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生活垃圾焚烧厂烟气脱硝脱酸案例分析

       根据《中国城乡建设统计年鉴2016年》的数据,目前我国运行的生活垃圾焚烧厂已达249座,处理能力超过25万t/d,年处理量达到7378.44万t,焚烧占无害化处理总量已经上升到37.59%。随着容量的持续增长和市场的不断成熟,社会对焚烧厂整体运营水平也提出了更高的要求.其中垃圾焚烧烟气脱硝与烟气脱酸是生活垃圾焚烧厂运营最重要的环节之一,NOx、HC1与SO,这3个参数也是焚烧厂排放日常监测的重要数据。尤其2014年7月,生活垃圾焚烧迎来新国标《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB18485—2014)发布实施,修订后的新标准对生活垃圾焚烧厂二氧化硫、氮氧化物、氯化氢等污染物排放限值大幅收紧。为了探究新标发布后焚烧厂烟气排放状况,对国内某新运营生活垃圾焚烧厂在调试和运营期间进行了跟踪检测,本文将主要对日常监测的NOx与HC1与SO,这3个重要气体污染物排放数据进行分析,评估排放效果与脱除效率。

1材料与方法

1.1焚烧厂基本情况介绍

       本次测试的焚烧厂日处理规模2000t/d(50Ot/dx4),烟气净化工艺采用“SNCR+半干法(旋转喷雾反应塔)+干法(碳酸氢钠)+活性炭喷射+袋式除尘器十烟气再加热+SCR”,但是在调试和运行初期阶段,SCR脱硝工艺并未入投用。焚烧厂在1—5月期间主要处于调试运营阶段.5月下半月开始进入正式运营阶段,数据采集和监测截止8月。

1.2检测方法

1.2.1测试方案

       为了测试各不同技术对烟气中的酸性气体及氮氧化物的单独脱除效果,理论上应控制其他参数不变,通过测试其中一个参数的变化来寻找其独立效果。但在实际工程运行中,该项工作无法单独进行,因此本次测试通过以下方式来实施:

       其一,采集烟气在线分析仪CEMS中记录下来的数据,选取合适的采集间隔时间,以保证合适的数据量又能反映实际运行情况。在工程运行日志的基础上.选取能反映烟气净化技术应用效果且运行稳定的时间区间。本部分数据是选取以5天为一个时段,数据间隔为15min。

       其二,利用辅助测试烟气分析仪Testo340采集布袋除尘器烟气出口及烟囱处的烟气数据,与在线分析仪数据作对比分析,结果显示基本一致。

       其三。跟踪项目生产指标统计日报,表中有用于烟气净化的药剂(如消石灰、碳酸氢钠、氨水等)的日常使用量,判断运行工况的稳定性。

1.2.2测试仪器

       该焚烧厂在省煤器出口和烟囱处均安装有烟气在线分析仪CEMS。可在线测量烟气温度、流量、HC1、SO,、NH、NOx、烟尘量等,测量显示数据已按照标况下l1%含氧量换算。但位于省煤器出口的CEMS由于处于原始烟气环境较为恶劣,除了调试初期数据显示正常,后期测试显示的SO2、NOx数据并不准确,HCI可以作为基本趋势参考可用。

       烟气分析仪Testo340属于便携式检测仪,它有一个可伸缩、最长可达lm的金属细杆.杆头部装有探头。它标配O传感器,并配有CO、NO以及s0传感器,该仪器为辅助测试仪器。

2结果与分析

2.1NOx

       焚烧厂在炉内3T控制NOx产生的基础上,脱除NOx技术为SNCR(采用炉内喷氨水)+SCR,同时加上烟气再循环技术,但数据采集时间段内SCR技术还未投入使用。本次分析的数据时间段分别是相对稳定阶段的调试期4月份和运营期8月份。

       在4月225日和8月7—11日2个时间段的NOx变化趋势如图1所示。NOx浓度最大值、平均值、最小值情况具体数据情况参照表1所示。在4月份时间段处于调试期.NOx整体波动较大,但整体均值为165.96mg,/m3.要优于GB18485—2014规定的日均限值250mg/m3。在8月份运营阶段,烟囱出I:1NOx排放均值只有101.39mg/m.经过“SNCR+烟气再循环”技术处理后甚至完全优于欧盟2000标准,能将NOx排放浓度控制在100mg/m3左右。在上述两个数据时间段内,生活垃圾焚烧后NOx产生的原始浓度未能直接检测,但调试初期,SNCR、SCR、和烟气再循环系统都未投运情况下.CEMS从省煤器出口测试的NOx初始浓度的均值是289.52mg/m。

