垃圾焚烧烟气超低排放改造技术探讨

毛中建

（厦门佰瑞福环保科技有限公司，福建 厦门361000）

1 引言

当前随着社会经济的发展和工业化的进步，人们的生活质量得到了极大的提升，由此也带来了大量的生产、生活垃圾。而由此相关的焚烧处理也造成了极为严重的大气污染现象。为了贯彻中国节能减排、保护环境的基本国策，实施超低排放成为当前垃圾焚烧行业发展的主要方向，因此对烟气超低排放改造技术进行探索是十分必要的。

2 垃圾焚烧烟气处理技术

2.1 垃圾焚烧发电厂烟气特点

在垃圾焚烧发电厂排放的烟气中主要含有氮气、二氧化碳、氧气以及水蒸气等无害物质，约占烟气总容积的99%。但是由于垃圾成分在焚烧时具有不可控性以及燃烧过程的多变性，所以垃圾焚烧产生的烟气中含有1%的有害污染物质。相比于燃煤烟气来说，垃圾焚烧产生的烟气具有自身的特点，如烟气含湿量较大，高达20%～30%；烟气中含有害有毒成分，而且还包含了很多微量重金属；烟气成分相对复杂，具有NOx、SO2、HCL、HF等酸性气体；烟气中还包括有二噁英、呋喃等致癌物质成分；烟气粉尘的粒径较细、具有高黏度和强磨琢性以及冲击性等特性。因此根据垃圾焚烧所产生的烟气特点，对其处理需要更为先进有效的方法和措施[1]。

2.2 垃圾焚烧发电厂烟气处理技术类型

当前垃圾焚烧发电厂对其烟气处理的依据是中国的GB 18485—2014《生活垃圾焚烧污染物控制标准》，主要对烟气中存在酸性污染物质以及重金属、飞灰粉尘、二噁英等有机污染物采取相应的控制措施。

所以垃圾焚烧发电厂在处理垃圾烟气时，通常会采用两个主要步骤：①将烟气中存在的酸性污染物进行脱除，主要的工艺方法有干法、半干法、湿法等，这些酸性气体脱除方法利弊不同，各有优劣，必须要根据垃圾焚烧发电厂的实际情况以及各种因素条件，综合考虑后才能够确定使用哪一种工艺手段；②将烟气中的粉尘进行脱除，最主要的应用方法是利用布袋除尘器，这种工艺方法也是当前最为有效的手段，被垃圾焚烧发电厂广泛应用。

2.2.1 脱酸处理技术

现阶段，人们对日常产生的生活垃圾进行焚烧发电采用的处理技术以脱酸为主，主要的工艺方法是半干法、湿法以及半干法结合湿法脱酸。其中半干法工艺技术具有干法和湿法两种工艺的优势，由于氢氧化钙的活性会随着环境中的相对湿度增加而增加，因此保持脱酸塔中的相对湿度有利于脱酸效率的提高。但半干法脱酸工艺与干法脱酸技术相比，在脱酸效率上半干法略胜一筹。而与湿法脱酸工艺相比，半干法具有消耗能源少、投资需求少、脱酸设备简单、无脱酸废水等优势，所以在垃圾焚烧发电厂脱酸工艺中主要以半干法为主要技术手段。其中半干法脱酸工艺最常用的方法为旋转喷雾半干法、循环悬浮式半干法，这两种技术可以使烟气在处理后具有超低排放标准，尽可能降低烟气中的有害污染物含量，同时相比干法、湿法工艺，其具有投资成本低、自身对环境的影响程度小等优点。

2.2.2 脱硝处理工艺

在垃圾焚烧发电厂的烟气处理系统中，脱硝处理主要针对氮氧化物，一般采用选择性非催化还原方法以及选择性催化还原两种，当前在中国国内的垃圾焚烧发电厂中应用选择性非催化还原工艺较多，只需将炉膛温度控制在850～950℃即可，脱硝效率最低达30%、最高为60%，但是选择性非催化还原工艺也具有锅炉易发生结垢、水冷壁易腐蚀等弊端。与选择性非催化还原工艺相比，选择性催化还原的脱硝效率更高，可以达到80%左右，因此在垃圾焚烧发电厂中将低温选择性催化还原反应器布置在脱酸以及布袋除尘工艺之后，可以有效提高脱硝效率。但要注意此时烟气温度必须高于酸性气体露点温度15℃左右，运行温度要控制在150～180℃，才能够有效保障脱硝效果。除此之外也有部分垃圾焚烧发电厂采用两种脱硝工艺相结合的方式，虽然脱硝效率极高，但也会因烟气中的重金属和粉尘造成催化剂性能失效，实际的脱硝效果并不好。

