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垃圾焚烧发电厂烟气净化工艺探讨

1引言

       随着我国城市化进程的加快,人民生活水平不断提高,垃圾产生量也逐年递增。为避免环境污染,对垃圾进行综合治理,合理利用,已是刻不容缓的重要课题。垃圾焚烧是目前发达国家普遍推行的一种垃圾处理方式,可以有效分解垃圾中的有毒有害物质,杀灭各种病原体,焚烧后形成的固体残渣减量可达80%以上,占地少,方便填埋,还能产生电能进行再利用,可以说垃圾焚烧真正实现了垃圾处理的减量化、资源化、无害化。

       垃圾焚烧烟气中的污染物可分为颗粒物(粉尘)、酸性气体(SOx、NOx、HCl、HF等)、重金属(Hg、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、Mn、Sb、Cd、Se等)和有机剧毒污染物(二噁英、呋喃等)四大类。为防止垃圾焚烧处理过程中对环境产生的二次污染,必须采取严格措施,利用烟气净化系统对焚烧产生的烟气进行处理,达到达标排放的目的。

       本文以刚建成投产的成都市某垃圾焚烧发电厂为例,对垃圾焚烧烟气处理工艺进行分析和探讨。

2垃圾焚烧发电厂概况

       该项目垃圾处理规模为2400t/d,焚烧炉处理能力为4x600t/d,选择4MPa,400oC中温中压蒸汽参数的余热锅炉。每台焚烧炉配置一套烟气处理系统。

3烟气净化处理工艺

3.1工艺流程

       选择SNCR(选择性非催化还原法)+旋转喷雾脱酸塔+半干法(Ca(OH)2)+干法(NaHCO3)+活性碳喷射+高效袋式除尘器+SCR(选择性催化还原法)相结合的烟气净化工艺。执行《欧盟污染物排放标准》2000/EC/76。

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3.2SNCR系统

       SNCR系统是把氨水溶液喷射到焚烧炉内,除去焚烧炉内的氮氧化物的设备,化学反应方程式如下:

4NH3+4NO+O2——4N2+6H2O

       通过在锅炉第一烟道喷入雾状氨水溶液,烟气中的氮氧化物浓度从锅炉入口设计值300mg/Nm3被分解到省煤器出口200mg/Nm3之下。所需氨水通过压缩空气和双流体喷嘴被喷进炉内,根据省煤器出口NOg浓度,DCS系统自动进行演算以控制氨水溶液供应泵的输出。氨水溶液供应泵送来的氨水溶液与稀释水汇合,再由氨水溶液管线搅拌器进行充分混合,送到喷嘴喷射。

       该工程在锅炉第一烟道分多层共设置6跟喷雾喷嘴。氨水溶液储罐一座,供SNCR和SCR系统共同使用,存储20%氨水溶液7天用量。氨水溶液供应泵设5台定量泵,4用1备。稀释水供应泵采用涡流泵,设2台,1用1备。

3.3脱酸反应系统

       脱酸反应系统包括机械旋转喷雾脱酸塔和消石灰喷射装置。每条焚烧线设一座喷雾脱酸塔。脱酸塔为圆筒形,底部为锥形,椎体上设置电伴热系统以防止灰渣结露,并进行保温,底部有破碎机和卸料阀,以保证反应物能顺利排出。脱酸塔上方,是带导流板的蜗壳形入口通道,能使进入烟气产生良好的涡流和均匀分配。脱酸塔上方布置有石灰浆高位液槽,以保证供浆压力恒定。根据烟囱处HCl、SO2、HF的浓度,DCS计算出所需的消石灰浆流量,进而通过消石灰流量阀门控制消石灰流量。

       工艺水用作烟气冷却水。为维持半干式脱酸塔出口温度一定,冷却水流量通过冷却水流量阀自动控制。冷却水流量阀由设置在DCS内的半干式脱酸塔出口温度调节器调节。

3.4石灰浆制备系统

       石灰浆制备系统为公用系统,4条烟气净化线公用一套制浆系统,包括1个消石灰储仓、2个制备罐、1个浆液供应装置。消石灰储仓总容积350m3,贮存天数7天。每个制备罐均设搅拌装置及液位指示,主要功能是为脱酸塔连续提供所需流量的浓度大约10-17%的石灰浆。设置一台带搅拌器的消石灰供应罐,容量为4条线8小时消耗量,供应罐液位进行测量,由DCS进行监视。设置2台消石灰浆供应泵,1用1备,装有被供应罐液位限制的连锁回路。

