垃圾焚燒鍋爐煙氣污染物控制與處理
垃(la)圾焚燒(shao)發(fa)(fa)(fa)電就(jiu)是利用特殊(shu)的(de)(de)垃(la)圾焚燒(shao)鍋(guo)爐(lu)設備(bei)，以(yi)(yi)居(ju)民(min)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)生(sheng)(sheng)活垃(la)圾和(he)工業行(xing)業產生(sheng)(sheng)的(de)(de)工業垃(la)圾為燃料進行(xing)焚燒(shao)，對這些燃料焚燒(shao)處理的(de)(de)同時，利用燃燒(shao)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)熱量(liang)轉化為汽輪發(fa)(fa)(fa)電機的(de)(de)動力以(yi)(yi)供發(fa)(fa)(fa)電的(de)(de)一種新型發(fa)(fa)(fa)電方式(shi)。由于這種焚燒(shao)發(fa)(fa)(fa)電處理方式(shi)具(ju)有“三化”(減(jian)量(liang)化、無(wu)害化、資源化)，以(yi)(yi)及對環境與社會具(ju)有一定的(de)(de)效益(yi)，所以(yi)(yi)垃(la)圾焚燒(shao)發(fa)(fa)(fa)電行(xing)業在近年來得以(yi)(yi)快(kuai)速發(fa)(fa)(fa)展。
我國的(de)(de)(de)城市生活垃圾(ji)與(yu)發達(da)國家相比，水份(fen)含量高，熱值低，組分隨季節(jie)變(bian)化(hua)大。如(ru)何(he)使(shi)(shi)垃圾(ji)焚燒產生的(de)(de)(de)二(er)次(ci)污染(ran)物得到(dao)有效(xiao)的(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)與(yu)處(chu)理，使(shi)(shi)其達(da)標排(pai)(pai)放(fang)(fang)，是關系到(dao)民生、環境的(de)(de)(de)一個長久(jiu)性的(de)(de)(de)研(yan)究話題。我們今天就從這些排(pai)(pai)放(fang)(fang)污染(ran)物的(de)(de)(de)生成機理、爐(lu)內控(kong)制(zhi)、后期處(chu)理來(lai)探討下如(ru)何(he)盡可(ke)能(neng)實現排(pai)(pai)放(fang)(fang)指標的(de)(de)(de)最小化(hua)。
生成的主要污染物有哪些
垃圾成分中含有(you)(you)與碳、氫、氧、氮、硫(liu)、磷元素(su)有(you)(you)關的(de)化(hua)(hua)合(he)物(wu)，同(tong)時還含有(you)(you)與鹵(lu)素(su)成分有(you)(you)關的(de)化(hua)(hua)合(he)物(wu)，這(zhe)些物(wu)質在(zai)燃燒(shao)過程中會與與空(kong)氣中的(de)氧氣發(fa)生(sheng)反應,進而(er)產生(sheng)多種(zhong)有(you)(you)害污染物(wu),垃圾焚燒(shao)污染物(wu)存在(zai)的(de)形式及數量與垃圾焚燒(shao)條件(jian)和煙氣凈化(hua)(hua)系(xi)統(tong)緊密關聯。
生成的污染物主要包括垃圾焚燒所產(chan)生的飛灰(粉塵)、有(you)毒物質二噁英、Hg等(deng)重金屬(shu)以(yi)及HCl、SOx、NOx、HF、CO等(deng)有(you)害氣(qi)體。
污染物生產機理
1、氯化(hua)氫HCL
HCl產生(sheng)源自垃圾(ji)中(zhong)的(de)有(you)機(ji)(ji)氯(lv)(lv)化物(wu)(wu)與(yu)無機(ji)(ji)氯(lv)(lv)化物(wu)(wu):(1)含氯(lv)(lv)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)如(ru)(ru)PVC塑料、橡膠、皮革等高溫燃燒(shao)時分(fen)解;(2)大量(liang)的(de)無機(ji)(ji)氯(lv)(lv)化物(wu)(wu)NaCl、MgCl2等與(yu)其它物(wu)(wu)質反應生(sheng)成(cheng)。它們的(de)反應式如(ru)(ru)下：
2MClx+xH2O→xM2/xO+2xHCl;
H2O+2NaCl+SO2+0.5O2→Na2SO4+2HCl;
