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从技术角度看生活垃圾焚烧发电厂的烟气净化

来源:中国环联 时间:2017-08-28

近日,环保部副部长翟青提出,各级环保部门协同垃圾焚烧发电企业,确保在九月底前完成“装、树、联”三大任务。

  “装”: 指所有垃圾焚烧企业要依法安装污染源自动监控设备,督促企业加强环境管理,落实主体责任;“树”:在便于群众查看的显著位置树立显示屏,向全社会公开污染排放数据,鼓励群众监督,确保治理效果;“联”:要求企业自动监控系统要与环保部门联网,进一步强化环境执法监管。

  翟青要求,要通过全面及时公开监测信息,赢得老百姓对行业发展的认可。

  为什么垃圾焚烧技术应用广泛?

  垃圾焚烧技术的原理、优点

  垃圾焚烧技术是目前国内外普遍应用的一种成熟的垃圾处理方法,其原理是通过热解、燃烧等反应,使得垃圾在高温条件下氧化成为残渣或者熔融成固体物质。该技术具有占地小、垃圾无害化、减量化、稳定化程度高,能量利用率高和二次污染程度低等优点。

  垃圾焚烧处理工艺流程

 

  垃圾焚烧技术工艺流程简图

  在垃圾焚烧厂的建设中,垃圾焚烧产生的二次污染物,尤其是大众对于烟气污染的恐慌愈演愈烈,从2010年的秦皇岛西部垃圾焚烧发电厂遭抵制而停工,到2016年的湖北仙桃、天津等邻避事件屡有发生。究其原因,是处理技术不过关,还是处理结果信息不公开?又或者是政府监管不到位呢?

  垃圾焚烧后产生的烟气真的有那么恐怖?

  垃圾焚烧在焚烧炉阶段所产生的烟气主要成分为粉尘、二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等,也会有少量的氟化氢、二噁英、呋喃等。这些烟气经过余热锅炉,对热能进行利用后,进入烟气净化系统。在烟气净化阶段,这些有毒有害物质会经过各种不同工艺的处理技术被去除或者回用,最后达标(GB18485-2014)后进行排放。

 

  对于最受大众关注的二噁英,其主要由物质的不完全燃烧所导致,要想抑制垃圾焚烧过程中的二噁英的产生,必须做到:

  保持炉内温度至少在850℃以上,烟气停留时间在2s以上,烟气中含氧比在6%以上,可将有机物完全燃烧,约99.9%的二噁英会被分解;

  抑制HCl、CuCl2、CuO的产生,做好垃圾分拣,尽量不燃烧含氯制品、不使Cu氧化;

  尽可能燃烧充分,减少烟气中的碳含量;

  在烟气净化阶段,采用急速降温,避开二噁英再合成的温度区间:200℃~500℃;

  采用袋式除尘器以收集二噁英颗粒。

  处理后的烟气可以达到欧盟标准?

  参照标准,我们可以知道,垃圾焚烧处理的烟气处理工艺的处理重点在于酸性气体(SO2、HCl)、氮氧化物(NOx)、重金属、颗粒物及有机物(二噁英)。

  酸性气体(SOx、HCl)去除工艺

  湿式洗涤法虽然对酸性气体的去除率高,但存在有工艺流程长、有二次污水产生、投资成本及运行费用高等问题。半干法工艺比较成熟,具有脱酸效率相对较高,无二次污水产生、投资效率相对较低等优点。干法脱酸具有大部分半干法工艺所具有的优点,但由于干态碱性吸收剂活化效果较差,导致其脱酸效果较差。

 

  三种酸性气体去除工艺比较

  除了上述基本的三种脱酸工艺,近年来,也发展了许多新型工艺,诸如循环流化床烟气脱酸净化工艺(CFB)、固定喷嘴法烟气脱酸净化工艺等;组合工艺(干法+湿法;半干法+干法等)也同样大量应用于工程实践之中。

  NOx去除工艺

  在NOx的去除中,SNCR和SCR是目前常见的两种去除工艺。

  选择性非催化还原法(SNCR)以NH4OH(氨水)或(NH2)2CO(尿素)作为还原剂,将其喷入焚烧炉内。NOx在850℃~1100℃下被还原为N2和H2O。SNCR法可将NOx排放浓度控制在200mg/m3以下,满足欧盟标准。

  选择性催化还原法(SCR)则是在催化剂的作用下,将NOx还原为N2,SCR法发生还原反应所需要的温度为280℃~420℃,为达到这一温度,要对烟气进行升温。SCR法可将NOX的排放浓度降低到50mg/m3。

  虽然SCR法脱氮效果要好于SNCR法,但SCR法昂贵的催化剂和能耗使得其在工程大面积使用上存在有一定限制,工程上更多的使用SNCR法来进行脱氮处理。

  颗粒物去除工艺

  布袋除尘和电除尘是目前主流的两种除尘方法,但电除尘工艺不能满足二噁英等有机物的去除,因此在垃圾焚烧工艺中所采用的除尘设备为布袋除尘器。对于布袋除尘器,滤料选择决定了其主要性能。

 

