生活垃圾焚烧发电厂全工艺烟气净化处理系统探究

李发强

（六安三峰环保发电有限公司，安徽 六安 237000）

引言

在生活垃圾焚烧发电厂运行过程中，烟气净化处理系统的重要性不容小觑。垃圾焚烧过程中会产生包括硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、重金属和二恶英在内的多种有害气体和颗粒，这些物质若未经适当处理直接排放至大气中，将对环境和公众健康构成重大威胁。因此，配备高效的烟气净化系统对于确保工厂排放达到严格的环境保护标准至关重要。该系统通过有效移除或中和有害成分，确保将垃圾焚烧过程对环境和周边社区的影响降至最低，其在实现能源生产与废物减量的需求，以及保持环境保护与公共卫生之间的平衡发挥着关键作用。

1 生活垃圾焚烧发电厂全工艺烟气净化处理系统的构成

1.1 生活垃圾焚烧发电厂全工艺烟气净化处理系统概述

生活垃圾焚烧发电厂的全工艺烟气净化处理系统是一套既全面又精密的系统，其主要目的是减轻垃圾焚烧对环境的影响，这个系统分为多个阶段，每个阶段专门针对在垃圾燃烧过程中释放的特定污染物进行处理。在整个流程的初始阶段，系统首先进行预处理，这一阶段的主要任务是去除烟气中的大颗粒物和异物，并对烟气进行冷却，以便于后续处理过程的顺利进行。完成预处理后，便进入初级处理阶段。在这一阶段，系统着重去除硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）等酸性气体和重金属，这些污染物对环境和人类健康的影响是显而易见的。接下来是二级处理系统，其目的是进一步降低污染物的浓度，这一阶段特别关注于降低二恶英和呋喃的含量、去除挥发性有机化合物（VOCs）以及吸附汞，这对于确保排放达到环境标准的安全限值非常关键。最后一个阶段是终极处理系统，在这一阶段，系统将过滤和去除剩余的任何颗粒物，以确保排放气体符合严格的空气质量标准。同时，该系统还包括监测和控制机制，用以持续评估处理流程的效果，并确保排放符合所有规定的标准。通过这些精心设计的阶段，全工艺烟气净化处理系统在将生活垃圾焚烧转化为一种环境友好型的垃圾管理和能源生产方法方面起着至关重要的作用。

1.2 组成部分及功能

1.2.1 预处理系统

在垃圾焚烧发电厂中，预处理系统在烟气净化的初步阶段扮演着关键角色，该系统设计精密，旨在实现两大核心目标：一是去除烟气中的大颗粒物和异物，二是对烟气进行冷却处理，这两个步骤对于提升后续处理阶段的效率和效果具有至关重要的作用。

1.2.1.1 去除大颗粒和异物

预处理系统的首要任务是从烟气中移除大颗粒和异物，这一步骤对于保护后续净化阶段所用设备免受磨损和损害极为关键。此外，去除大颗粒还能显著提高整个净化过程的效率，这通常通过一系列机械和物理过程来实现，比如使用旋风分离器和静电除尘器等设备，这些设备通过产生离心力或静电荷，将固态颗粒从气流中有效分离。这种分离不仅保护了设备，也确保了后续净化过程能以最高效率运行。

1.2.1.2 冷却烟气

预处理系统的另一个关键功能是冷却烟气，从焚烧室排出的烟气温度极高，这对后续处理过程构成了挑战。因此，需要通过冷却将烟气温度降低到适合后续化学处理的水平，这一过程还有助于凝结一些有害化合物，使其更易于去除。系统通常采用热交换器或冷却塔来实现烟气的冷却，使热烟气将其热量传递给冷却介质（通常是水）。这不仅为烟气的进一步处理做好了准备，而且通过热量回收，可以提高整个工厂的能源效率[1]。

1.2.2 初级处理系统

生活垃圾焚烧发电厂的初级处理系统对于降低垃圾处理对环境的负面影响发挥着重要作用。此处理阶段特别关注去除酸性气体、氮氧化物（NOx）以及重金属，这些均为垃圾焚烧过程中产生的常见且有害的物质。

