中韩垃圾焚烧烟气净化工艺对比分析研究

王新春

摘 要：透过韩国垃圾焚烧烟气净化工艺路线发展历程，研究韩国首尔市四座在运行生活垃圾焚烧厂的各种工艺流程，以及在各种不同工艺流程下主要污染物排放的数据进行对比分析，提出針对中国垃圾焚烧行业存在问题和当前应推行的垃圾焚烧烟气净化的主流工艺技术路线。

关键词：垃圾焚烧 烟气净化工艺 排放效果 对比分析

COMPARATIVE ANALYSIS OF FLUE GAS CLEANING PROCESS ABOUT KOREA SEOUL MSW

WANG XINCHUN

CCCC Ecological Environmental Protection Investement Company

Beijing 100013 China

Abstract： Inquire about Korea Seoul MSW incineration flue gas cleaning developing history， By means of to search four MSW incineration factories every flue gas cleaning process & their emission effort date， to be in progress comparative analysis. To point out mainstream technology of MSW incineration flue gas cleaning process for china MSW incineration problem in current.

Keywords： MSW incineration； Flue gas cleaning process； Emission effort； Comparative analysis

1 前言

我国的生活垃圾焚烧炉型以炉排炉为主，流化床炉次之，其它炉型寥寥无几。垃圾焚烧烟气净化工艺以半干法（包括SDA/CFB半干法烟气净化技术）居多，干法为数不多，湿法几乎不见。SNCR脱硝技术在不超过十家中可靠运行，SCR脱硝技术的应用寥寥，而且处于非连续、试运行阶段。

我国的垃圾焚烧烟气污染物排放尤其是焚烧带来的二恶英排放，是垃圾焚烧面临最主要的环境压力，也是公众最为敏感的话题。截止2008年底，据不完全统计，中国大陆已有85座生活垃圾焚烧厂投入运行，现已有超过百余座。最近几年，中国各地掀起的垃圾焚烧厂建设热潮，引发广泛热议，而对于可能造成的二恶英环境公害，更是成为热议中的焦点。

中国的二恶英排放不仅缺乏全面的数据信息，而且缺乏典型的有说服力的可信数据。现有部分垃圾焚烧厂排放效果如何，也一直缺乏可靠数据的披露。2009年，中科院选择国内19家垃圾焚烧厂进行二恶英排放检测时发现，16%的厂家达不到中国垃圾焚烧标准，几乎70%的厂家达不到欧盟垃圾焚烧标准。其中，16个样本的二恶英排放达到中国环保部目前的标准，即不超过1.0ng-TEQ/m3，所占比率为84%，但也只有6个样本达到西方普遍采用的欧盟排放标准，即0.1ng-TEQ/m3，所占比率为31.6%。19个样本中的排放最高值为2.461。与之相较，已有大量研究证明大部分发达国家的市政垃圾焚烧厂都能达到0.1欧盟标准。

中国的垃圾焚烧污染物标准限值较发达国家更为宽松，在中国垃圾尚未实现分类收集的背景下，二次污染控制技术应该优先得到进一步发展。中国垃圾焚烧其它污染物排放的数据信息也一直缺乏更具公信力的数据。简单的烟气净化工艺组合，其它污染物排放指标很难达到欧盟垃圾焚烧标准（2000/76/EC）。

一直以来，我们对日本、欧美生活垃圾焚烧技术、二次污染控制措施及污染排放水平有较多的关注，对韩国的了解却很少。

2 首尔垃圾焚烧发展现状

目前，韩国首尔市有4座主要的垃圾焚烧厂，每天共焚烧处理2850吨生活垃圾。四家焚烧厂分处于城市的不同区域，每个垃圾焚烧厂都负责多个相邻行政区的垃圾焚烧。

在4个垃圾焚烧厂当中，只有一个同时对外发电和供热，其余3个垃圾焚烧厂只是供热。最先进的麻浦垃圾焚烧厂不发电仅对外供热，每天对外销售的热量为23.8万大卡。

在对首尔市的生活垃圾焚烧厂调查研究之后发现，韩国不仅拥有世界上先进的垃圾焚烧与烟气净化技术与装备制造业，同时也具备了向世界其它国家输出自主知识产权垃圾焚烧技术的能力。