  布袋滤料性能对比表

  垃圾焚烧炉的布袋除尘器应选择PTFE(聚四氟乙烯)覆滤布,目前美国戈尔公司生产的PTFE薄膜/PTFE处理玻纤织物滤料是最为先进的“表面过滤”技术,其除尘效率可达99.99%。

  重金属及二噁英去除工艺

  焚烧烟气从余热锅炉出来时温度极高,重金属多为液态或者气态,当温度下降后会,气态重金属会转化成适合捕集的固态和液态微粒,二噁英在高温条件下被分解去除,但温度降低会二次合成,二次合成的二噁英可以被活性炭吸附和布袋除尘器捕集。目前,“活性炭吸附+袋式除尘器”的组合工艺可以满足重金属和二噁英去除,达到欧盟标准。

  组合工艺达成欧盟标准

  垃圾焚烧烟气的组成复杂,仅使用一种去除工艺并不能做到污染物的全部去除,为了达到欧盟标准,大部分垃圾焚烧烟气处理,采用的是组合式工艺,例如,无锡雪浪环境的高速旋转喷雾半干法技术采用“SNCR+半干法脱酸+活性炭喷射吸附二噁英+布袋除尘器除尘”组合工艺技术;无锡华星东方的“SCR+循环流化床法脱酸+布袋除尘”组合工艺等。

  什么样的垃圾焚烧发电厂可以让居民放心?

  ——以光大国际江苏省常州垃圾焚烧发电厂为例

 

 

  光大国际江苏省常州垃圾焚烧发电厂

  从以上几张现场实地照片来看,光大国际常州市垃圾焚烧发电厂很难和人们传统印象中的垃圾焚烧联系到一起,与其说是工厂更像是公园。

  光大国际常州市垃圾焚烧发电厂被江苏省住建厅达标投产评估考核为98分,综合评价等级为A级,系目前全国同行业项目验收最高分。这里被命名为常州市外事参观接待基地、常州环保志愿者教育基地,2016年被评为江苏省工业旅游示范区(点),成为常州市一张亮丽的“城市旅游名片”。

  这家垃圾焚烧发电厂多次组织了记者、网友及村民代表来进行实地考察,而就居住在发电厂附近的居民也不曾对该项目持有异议,这究竟是如何做到的呢?

  专业处理工艺

  光大国际常州市垃圾焚烧发电厂位于江苏常州市武进区遥观镇,项目于2008年11月正式投入使用,垃圾处理量为2x400T/d,锅炉出口烟气量每小时为2x80280立方米,其烟气处理系统是由无锡雪浪环境科技股份有限公司提供的烟气净化成套系统、飞灰稳定化处理系统。

  烟气处理

  雪浪环境的烟气净化成套系统是其自主研发的高速旋转喷雾半干法技术采用“SNCR+半干法脱酸+活性炭喷射吸附二噁英+布袋除尘器除尘”组合工艺技术,经过该系统净化处理后的烟气污染物排放指标远低于国家标准(GB18485-2014),全面达到EU2000/76/EC的欧盟标准。

  由于目前国内外都不具有对二噁英的实时监测手段,光大国际每年除了满足国家要求的两次年检之外,还自行进行了另外两次检测,每年共进行四次检测。从检出结果看,其二噁英的检出值在0.008ng-TEQ/m3以下,远低于欧盟标准的0.1ng-TEQ/m3要求。

 

 

  高速旋转喷雾半干法处理设备

  渗滤液、飞灰、炉渣

  同样由雪浪环境提供的垃圾焚烧飞灰稳定化处理系统,该处理系统的核心设备是飞灰专用混合搅拌机,运用了逆向双螺旋的搅拌机构,达到三维立体搅拌效果,解决了搅拌死角的技术难题。稳定化处理所用的新型飞灰重金属稳定化剂是以有机螯合剂为主,无机固化剂为辅的,大大降低飞灰稳定化处理的成本,同时也增强了飞灰固化物的稳定性,经处理后飞灰即可满足GB16889-2008的要求,可直接进入生活垃圾填埋场填埋。

  炉渣由于含有重金属,在进过提炼筛选后,和飞灰一起作为垃圾填埋场填埋土被运走处理。目前,光大国际渗滤液处理系统的日处理渗滤液量为350吨,处理后水质达到《污水综合排放标准》一级。

  数据公开透明

  实时数据监控,并列有国标和欧盟2000标准,比对标准数据,随时对工况进行监控:

 

 

  排放烟气数值实时显示在数字屏幕,以便居民监督

  净化后烟气排入大气,冬季可见白烟一般为水蒸气

  总结

  目前,仅就执行标准和技术水平而言,我国的垃圾焚烧发电厂的烟气处理技术已达国际水平,雪浪环境、华星东方电力环保(临淄生活垃圾1×1000t/d垃圾焚烧烟气净化工程)等都具有自主研发的烟气处理设备

  但大众对于垃圾焚烧发电厂的抵触心理并非一日可解,仅仅靠技术和标准并不能打消大众心中的疑虑,唯有政策执行手段与监管力度一同跟上,方才能重新引回群众对行业的信任!