1.2.2.1 去除酸性气体（SOx）

在焚烧含硫废物时会生成硫氧化物（SOx），尤其是二氧化硫（SO2），这些气体会引发酸雨，对人体健康造成威胁，同时对建筑物和文化古迹产生腐蚀影响。为缓解这些不良后果，一般采用烟气脱硫（FGD）装置，该装置通过洗涤过程，让烟气与水和石灰石或其他吸收剂混合，使硫氧化物与吸收剂发生反应，形成无害的盐类或石膏，这些产物可以安全处理或用于建筑领域[2]。

1.2.2.2 去除氮氧化物（NOx）

废物在高温焚烧时会产生氮氧化物，主要包括二氧化氮（NO2）和一氧化氮（NO），这些气体对于形成烟雾、酸雨和人类呼吸系统疾病有显著贡献。去除NOx的常见方法包括选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）。在SCR过程中，烟气流过催化剂床，使NOx与氨或尿素发生反应，转化为氮气和水。而SNCR则是将氨或尿素直接注入高温的燃烧室，与NOx发生反应，生成氮气和水。

1.2.2.3 去除重金属

在焚烧过程中，汞、铅、镉等重金属可能会挥发，这些重金属极其有害，能在环境中累积，对人类健康和生态系统构成严重威胁。去除这些重金属的方法包括活性炭注入、使用织物过滤器和湿式洗涤器等。活性炭吸附汞特别有效，织物过滤器能捕获含其他重金属的颗粒物，湿式洗涤器则通过液体溶液捕获这些重金属。

1.2.3 二级处理系统

生活垃圾焚烧发电厂的二级处理系统是进一步提升净化过程精细化水平的关键环节，主要聚焦于降低二噁英和呋喃的含量、去除挥发性有机化合物（VOC）、吸附汞以及中和酸性气体，这些过程对于确保排放烟气满足严格的环境标准极为重要。

1.2.3.1 减少二噁英和呋喃

二噁英和呋喃是在废物焚烧过程中生成的高度毒性化合物，为了尽可能减少二噁英和呋喃，二级处理系统采纳了诸如活性炭注入等先进技术，可有效吸附这些有害化合物[3]。此外，安装高效的织物过滤器或静电除尘器能够帮助捕集这些毒素，一些系统还运用了后燃技术，即重新加热废气以分解二噁英和呋喃。

1.2.3.2 去除挥发性有机化合物（VOCs）

VOCs包括众多可能导致健康问题和促成烟雾的化学物质。系统一般都是使用再生热氧化器或催化氧化器去除VOCs，这些设备将烟气加热至高温，分解挥发性有机化合物为二氧化碳和水。

1.2.3.3 吸附汞

汞作为一种有毒的元素，在废物焚烧过程中可能会被释放。二级处理系统通常采用活性炭床来捕获烟气中的汞，这对于防止汞排放入大气至关重要。

1.2.3.4 中和酸性气体

在处理流程的最后阶段，会将二氧化硫和氯化氢等残余酸性气体进行中和，这通常通过湿法洗涤等技术实现，其中烟气通过一种通常呈碱性的溶液进行吸收和中和。这一过程不仅去除了有害气体，而且有助于维持排放物中pH值的平衡。

1.2.4 终级处理系统

生活垃圾焚烧发电厂的最终处理系统是确保排放达到最优净化水平并符合排放标准的关键所在，该阶段的核心工作涉及过滤和清除烟气中残留的颗粒物、实行精确的监测和控制机制，以及严格遵守排放标准。

1.2.4.1 过滤和清除残留颗粒物

虽然烟气已经经过多个处理阶段，但仍然存在一定量的颗粒物。为此，最终处理系统运用了如织物过滤器或高效颗粒空气（HEPA）过滤器等先进过滤技术，以捕捉这些微小颗粒[4]。这些过滤器在拦截极细小颗粒物方面极为有效，大大减少了向大气中排放的污染物。

1.2.4.2 监测和控制机制

持续的监测和精准控制对于确保焚烧厂高效运行至关重要，最终处理系统配备了先进的监测设备，可测量烟气中各类污染物的浓度。基于这些数据，相关人员可以实时调整工厂的运行情况，以保障最佳效能并满足环境法规要求。同时，控制系统对烟气的流量和温度进行调节，以提高过滤效率。

1.2.4.3 排放标准的合规性

最终处理系统的主要目标是确保工厂排放物符合或超越当地和国际环境标准，通过结合先进的过滤技术、持续监测以及精准控制，该系统确保将颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和重金属等污染物的排放量控制在规定标准之内。这种合规性不仅是遵守法律的必要条件，也体现了企业对环境保护和公共健康的深刻承诺。