(CH2CHCL)n+O2→CO2+CO+H2O+HCL;
2NaCL+SO2+O2→Na2SO4+CL2;
這(zhe)是垃圾(ji)焚燒爐煙(yan)氣中HCl的主(zhu)要來(lai)源。HF則是由(you)含氟塑料燃燒產生(sheng)。
2、二(er)氧化硫SO2
二(er)氧化硫生成(cheng)是由垃(la)(la)圾(ji)中含硫化合物焚(fen)燒(shao)時(shi)氧化所(suo)形(xing)成(cheng)的,當以含硫煤煤或者燃油助燃垃(la)(la)圾(ji)焚(fen)燒(shao)也會(hui)(hui)SO2也會(hui)(hui)產生。SO2在空氣和(he)陽(yang)光(guang)作用下會(hui)(hui)形(xing)SO3并經雨(yu)水(shui)沖淋而形(xing)成(cheng)酸雨(yu)。其反(fan)應方(fang)程式為:
S+O2→SO2;
2SO2+O2→2SO3;
SO3+HO2→H2SO4。
3、氮氧(yang)化物NOx
垃圾焚燒產(chan)生(sheng)的(de)NOx，主要來源(yuan)于垃圾中的(de)有(you)機氮化(hua)物(wu)。在爐內高(gao)溫燃燒時，這些有(you)機氮化(hua)物(wu)先熱解生(sheng)成N、CN、HCN等中間產(chan)物(wu),再與氧氣產(chan)生(sheng)NOx。
4、二噁英(ying)
一般認為在存有氯和金屬存在的條件下，有機物(wu)燃(ran)燒(shao)(shao)會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)二英(ying)，醫(yi)療廢(fei)棄物(wu),生(sheng)(sheng)(sheng)活(huo)垃圾(ji)(ji)，農(nong)作(zuo)物(wu)秸(jie)稈焚燒(shao)(shao)也會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)二英(ying)。垃圾(ji)(ji)焚燒(shao)(shao)過程中二英(ying)有3種來(lai)源(yuan)：①從原生(sheng)(sheng)(sheng)垃圾(ji)(ji)中來(lai);②垃圾(ji)(ji)焚燒(shao)(shao)中產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng);③在燃(ran)燒(shao)(shao)尾(wei)部煙氣中再合成。
污染物控制與處理
1、從源頭抓起
①既然知(zhi)道垃圾是無利無益的，從源頭上我們每個公民都(dou)應該盡量減少垃圾的產生，并(bing)且保(bao)證不用(yong)含CL元素(su)、含F元素(su)的朔料袋(dai)，使(shi)用(yong)可循環購(gou)物袋(dai)。
②加(jia)快垃(la)(la)圾(ji)分(fen)類分(fen)類收集進程，加(jia)強(qiang)資(zi)源回(hui)收利用，分(fen)選(xuan)除去垃(la)(la)圾(ji)中的(de)含(han)氯成分(fen)高(gao)的(de)物質(如(ru)PVC塑料等)及金(jin)屬(shu)催化劑;其次垃(la)(la)圾(ji)發電廠的(de)垃(la)(la)圾(ji)儲(chu)倉(cang)要全密封，在垃(la)(la)圾(ji)卸(xie)料口裝電動卷簾門,加(jia)裝氣膜封閉(bi)，用風(feng)機將儲(chu)倉(cang)內(nei)抽吸的(de)氣體送入鍋爐中助燃、脫臭;儲(chu)倉(cang)中垃(la)(la)圾(ji)滲瀝水(shui)收集到污(wu)水(shui)坑(keng)內(nei)，用泵(beng)送到爐膛內(nei)焚燒、裂解。
2、爐內燃燒
爐內的燃(ran)燒可以通過(guo)以下幾個(ge)方面(mian)來控制(zhi)：①運用合適的爐膛和(he)爐排結構，使垃圾(ji)在焚燒爐得(de)以充(chong)分(fen)燃(ran)燒。而衡量(liang)垃圾(ji)是否(fou)充(chong)分(fen)燃(ran)燒的指標(biao)之一(yi)是煙氣中CO的濃度，CO濃度越低說明燃(ran)燒越充(chong)分(fen)。
②控制焚燒(shao)爐內(nei)煙氣(qi)出口溫(wen)度(du)不低于850℃,煙氣(qi)在爐膛及二次燃燒(shao)室(shi)內(nei)的(de)停留(liu)時間(jian)不小于2s,O2的(de)濃度(du)不少(shao)于6%,并合理控制助燃空(kong)氣(qi)的(de)風量(liang)、溫(wen)度(du)和注入位置。我(wo)們由(you)下(xia)面的(de)圖就可(ke)以知道為何(he)如此(ci)控制了(le)。