       由于原始垃圾在短时间内成分不会有较大变动,因此计算“SNCR+烟气再循环”脱销效率时候,这里预估原始浓度为289.52mg/In。因此计算焚烧厂运营期间在未投入SCR情况下,NOx的脱除效率如下:

1

2.2HCl

       焚烧厂脱除HCI主要工艺是“半干法(喷石灰浆)+干法(喷NaHCO)”,烟气排放设计标准遵循欧盟2000,当HC1浓度超过lOmg/m,增加脱酸药剂投入量,且优先加投石灰浆溶液。

       HC1排放数值取值时间段与NOx一样.都是在4月20—25日和8月7—11日2个时间段。HC1变化趋势如图2所示。HC1浓度最大值、平均值、最小值情况具体数据情况见表2。在4月份时间段虽处于调试期,HC1排放值整体波动也不大,5天均值仅为6.06rag/m3,远优于GB18485—2014规定的50mg/m日均限值,也要优于欧盟2000标准规定的10mg,/IT/日均限值。在8月份运营稳定阶段.烟囱出口HC1排放均值更是只有1.Olmg/in.经过“干法+半干法”工艺技术处理后也完全优于欧盟2000标准,处理效果非常好。

       在上述两个数据时间段内.位于省煤器出口CEMS测试数据显示原始浓度均值分别是379.52mg/m3和345.26mg/m3.现场运行人员告知这部分检测数据不是很准确,总体偏低。在调试初期,省煤器出口CEMS正常时候测试的HC1初始浓度均值是670.78mg/m3,和设计值也较为接近。因此在原始垃圾短时间内成分不会有较大变动基础上,计算“半干法+干法”去除HC1效率时.这里预估原始浓度为670.78mg/m3。HC1在正常运营阶段的脱除效率如下:2

2.3SO2

       作为垃圾焚烧后产生的另一主要酸性气体,焚烧厂脱除SO2,的工艺与HC1一样,主要依靠“半干法(喷石灰浆)+干法(喷NaHCO)”。按照欧盟2000标准,当SO2,浓度超过50mg/m3,增加脱酸药剂投入量,且优先加投石灰浆溶液。

       SO2,排放数据取值时间段也与NOx一样,在4月20—25日和8月7一l1日2个时间段。SO2变化趋势如图3所示,SO2浓度最大值、平均值、最小值情况具体数据情况参照表3所示。在4月份时间段处于调试期,有极少数时刻瞬时排放值较大,但整体波动也不是很大,排放均值仅为6.94mg/m3。,也远优于GB1848—2014规定的80mg/m3日均限值,和远优于欧盟2000标准规定的50mg/m3日均限值。在8月份运营稳定阶段。烟囱出口SO2排放均值只有2.07mg/m3,经过“干法+半干法”工艺技术处理后完全优于欧盟2000标准,SO2处理也取得了非常好效果。3

       测试数据显示原始浓度均值分别是48.63mg/m3和36.88mg/m3和HC1测试值一样,相比实际值也是偏低。在调试初期,省煤器出口CEMS正常时候测试的sO,初始浓度均值是115.7mg/m3。因此在原始垃圾短时间内成分不会有较大变动基础上,计算“半干法+干法”去除SO2效率时,这里预估原始浓度为115.7mg/m3。SO2在正常运营阶段的脱除效率如下:4

3研究结论

       目前,垃圾焚烧厂落地难的“邻避”困境依然存在,因此运营焚烧厂的二次污染物高标准控制排放显得尤为重要。从本文跟踪的焚烧厂运营情况来看.主要的气体污染物NOx、HC1和SO,的排放浓度控制的效果非常好,不仅要远优于新标GB18485—2014规定的排放限值,也要明显优于欧盟2000标准设定的排放限值。

       (1)基于“SNCR+烟气再循环”工艺,将NOx的排放值控制在100mg/m3左右,平均去除效率可达64.98%,能将NOx污染物的排放控制在一个比较高的水平。

       (2)利用“半干法(喷石灰浆)+干法(喷NaHCO)”脱酸工艺。HC1和SO2,排放的平均浓度控制在1.01mg/m3和2.07mg/m3,去除效率分别达到了99.85%和98.26%,取得了非常好的控制效果。

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