2 效益分析及改进方向

2.1 烟气处理系统的效益分析

生活垃圾焚烧发电厂全工艺烟气净化处理系统的成功运行，展示了环保技术的进步和对可持续发展的坚定承诺，此系统在减轻焚烧废物对环境的影响、确保排放达到严格监管标准以及改善空气质量方面起着至关重要的作用。首先，全工艺烟气净化处理系统集成了多种高级技术来移除污染物，包括用于去除颗粒物的静电除尘器及织物过滤器、用于处理酸性气体的湿式和干式洗涤器、用于处理氮氧化物的选择性催化还原和非催化还原系统，以及用于去除汞和二恶英的活性炭喷射技术，这些综合技术的应用大幅降低了二氧化硫、氮氧化物、颗粒物和重金属等有害物质的排放量。其次，全工艺烟气净化处理系统强化了生活垃圾焚烧发电厂的合规性。许多国家制定了减少垃圾焚烧引起的空气污染物的目标，烟气处理系统的设计目的是满足或超过这些法规限制，显示了选择这一系统的企业对环境保护和公众健康的深刻承诺。再次，全工艺烟气净化处理系统通过有效去除烟气中的有害物质，保护了环境和公众健康，从而实现了生态效益和社会效益的最大化。其减少了酸雨、空气污染等相关健康问题和生态破坏的风险，此外，全工艺烟气净化处理系统还体现了向可持续废物管理的转变态势，凸显了能源行业在环境管理中的重要角色[5]。总体来说，垃圾焚烧厂烟气处理系统的成功实施标志着环保领域的一个重要进步，其不仅提高了生活垃圾焚烧发电厂的运行效率，还促进了经济社会与生态社会的协调发展。

2.2 经验教训及改进方向

生活垃圾焚烧发电厂在构建全工艺烟气净化处理系统的过程中积累了宝贵的经验教训，并突显了持续改善工作的重要性，这些教训对于未来废物管理和环境保护的战略规划及技术发展具有重要指导意义。（1）随着全球日益加强排放标准的规范化建设，垃圾焚烧厂需不断升级处理系统以符合新要求，这要求系统设计具有足够的灵活性，以适应未来技术的发展和监管变化。（2）各种技术如洗涤器、过滤器和催化转换器的整合被证明是极为关键的。重点不仅在于单个技术，更在于如何高效地整合和管理这些技术，持续研发为我们带来了更加高效、成本效益显著且可靠的定制化解决方案。（3）数据收集和分析的重要性日益凸显。通过监控排放和操作参数，相关人员可以为优化过程、减少排放和提高整体效率提供洞见，基于数据的决策对识别改进领域和及时实施干预措施至关重要。（4）与公众、政府部门和环保组织等利益相关者的积极互动至关重要，向这些群体传授先进烟气处理技术的益处并透明化处理问题，有助于获得社会支持，推动更深层次的改进。总之，构建全工艺烟气净化处理系统强调了适应性、技术创新、数据驱动决策以及与利益相关者互动的重要性，这些都是持续改进废物焚烧工作的重要内容。

3 结语

综上所述，生活垃圾焚烧发电厂安装的全工艺烟气净化处理系统，融合了一系列降低环境影响的综合措施，该系统从预处理开始，移除较大颗粒并冷却烟气，继而进行初级处理，专注于去除酸性气体、氮氧化物和重金属。二级处理进一步降低二恶英、呋喃的含量，去除挥发性有机化合物，并吸附汞，同时对酸性气体进行中和。在最终处理阶段，系统采用高级过滤技术捕获残余颗粒，并通过严格的监控和控制手段确保符合排放标准。多阶段的处理过程有效降低了有害污染物向大气的排放，保护了公共健康和生态环境。

展望未来，烟气处理领域的趋势和创新将重点将放在提高效率、降低成本和增强环境保护效果上。技术进步可能包括更高效的过滤材料、先进催化转换器和创新的洗涤技术的开发。同时，预计未来将利用人工智能和机器学习进行实时监控并优化处理过程。另外，随着对气候变化问题关注的增加，碳捕获和封存（CCS）技术的应用也将成为重点。在环境法规日趋严格的背景下，这些创新技术将在优化发电厂废物管理和烟气处理的过程中发挥关键作用。