從(cong)上面的(de)(de)(de)兩個圖我們知道由于NOx在高(gao)溫充(chong)分(fen)氧化的(de)(de)(de)條件下更易(yi)生成(cheng)，與減少(shao)二惡(e)英的(de)(de)(de)控制條件矛盾，一般(ban)在燃燒實際運行中保證在垃圾可(ke)燃組分(fen)充(chong)分(fen)燃燒的(de)(de)(de)基礎上，再兼顧(gu)NOx的(de)(de)(de)產生。
3、煙(yan)氣處理(li)
(1)針(zhen)對粉(fen)塵
針對(dui)粉塵(chen)采用的是(shi)布袋(dai)(dai)除(chu)塵(chen)器，上(shang)次文章(zhang)已經介紹了布袋(dai)(dai)除(chu)塵(chen)器，需要了解可以查看(kan)歷史文章(zhang)。本(ben)次不(bu)做詳解。
(2)針對(dui)二氧化硫SO2、氯(lv)化氫HCL等
針對垃圾焚燒(shao)尾氣中的SO2、HCL等酸性氣體的凈化原理主要(yao)是通過酸堿(jian)中和反(fan)應進行的,堿(jian)性吸收劑一般采用Ca(OH)2,反(fan)應式如下(xia):
SO2+Ca(OH)2+1/2O2→CaSO4+H2O;
SO3+Ca(OH)2+1/2O2→CaSO4+H2O;
2HCL+Ca(OH)2→CaCL2+2H2O;
2HF+Ca(OH)2→CaF2+2H2O。
酸性氣體凈化方法有(you)3種.
①干式洗氣(qi)法：用壓(ya)縮空(kong)氣(qi)的氣(qi)體(ti)壓(ya)縮的能量將石(shi)灰粉末CaO、Ca(OH)2直接(jie)噴入煙道(dao)或煙道(dao)中某段(duan)反應器內(nei)，使(shi)堿性(xing)粉末與酸(suan)性(xing)廢(fei)氣(qi)充(chong)分接(jie)觸(chu)，中和反應后(hou)去除酸(suan)性(xing)氣(qi)體(ti)。此法投(tou)資省，操作維護運行(xing)費用低，耗(hao)水(shui)耗(hao)電少，但(dan)藥(yao)劑消耗(hao)量大，去除效率(lv)低。
②濕式(shi)洗氣(qi)法：在(zai)煙(yan)道中(zhong)(zhong)建一個填(tian)料(liao)吸收(shou)塔，在(zai)塔內煙(yan)氣(qi)與(yu)堿性溶液(ye)對流混合，不斷地在(zai)填(tian)料(liao)中(zhong)(zhong)的(de)空隙(xi)及(ji)表(biao)面接觸及(ji)反應(ying)，使(shi)尾氣(qi)中(zhong)(zhong)的(de)酸性氣(qi)體被吸收(shou)去(qu)除(chu)。其(qi)優(you)點去(qu)除(chu)率(lv)高，對SO2及(ji)HCL、HF去(qu)除(chu)率(lv)在(zai)90%以(yi)上(shang)。并對高揮發性重金屬物質(如(ru)汞)有去(qu)除(chu)能力，但投資(zi)高，耗(hao)電(dian)、耗(hao)水量大，產生的(de)廢水需(xu)要進行處理。
③半干式洗(xi)氣法(fa)：是(shi)介于干式與濕(shi)式之(zhi)間,增設(she)一(yi)(yi)個半干法(fa)洗(xi)氣塔,實質是(shi)一(yi)(yi)個噴(pen)霧干燥(zao)裝置,利用霧化器將熟石(shi)灰漿(Ca(OH)2)從塔頂或(huo)底部或(huo)切向噴(pen)入塔內(nei)，煙氣與石(shi)灰漿同向或(huo)逆向在塔內(nei)流動并(bing)充(chong)分接(jie)觸發生中和反應(ying)，由(you)于液滴直徑(jing)小，表面積大，不(bu)僅與尾氣液滴充(chong)分接(jie)觸，同時(shi)水(shui)(shui)分在塔內(nei)能完全蒸發，不(bu)產(chan)生廢水(shui)(shui)。此法(fa)綜合了干法(fa)與濕(shi)法(fa)的特點,較(jiao)(jiao)干法(fa)耗石(shi)灰粉少，較(jiao)(jiao)濕(shi)法(fa)耗水(shui)(shui)量(liang)低(di)，同時(shi)免(mian)除了過多廢水(shui)(shui)的產(chan)生，且(qie)脫(tuo)除率高,但是(shi)制漿系統復(fu)雜,反應(ying)器(塔)內(nei)易(yi)粘結,噴(pen)咀能耗高。
