垃圾焚烧烟气净化技术


垃圾焚烧是一种对城市生活垃圾进行高温热化学处理的技术将生活垃圾作为固态燃料送入炉膛内燃烧在800-1000℃的高温条件下可燃组分与空气中的氧发生剧烈的化学反应释放出热量并转化为高温的燃烧气体和少量的性质稳定的固体残渣。当生活垃圾有足够的热值时生活垃圾能靠自身的能量维持自燃而不用提供辅助燃料。


1)除尘

垃圾焚烧炉烟气中所含烟尘平均粒径为20-30um堆积密度为0.3-0.5g/cm3原始含尘浓度为1.5-15g/m3(标态)掺加有害气体处理剂后可达到15-25 g/m3。烟气含湿量一般为30%左右最高可达60%左右。目前GB/T18485明确规定垃圾焚烧炉除尘必须采用袋式除尘器。

袋式除尘器不仅是颗粒物除尘器还是有害气体净化反应床除尘器必须具有良好的清灰再生性能同时选用耐温、耐腐、耐水解滤料。


2)脱酸

垃圾焚烧炉烟气中SO2浓度为200-500mg/m3(标态)HCL浓度为400-1200mg/m3(标态)最高可达1800 mg/m3(标态)通常采用喷碱中和处理按喷碱方式可分为干法、半干法和湿法。其中湿法由于废液及腐蚀等问题应用较少

干法脱酸分为炉内喷入法和烟道喷入法。炉内喷入法直接将碳酸钙或白云石喷入炉内脱除效率较低一般在30-50%之间。烟道喷入法是在除尘器前烟道喷入消石灰粉尘使之随烟气均布在除尘器滤袋表面对烟气中酸性物质进行捕集。对于酸性物质温度越低脱除效率越高因此通常在除尘器前增设喷雾冷却塔,控制进入除尘器的烟气温度在160-180℃左右。

半干法是在反应塔喷入消石灰浆液控制反应塔内烟气温度在140-150℃之间酸气脱除率可达到90%以上再经布袋除尘器粉尘层二次接触可使SO2浓度降为10-30mg/m3(标态)HCL浓度降为20-50mg/m3(标态).半干法常用的有喷雾干燥法和循环流化床法。

喷雾干燥法是一种常用的烟气脱酸技术喷雾干燥烟气脱酸反应过程包含以下4个步骤即:吸收剂制备、吸收剂浆液雾化、雾化浆液和烟气混合吸收酸性气体并被干燥、反应产物排出。

喷雾干燥烟气脱酸技术主要是利用喷雾干燥的原理将浓度为9%~13%的石灰石浆液经吸收塔顶部的雾化器雾化其粒径可小于100μm一经与烟气接触便发生强烈的热质交换和化学反应迅速地将大部分水分蒸发并将酸性气体吸收固化在反应物中浆滴被加热干燥成粉末状后随烟气进入除尘器。

循环流化床烟气净化技术是根据循环流化床原理而设计其原理为当烟气进入反应塔底部时烟气在塔内文丘里段被加速将进入塔内的吸收剂和循环物料吹起形成沸腾床体气体和物料无论处于流化床的过渡段还是稳定段都处于强烈的紊流状态物料之间的碰撞、摩擦、反应、传热传质等物理化学过程非常强烈;系统工况在一定范围内变化所引起的波动会在这种强烈的紊流状态下迅速达到新的平衡。目前循环流化床烟气净化已发展了多种形式如德国WULFF公司的回流式烟气循环流化床(RCFB)山东大学的双循环流化床烟气半干法悬浮脱硫装置、奥地利能源与环境公司的循环流化床烟气净化工艺等。

3)脱硝

垃圾焚烧烟气中NOX浓度通常为300-1000mg/m3(标态)脱硝通常采用选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、袋式除尘器法和活性焦炭吸附法。

SCR是在有催化剂的条件下将NOX还原成N2。为了达到SCR还原反应所需的350℃温度烟气在进入催化脱氮器之前需要再加热。试验证明SCR可以将NOX排放浓度控制在50mg/Nm3以下。低温催化剂活性温度在160-250℃左右。

使用低温催化剂系统在布袋除尘器出口烟气温度为150-190℃的区间不需要加热烟气直接与还原剂混合在催化剂的作用下脱除NOx。而在中温催化剂的系统中需要对烟气进行再加热才能发生还原反应。在系统布置上要增加蒸汽预热器以及烟气-烟气换热器。

袋式除尘器法是在入口管道喷入氨水NH3在粉尘层催化作用下与NOX发生还原反应生成硝酸盐颗粒物被布袋捕集。

活性焦炭吸附法是在布袋除尘器之后增加吸附剂移动床利用活性焦炭的吸附催化作用深度还原脱硝同时去除二噁英和气态汞等有害物质。


城市生活垃圾焚烧烟气主要成分为CO2、N2、O2、水蒸气及部分有害物质如HCL、HF、SO2、NOX、CO、重金属(Pb、Hg)和二噁英因此垃圾焚烧烟气需要净化处理后才能向大气中排放。

污染物危害大治理要求高。烟气中污染物包括颗粒物(粉尘、飞灰)、酸性气体(HCL、HF、SOX、NOX等)、有机氯化物(二噁英、呋喃)、重金属(Hg、Cd、Pb等)其中二噁英是剧毒致癌物质重金属元素直接危害人体健康。

烟气湿度高,露点温度高。生活垃圾自身含水分较高并且多变使焚烧烟气的含湿量较高一般为25-35%,最高可达50-60%。同时由于烟气中含有酸性气体导致烟气露点温度高达130-140℃,烟气分析仪testo350设计必须充分考虑防结露、耐腐蚀措施。

烟气温度变化大对温度控制要求高。余热锅炉出口烟气温度为200℃左右但瞬时温度可超过300℃瞬时低温可能低于150℃须采取调温、控温措施此外由于250-600℃为二噁英再聚合的适宜温度段在选择冷却方式时应予规避。

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