3 垃圾焚烧脱酸工艺分析

垃圾焚烧脱酸工艺按照治理原材料的加入状态以及副产物的状态来分，主要有干法、湿法和半干法三种。其中干法即在脱酸过程中所加入的原材料和副产物都是干态物质，在垃圾焚烧中最常见的干法脱酸原材料为熟石灰粉，其副产物是部分与烟气中所含有的HF、HCL、SO2等酸性气体发生反应后所产生的干态消石灰混合物；湿法即在脱酸过程中所利用的原材料和副产物都是湿态物质，比如在垃圾焚烧中治理烟气采用湿法脱酸就会利用湿态的石灰石浆液，产生的副产物是含有大量亚硫酸钙成份的湿态浆液；半干法即在烟气治理中使用的脱酸原材料为水溶液或者是浆液，而副产物是干态物质，比如在垃圾焚烧烟气治理过程中使用湿态的消石灰浆液进行脱酸，得到的副产物即为与干法脱酸形成的副产物一致，都为与烟气中含有的HF、HCL、SO2酸性气体反应之后形成的干态消石灰混合物。

4 垃圾焚烧超低排放改造存在的局限性

当前中国的垃圾焚烧发电厂烟气净化排放工艺主要是应用半干法脱硫工艺、活性炭喷射、布袋除尘等流程技术，而且根据烟气中的氮氧化物的排放现状采用选择性非催化剂还原脱硝技术，从而保障垃圾焚烧发电厂的烟气排放符合国家规定的相关标准。但是现阶段中国垃圾焚烧超低排放改造仍存在较大的局限性，比如应用湿法脱酸工艺主要是通过碱性溶液吸收酸性气态污染物，如SO2、HCL等，并且脱酸效率较高，但湿法脱酸工艺会产生大量的废水，在垃圾焚烧发电厂中配备相应的废水处理设施设备，会导致脱酸工艺占用厂地面积大、运行成本高、腐蚀、结垢、阻塞作用性强等问题；由于垃圾焚烧过程中烟气中含有的粉尘量较大，而且烟灰的黏度很高，如果将催化剂布置在省煤器之后长时间运行会引发系统堵塞等问题。另外因为垃圾焚烧所产生的烟气中氯化氢以及硫氧化物会降低催化剂的活性，所以选择性催化还原装置会布置在脱酸和除尘系统之后，采用低温型催化剂，所以在实际的改造中烟气湿度会对催化剂的活性产生极大的影响，不利于整个净化系统的运行。此外在垃圾焚烧发电厂超低烟气排放改造技术中，为了保障和维持催化剂的活性，要在超过200℃的环境中开展催化反应，为了防止二噁英等有害物质的合成，需将温度进行不断下调，可一旦将温度降低至300℃以下，就会生成氯化铵，催化剂会因此而出现中毒现象，影响系统运行以及烟气净化效果。由此当前中国的垃圾焚烧发电厂在超低烟气改造过程中存在一定的局限性，需要不断创新脱硫、脱酸以及除尘技术，充分提高烟气净化效果。

针对以上现状，垃圾焚烧烟气净化系统在半干法脱酸的主流工艺的基础上，高温脱硝和高温除尘一体化技术也逐渐得到了应用，为解决湿法脱酸和低温催化脱硝的局限性提供了一个可供选择的技术路线。

5 结论

综上所述，随着当前中国对环保的要求以及烟气的排放标准越来越高，垃圾焚烧发电厂实施超低烟气排放改造仍需要进一步展开探讨和技术创新。在未来的研究中需要探讨如何从源头上完善垃圾分类、如何提高半干法脱酸工艺效率、如何降解二噁英以及降低催化剂使用成本等，以实现对超低烟气排放改造技术的应用。