韩国垃圾焚烧技术应用采用的作法是在引进、消化和吸收基础上，积极开发拥有自主知识产权的垃圾焚烧技术和各种烟气净化技术。国家产业政策对企业采用何种烟气净化工艺没有指导性意见，只是通过制订严苛的垃圾焚烧污染控制标准来保证垃圾焚烧烟气净化效果。

首尔较早的杨川（Yangchon）垃圾焚烧厂始建于1992年11月， 1996年2月正式投产使用。我国深圳市市政环卫综合处理厂，是国内第一座采用焚烧技术处理城市生活垃圾并利用其余热发电、供热的公益设施。中国的垃圾焚烧历史始于1985年，深圳市政府从日本引进技术及设备，建设了二台150t/t生活垃圾焚烧发电厂，并于1988年正式投产。

3 烟气排放污染控制指标对比分析

2014年7月1日，我国颁布并实施了新的《生活垃圾焚烧污染控制标准》（18485-2014）。表1 所示为中国、韩国、欧盟和韩国首尔市垃圾焚烧污染控制标准对比。

从表1中不难看出，韩国国家标准指标限值明显高于欧盟垃圾焚烧标准（2000/76/EC），而首尔地方标准指标限值大大低于欧盟标准。

中国国家标准限值除颗粒物与欧盟标准持平外，其它指标均低于欧盟标准。除CO排放指标限值优于首尔地方标准外，其它指标远远落后于韩国。

反观韩国首尔市地方标准，除CO和HCl指标限值比欧盟标准稍高以外，其它指标均优于欧盟标准。实际上，首尔市各项垃圾焚烧烟气排放指标限值远低于欧盟标准限值。首尔垃圾焚燒烟气排放指标之所以远低于欧盟标准，首先是建立在垃圾严格分类收集基础之上的。

4 首尔主要烟气净化工艺效果对比分析

韩国首尔的四座大型的生活垃圾焚烧厂，目前焚烧处理的生活垃圾都是经过认真分类收集过的。韩国生活垃圾分类十分严格，通常把生活垃圾分成8-9类进行收集。经过分类收集的入炉焚烧生活垃圾含水率只有16%左右，热值在2700～3000kcal/kg之间，这两个数值已经优于日本东京的20%～25%和2000～2400kcal/kg。

4.1 各厂垃圾焚烧烟气净化排放现值

首尔四座垃圾焚烧厂的工艺流程（注：均采自各个焚烧工厂对外展示的产品样本）大同小异，相同的是均采用半干法+袋式除尘+湿法+选择性催化脱硝（先前没有采用湿法的也都于近期增加了湿法工艺）对典型污染物进行脱除，不同的是各种组合净化单体设备数量和顺序有所差别。

（1）卢原（Nowon）垃圾焚烧厂

卢原生活垃圾焚烧厂于1997年建成投产，是首尔最早全面引进奥地利技术的垃圾焚烧厂。烟气净化工艺为半干法，配置了SCR脱硝反应装置，脱硝反应装置之前加装了以天然气为燃料的加热装置。二年前已经再次完成了技术改造。该厂经过了两次改造，第一次技术改造的主要内容是将电除尘器改为袋式除尘器，在袋式除尘器后加装湿式吸收塔，第二次则是改半干法烟气净化工艺为湿法烟气净化工艺。

① 焚烧炉 ② 布袋除尘器 ③文丘里管（半干法） ④湿式洗涤塔

⑤烟气再加热器 ⑥气-气换热器 ⑦SCR反应器 ⑧引风机 ⑨烟囱

图1卢原（Nowon）垃圾焚烧厂工艺流程图

从后续表2中可以看到，采用湿法处理工艺后，酸性气体排放指标大大低于欧盟标准。由于采用了SCR脱硝工艺，NOx排放指标仅有欧盟标准的1/10。

（2）江南（Gangnam ）垃圾焚烧厂

江南垃圾焚烧厂于1994年12月31日开始建设，直到2001年才建成投入使用，工厂处理能力为3×300t/d，采用炉排炉技术。近年来，由于韩国垃圾分类工作做得好，工厂处理能力明显过剩。这对北京市目前推进生活垃圾焚烧一味追求大规模也许是个警示：未来北京市垃圾焚烧处理规模的合理确定与未来北京市生活垃圾分类收集工作应进行统筹，合理规划。