④循環半干(gan)法(fa)：近年在半干(gan)法(fa)基(ji)礎上研發出能治理多種有(you)毒廢氣的(de)循環半干(gan)法(fa)技(ji)術。工藝的(de)基(ji)本(ben)原理是利用干(gan)反應(ying)劑CaO或熟石(shi)灰粉Ca(OH)2吸(xi)(xi)收(shou)煙(yan)(yan)氣的(de)SO2、HCL、SO3,利用高活性炭,吸(xi)(xi)附(fu)煙(yan)(yan)氣中微量二噁英及(ji)重金屬(shu)物(wu)質。整個裝置結構緊湊，占用空間小，運行(xing)穩定可(ke)靠，投資(zi)省，運行(xing)成本(ben)低，且無污水產生,，終(zhong)產物(wu)適用于(yu)氣力輸送，對SO2吸(xi)(xi)收(shou)率(lv)(lv)高，對HCL、HF、SO3等的(de)吸(xi)(xi)收(shou)率(lv)(lv)更高,，與布袋除塵器配合,對二英及(ji)重金屬(shu)也具有(you)很(hen)高的(de)去除率(lv)(lv)，現今利用范圍(wei)廣。
(3)、氮氧(yang)化物NOx
①選(xuan)擇性非(fei)還(huan)原(yuan)反應技(ji)術(shu)SNCR
選擇性非催化(hua)還原(yuan)(yuan)是指無催化(hua)劑(ji)的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)下，在適合脫硝反(fan)應的(de)(de)(de)“溫度窗口”內(nei)噴入(ru)(ru)還原(yuan)(yuan)劑(ji)將煙(yan)氣(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氮氧化(hua)物還原(yuan)(yuan)為(wei)無害的(de)(de)(de)氮氣(qi)和(he)水。該技(ji)術一般(ban)(ban)采(cai)用(yong)(yong)(yong)爐(lu)(lu)內(nei)噴氨、尿素或氫(qing)氨酸作為(wei)還原(yuan)(yuan)劑(ji)還原(yuan)(yuan)NOx。還原(yuan)(yuan)劑(ji)只和(he)煙(yan)氣(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)NOx反(fan)應，一般(ban)(ban)不與氧反(fan)應，該技(ji)術不采(cai)用(yong)(yong)(yong)催化(hua)劑(ji)，所(suo)以(yi)這種方法被稱為(wei)選擇性非催化(hua)還原(yuan)(yuan)法(SNCR)。由于該工藝不用(yong)(yong)(yong)催化(hua)劑(ji)，因此(ci)必須在高(gao)溫區加(jia)入(ru)(ru)還原(yuan)(yuan)劑(ji)。還原(yuan)(yuan)劑(ji)噴入(ru)(ru)爐(lu)(lu)膛(tang)溫度為(wei)850~1100℃的(de)(de)(de)區域，迅(xun)速熱分解成NH3，與煙(yan)氣(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)NOx反(fan)應生成N2和(he)水。
用氨水：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O;
4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O;
8NH3+6NO2→7N2+12H2O;
用尿素：
(NH2)2CO→2NH2+CO;
NH2+NO→N2+H2O;
CO+NO→N2+CO2。
②選擇性(xing)催化還(huan)原(yuan)技術SCR
在(zai)催化劑的作用下，往煙(yan)氣流(liu)程中噴入還原(yuan)劑氨或尿素，把(ba)尾氣中的NOx還原(yuan)成N2和H2O。
尿素水解:(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2;
NOX還原:NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O;
NH3氧化:4NH3+3O2→2N2+6H2O。
實際運行工作中的調節
我(wo)(wo)們(men)知道(dao)了煙氣污染物產(chan)生的原理(li)(li)，以及一些(xie)處(chu)理(li)(li)的方法，但(dan)是我(wo)(wo)們(men)在電廠(chang)中設(she)備實際運(yun)行中如何(he)去(qu)處(chu)理(li)(li)呢?
