后進入SCR脫硝塔進一步脫除NOx，從SCR塔出來的潔凈煙氣經引風機加壓后進入煙囪，排入大氣。
該套組合工藝煙氣加熱系統(tǒng)較復雜，需要使用二級GGH+一級SGH，由于一級GGH使用于濕法塔前，煙氣中腐蝕性氣體濃度高，常規(guī)的金屬GGH換熱器易被腐蝕損壞，故該部位GGH一般選用進口聚四氟乙烯材質（PTFE）設備，投資較高，但使用效果佳。
2.5SNCR+半干法+干法+濕法+SCR
如圖5所示，SNCR+半干法+干法+濕法+SCR工藝將主流凈化工藝都組合在一起，是目前最完整的煙氣凈化組合工藝，在寧波、深圳、廣州都有應用案例，為行業(yè)標桿工藝。其總體排放指標遠低于歐盟標準。該工藝適用于區(qū)域經濟條件好、對排放總量有嚴格要求，或對環(huán)保關注度較高、環(huán)保要求較嚴的項目。
一般來說，半干法+干法與干法+濕法擇一即可，兩者脫酸效率有高有低，但三者疊加并不能線性降低污染物指標，故該種組合工藝一般將濕法或干法作為備用工藝，當前端工藝出現故障時可啟動后端工藝作為保障達標的措施。同時，根據SCR催化劑的使用時長、引風機的壓損等，濕法塔與SCR反應器設置位置有不同的組合排列。
3結論
目前，一線發(fā)達城市已開始積極應用去除率高、穩(wěn)定性佳的復雜組合工藝，特別在江浙一帶標桿組合工藝已作為新建項目的指標，可以預見未來的環(huán)保發(fā)展會朝著污染物“零排放”、關鍵設備國產化、降低投資等方向前進。
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