①焚烧炉 ②SNCR脱硝 ③调温塔 ④湿式洗涤塔 ⑤布袋除尘器

⑥烟气再加热器 ⑦气-气换热器 ⑧SCR反应器 ⑨引风机 ⑩烟囱

图2 江南（Gangnam）垃圾焚烧厂工艺流程图

江南垃圾焚烧厂烟气净化工艺采用了SNCR +调温塔+半干式洗涤塔+袋式除尘器+SCR工艺。

（3）杨川（Yangchon）垃圾焚烧厂

①焚烧炉 ②调温塔 ③湿式洗涤塔 ④布袋除尘器

⑤烟气再加热器 ⑥气-气换热器 ⑦SCR反应器 ⑧引风机 ⑨烟囱

图3 杨川（Yangchon）垃圾焚烧厂工艺流程图

该厂于1992年12月开始建设，1996年5月投入运营，采用西格斯炉排技术。处理能力为2×200t/d，配置汽轮机发电系统。配置蒸汽发电系统的垃圾焚烧在韩国很少见。因为韩国是一个资源极为缺乏的国家，发电厂一般采用天然气或柴油作燃料，垃圾焚烧厂紧挨发电厂建设，经济环境效益十分显著。

该厂烟气净化工艺除未应用SNCR工艺技术外，其它则沿用了江南垃圾焚烧厂的烟气净化工艺，即调温塔+半干式洗涤塔+袋式除尘器+SCR工艺+引风机。

（4）麻浦（MAPO）垃圾焚烧厂

2007年，麻浦垃圾焚烧厂建成时，在垃圾焚烧炉炉体结构方面又做了较为重大的改进。为了进一步降低炉渣热灼减率，炉体采用炉排炉+回转窑型，即在炉排炉尾段又增加了一段回转窑，让没有充分燃烧完全的炉渣在回转窑段继续充分燃烧，部分烟气循环至二燃室进行二次供风燃烧。

麻浦生活垃圾焚烧厂烟气净化工艺也是目前世界上其它发达国家所少有的。烟气净化系统工艺组合为：SNCR脱硝+调温塔+半干式洗涤塔+消石灰喷射装置+活性炭喷射装置+一级袋式除尘器+烟气再加热器+SCR脱硝反应器+引风机。

① 炉排炉 ②回转窑③SNCR ④调温塔 ⑤SDA塔 ⑥一级布袋除尘器

⑦加热器 ⑧SCR反应器 ⑨G-G换热器 ⑩二级布袋除尘器

图4 麻浦（MAPO）生活垃圾焚烧厂工艺流程图

4.2 首尔垃圾焚烧烟气净化排放对比分析

表2列出了首尔市四座垃圾焚烧厂烟气净化后排放实测值。首尔四座垃圾焚烧厂污染物排放浓度低的主要原因如下：

（a）从颗粒物排放效果来看，麻浦焚烧厂浓度最高，虽然该厂采用了二级布袋除尘，几乎是其它三个厂子的2～6倍。主要原因只能是其它三个焚烧厂均采取了湿法洗涤塔，而麻浦却没有。

（b）从垃圾焚烧效果看，建设水平最高的麻浦垃圾焚烧厂燃烧效果最好，CO甚至未检出。主要措施是在炉排后增加了一段回转窑，同时增加了炉内烟气再循环，使得垃圾焚烧燃烧最为充分。

（c）SOx和HCl酸性气体的去除效果，麻浦最差的原因恰恰是因为没有采用湿法洗涤塔进行脱酸，进一步说明了湿法对颗粒物和酸性气体去除具有一定的作用。

（d）NOx的排放指标也相当低，不仅远远低于欧盟标准，而且远低于首尔地方标准，主要原因主要是采用了低温SCR脱硝技术。而采用SNCR+SCR联合脱硝技术的麻浦焚烧厂和江南焚烧厂，NOx排放指标反而不及未采取联合脱硝的另外两个焚烧厂。究其原因，SNCR+SCR联合脱硝的优点在于能够控制NH3-逃逸率，因为NH3也是污染物。