1、粉塵(chen)
粉(fen)塵(chen)是垃(la)圾的灰分隨排(pai)煙流動產生，做(zuo)到零(ling)排(pai)放要由我們的布袋除(chu)塵(chen)器來控制，在實際運行中一定(ding)要做(zuo)到勤巡檢，保(bao)證每個布袋的完好性，發(fa)現破(po)損布袋要及時隔離更換。其次就是杜絕布袋正壓往外揚灰，一經發(fa)現應立即處理。
2、二氧化硫SO2、氯(lv)化氫HCL
首先我(wo)們(men)要(yao)明確(que)酸性氣體(ti)(ti)是(shi)由燃(ran)燒(shao)垃圾產(chan)生(sheng)的(de)，只要(yao)燃(ran)燒(shao)的(de)垃圾成分中含有S、CL元素，我(wo)們(men)在燃(ran)燒(shao)過程中就會產(chan)生(sheng)酸性氣體(ti)(ti)，但是(shi)怎么做到零(ling)排放或者少(shao)排放呢?我(wo)們(men)就要(yao)從產(chan)生(sheng)跟處理(li)來入手。
在運行(xing)中(zhong)要密(mi)切關(guan)注(zhu)燃(ran)燒(shao)(shao)情況，做到(dao)燃(ran)燒(shao)(shao)穩定，時(shi)刻關(guan)注(zhu)煙氣(qi)排放指(zhi)標(biao)。一(yi)旦發現鍋(guo)(guo)爐負荷上升(sheng)過快時(shi)，應(ying)密(mi)切關(guan)注(zhu)排放指(zhi)標(biao)是否上升(sheng)過快，如(ru)果(guo)發現指(zhi)標(biao)上升(sheng)過快應(ying)人為干(gan)預脫(tuo)酸系(xi)統(tong)運行(xing)，加大反(fan)應(ying)塔的(de)(de)石灰漿(jiang)進漿(jiang)量(liang)、投入其他脫(tuo)酸設備，保證中(zhong)和(he)反(fan)應(ying)的(de)(de)堿性反(fan)應(ying)(Ca(OH)2、CaO)的(de)(de)量(liang)能夠完全將產生的(de)(de)酸性氣(qi)體中(zhong)和(he)掉，如(ru)果(guo)仍(reng)然無法(fa)控制(zhi)，應(ying)降低(di)鍋(guo)(guo)爐負荷運行(xing)(如(ru)減料、收(shou)一(yi)次風、加二次風)。
3、氮(dan)氧(yang)化物(wu)NOx
氮氧(yang)(yang)化(hua)物NOx的(de)生產與爐內的(de)溫度(du)、含氧(yang)(yang)量有(you)關，在溫度(du)超(chao)高(gao)、氧(yang)(yang)量低時，氮氧(yang)(yang)化(hua)物NOx都(dou)會(hui)大量生成。
所以我們要保(bao)(bao)證爐膛在850℃以上(防止二噁英生成)時(shi)應保(bao)(bao)證溫度不會出現超(chao)高，并且(qie)保(bao)(bao)證爐內含(han)氧量在6%-8%之間。
如果(guo)發現爐膛溫度異常上(shang)升時應(ying)該提前(qian)加大SNCR的噴入量(同時含有SCR的應(ying)該以SNCR為主要調(diao)節、SCR為輔(fu)助調(diao)節)，防止(zhi)指標異常上(shang)升過快，同時減弱(ruo)爐內燃燒(比(bi)如收一次風(feng)、加二次風(feng)，但是一定要保證(zheng)爐溫在850以上(shang))，同時密切關注煙(yan)氣排放(fang)指標。
值得注(zhu)意氧量(liang)過低時(shi)氮氧化(hua)物NOx生成量(liang)也會增加(jia)，所以發現(xian)氧量(liang)低導致氮氧化(hua)物NOx指(zhi)標異常上漲時(shi)，應該加(jia)大SNCR的(de)噴入量(liang)(同(tong)時(shi)含有(you)SCR的(de)應該以SNCR為(wei)主要調節、SCR為(wei)輔(fu)助(zhu)調節)，同(tong)時(shi)減小一次(ci)風、加(jia)大二次(ci)風(助(zhu)燃(ran)風)，提高爐內含氧量(liang)，降低氮氧化(hua)物NOx的(de)生成量(liang)。
4、二噁英
二噁英的控制最直接的是控制爐(lu)溫(wen)以及保證活性炭噴射裝置(zhi)的持續運行，一旦發現(xian)活性炭裝置(zhi)出現(xian)異常立(li)馬匯報領(ling)導(dao)、安健環，達到停爐(lu)時間要求(qiu)的匯報領(ling)導(dao)申(shen)請停爐(lu)。
任何一個與污(wu)染物排放(fang)指標(biao)的(de)異(yi)常都應(ying)該(gai)及時匯報，達到(dao)停爐條件的(de)應(ying)申請停爐。
在實際運行中(zhong)，每個人都(dou)(dou)在盡心盡責，做到(dao)把環(huan)保記心中(zhong)，勤調節(jie)、穩燃燒(shao)、多總(zong)結，相信大(da)家都(dou)(dou)會在技(ji)術上得到(dao)進步。內容源于(yu)知(zhi)網、百度學(xue)術等網路(lu)資源，僅供學(xue)習(xi)。
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