3.5碳酸氢钠及消石灰喷雾系统

       当机械旋转喷雾器进行维修或更换时,将启用该系统,可以使HCl、SOx减少到排放指标范围内。该装置设置在布袋除尘器入口烟道处。另外,在布袋除尘器滤袋表面预涂时,也要运行本设备。

       设一座碳酸氢钠料仓,容量为1台机械旋转喷雾器停止工作时,满足烟气净化需要3天的量。料仓内设料位开关、空气流化装置及振动式架桥破解装置。

       在料仓底部设4个排放口,每个排放口设置定量给料的出料装置。通过将烟气中'(1、0,的设定值与实际值进行比较得到PID控制值进而通过变频器来控制粉体流量。

       同样,设消石灰料仓1座,设计思路类似于碳酸氢钠料仓。

       碳酸氢钠或消石灰由鼓风机输送至喷射器喷人布袋除尘器人口烟道内。如果供应管线发生堵塞等情况,管线内的压力开关会检测出来。

3.6活性炭储存和输送系统

       活性炭从脱酸塔后、布袋除尘器前的烟道混合器中喷人,主要作用是控制二噁英及重金属的排放量,使其达到排放要求。为了使活性炭粉末和烟气充分混合,增加活性炭和烟气的接触时间,本系统设置了特殊的烟气管道混合器。为保证系统运行的稳定性,除了设置罗茨鼓风机输送物料外,还另接了一套压缩空气管路作为旁路,以保证系统的连续运行。活性炭的用量根据焚烧线烟气量进行控制。

3.7布袋除尘器

       设在线脉冲清扫和离线脉冲清扫两种方式。正常运行时,采用在线脉冲清扫,利用压差控制自动运行。定期清灰方式为当系统达到设定的定期清灰时间,脉冲压缩空气从布袋的清洁侧喷人布袋,吹落附着的滤袋上的灰尘。

       本系统供气由独立贮气罐供给,除尘效率>99.84,阻力小于等于1500Pa。

3.8烟气再加热系统及SCR系统

       烟气再加热系统是把从布袋除尘器出来的烟气加热到适合SCR系统脱销反应温度的加热装置。布袋除尘器出口烟气温度约为145oC,该温度不适合催化剂活性化温度,需要升温至以上。利用高压蒸汽作为热源进行热交换。

       SCR系统是把氨气喷人催化剂反应塔内,去除氮氧化物的设备。催化反应塔设置在烟气再加热器的下游,在催化反应塔中的脱销反应与SNCR系统相同:

4NH3+4NO+O2——4N2+6H2O

       催化剂材质为Ti〇2-W〇3-V205系列,蜂窝状结构。催化剂由2层:1层备用构成。氨水溶液供应栗使用膜式栗,设5台,4用一备。为控制烟囱出口的80x浓度,氨水溶液流量由DCS演算处理,自动控制在最合适的流量。

3.9飞灰输送系统

       包括:螺旋输送机、刮板输送机、斗式提升机、飞灰储仓。脱酸塔及布袋除尘器灰斗中的灰经螺旋输送机送至刮板输送机,再由刮板输送机将飞灰送至斗式提升机中,飞灰经提升后落人飞灰储仓中。储仓中的灰分两路进行处理,一路通过干灰散装机排出,另外一路由输送机送至飞灰固化系统。

3.10烟气净化系统运行效果

       本套净化工艺在垃圾焚烧发电厂投人运行一年多以来,运行稳定,达到《欧盟污染物排放标准》2000/EC/76。

4烟气净化系统设计思路

4.1烟气净化系统不影响焚烧炉的稳定运行。脱酸反应系统具有动态适应能力,保证装置高效稳定运行。

4.2对酸性气体、烟尘、二噁英等污染物进行有效脱除,确保烟气达标排放。

4.3技术装备水平先进、实用、可靠、经济。

4.4设备布置紧凑合理,占地少,最大限度降低投资。

4.5采用计算机控制系统,提高自动化生产水平,基本实现中控室集中控制,为降低工人劳动强度,提高生产效率,创造良好条件。

4.6出于经济性考虑,净化系统使用价格便宜、易于采购、便于运输的药剂。

结语

       选择SNCR(选择性非催化还原法):旋转喷雾脱酸塔:半干法(Ca(0H))+干法(8aHC03)+活性碳喷射+高效袋式除尘器+SCR(选择性催化还原法)相结合的烟气净化工艺,对垃圾焚烧烟气中污染物质的去除有很好的效果,在生产运行中能实现稳定的达标排放,设备运行稳定。该工艺的选择以及对设计要点的分析,可为相关工程建设提供参考和借鉴,有推广使用的价值。

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