（e）麻浦焚烧厂的二恶英排放值最低，主要原因是炉排+回转窑促进了二恶英类的分解，二级布袋除尘也起到了将再次合成的二恶英进一步滤除的功能，进而说明了采取的二个措施是十分有效的。

5 结论

透过韩国垃圾焚烧烟气净化工艺演化的历史和对现行垃圾焚烧烟气净化技术发展现状与工艺流程的对比分析，与中国现期进行有限的对比，对正确认识中国现有生活垃圾焚烧烟气净化工艺的存在的不足以及未来如何更好地发展，不难得出如下结论：

（a）韩国垃圾严格分类进行收集的做法和垃圾焚烧污染物排放情况表明：垃圾焚烧分类收集对于控制垃圾焚烧污染排放有十分重要的意义，值得中国对垃圾焚烧前端—即垃圾收集环节的重视。在不断地改进和完善我国的垃圾焚烧烟气净化工艺的同时，做好对垃圾产生者的有效引领和管理，进一步做好垃圾分类收集工作，是降低垃圾焚烧污染物排放的最有效途径。

（b）垃圾焚烧发电不是垃圾焚烧的唯一能源回收方式。垃圾焚烧比邻热电厂兴建，政府负责垃圾焚烧余热回收产品（低温低压蒸汽）销售给相邻热电厂，是最大效率回收垃圾中所蕴含热能的方式。推进体制改革，结束电力行业垄断、打破行业间的壁垒，也是提高垃圾资源化利用率的一个重要手段。

（c）应从政策层面上，鼓励和推广我国现有和新建的垃圾焚烧厂烟气净化工艺逐步由干法、半干法向半干法+濕法过渡。因为干法、半干法工艺只依靠喷消石灰去除酸性气体和利用布袋除尘器滤除二恶英，不仅难以满足SOx和HCl排放新国标，更难以满足新国标对颗粒物排放要求，而且该工艺对NOx的去除未采取任何措施。

（d）垃圾焚烧烟气净化循环流化床（CFB）技术，由于难以满足新标准对颗粒物排放要求，如果不在布袋除尘器后增加湿法洗涤塔，不仅颗粒物指标难以达标，酸性气体去除也无法满足新国标的要求。

（e） 目前，垃圾焚烧烟气净化旋转喷雾半干法（SDA）技术正在逐步成为我国垃圾焚烧烟气净化的主流技术，但随着新国标的实施和后续的进一步修订，SDA技术应该与湿法洗涤塔相结合，逐步与韩国、日本及欧洲各国的垃圾焚烧烟气净化技术并轨。

（f） 现阶段垃圾焚烧烟气净化工艺仅应用SNCR脱硝技术，通过改进技术装备、加强运行管理，NOx的排放指标也许能够满足现行新国标，但须监控NH3-逃逸率。从长远发展看，新上马的垃圾焚烧厂在工艺设计时，应考虑终极进行SNCR-SCR联合脱硝，即在袋除和引风机之间预留SCR技术运用的空间。

（g）二恶英的成因有很多，韩国在炉子型式上做了有益的尝试，比如麻浦焚烧厂通过在炉排炉段后增加一段回转窑，来促进其分解，同时也减少CO气体的产生。增加湿式洗涤塔、采用二级布袋除尘，对二恶英的去除效果也是十分明显的，首尔四个焚烧厂的实践证明了这一点。在我国目前垃圾分类收集未能有效实施以前，通过改进炉型、增加湿式洗涤塔、采用二级布袋除尘，也许是目前对去除二恶英类唯一能采取的有效措施。

参考文献：

[1]白良成 <<生活垃圾焚烧处理工程技术》 中国建筑工业出版社2009年7月第一版.

[2]（日）废弃物学会编<《废弃物手册》科学出版社，2004年9月第一版.

[3]志恒，政信《废弃物焚烧技术》2版 平成10年出版.

[4]曹作忠，王玲玲主编《生活垃圾处理处置》北京艺术与科学电子出版社2014年10月第1版.