生活垃圾焚烧发电烟气处理技术综述及其优化控制建议
摘要：分析了生活垃圾焚烧烟气产生的污染物,及其净化工艺;综述和比较了国外生活垃圾焚烧烟气处理技术,分析了焚烧烟气处理工艺及其可能产生的故障,提出了国内生活垃圾烟气存在的问题;就此提出需进一步优化垃圾焚烧发电烟气处理工艺与控制技术,建议摸索和总结适用于各焚烧发电厂基于设备选型的工艺控制与烟气处理优化的运营方案,对生活垃圾焚烧发电建设与运行具有极为重要的现实意义。 前言
生活垃圾焚烧处理已有相当长时间的历史，最早可追溯到1896年，德国汉堡建立了人类历史上的第一座垃圾焚烧厂。随着工业化的发展，现代化的垃圾焚烧厂开始逐步使用专业的焚烧炉，焚烧产生的热量可用来产生蒸汽发电，实现能源利用，而且产生的飞灰通过固化和稳定化后，可将该有毒有害物质进行无害化处理。目前世界各国的大部分垃圾焚烧厂都配套有完善的烟气处理装置和废水处理系统，从而可最大限度的减少对环境的影响。
相比于国外，国内的垃圾焚烧技术要晚50年随着各级的重视及垃圾发电技术的发展，垃圾焚烧逐渐成为国内许多城市考虑的垃圾处理方式，主要是通过借鉴国外的技术经验来提高国内的垃圾焚烧和余热发电技术。1985年深圳市率先进行垃圾焚烧发电处理，深圳市环境与卫生综合处理厂从日本引进了三菱马丁式垃圾焚烧炉;2002年上海首家垃圾焚烧发电厂建成;2005年天津也开始首座垃圾焚烧发电厂的建设，其采用的是日本先进的SN型炉排炉技术。随后南京、重庆、北京、长沙、广州、珠海等城市根据自身实际情况进行垃圾焚烧发电厂的规划与建设。江苏省主要以垃圾焚烧发电技术处理生活垃圾的主要方式，全省先后建成运营31家生活垃圾焚烧发电厂，实现了废物处理与资源回用利用。
随着城市的生活垃圾处理迫切需求，符合国情的垃圾发电技术的研究促进中国垃圾发电产业化发展。目前国内建立的主要垃圾焚烧发电厂焚烧炉选型既有采用引进国外焚烧炉技术，也有自主研发的焚烧炉技术，主要有日本三菱重工、法国阿尔斯通、比利时吉宝西格斯和国内自主研发的焚烧炉，例如光大国际。
由于垃圾的成分复杂，生活垃圾焚烧整个过程中，若不考虑环境的治理措施，不可避免的会产生譬如渗滤液、烟气、固体废物等二次污染物，而且这些污染物比常规的燃煤发电厂
产生的污染物更复杂、毒性更大。如烟气中含有的SO2、HCl、HF等酸性气体不经处理排放，将会造成酸雨，对生物造成很大危害;烟气中的二噁英对生物和环境影响尤其大，由于存在生殖毒性和遗传毒性而备受公众广泛关注。
然而不同焚烧设备选型、余热锅炉、配套的烟气处理方式、各控制参数等对烟气污染物的控制有着重要影响，特别是二噁英产生与控制。另一方面由于部分垃圾焚烧的不够实现稳定达标或者标准过低所引发的烟气污染现象也越来越多的引发公众关注。因此，优化焚烧技术、烟气处理工艺、参数控制等工艺与技术，促进垃圾焚烧发电实现资源利用、经济可行、绿环保有着决定作用，也是关注公众切身利益的体现。
1生活垃圾焚烧烟气净化工艺
生活垃圾焚烧过程中产生的污染物包括废气、废水和废渣，文中主要讨论焚烧烟气中的污染物和控制。烟气中的污染物主要包括粉尘(细小颗粒物)、酸性气体(HF、HCl和SO2等)、氮氧化物、重金属和有机污染物(主要为二噁英)，其中二噁英受到广泛关注;其种类多，毒性大，在生活垃圾的焚烧过程中，由于垃圾成分比较复杂，高温下的反应多且相互影响，二噁英的成因相当复杂，目前的研究成果尚不能完全解释，已知的生成途径有如下几种:原
始存在、高温气相合成、从头合成、前驱物合成。
1.1酸性气体净化装置
酸性气体通常采用碱性介质吸收法，工业上普遍采用的是Ca(OH)2和NaOH，净化工艺有干法、半干法和湿法。
1.1.1干法脱酸工艺
干法脱酸工艺一般使用碱性吸附剂以干基形式直接喷入位于省煤器与除尘装置之间的水平烟道内，或使吸附剂与酸性气体在干式反应塔内接触，吸附剂与酸性气体之间通过气固相接触并发生中和反应，来去除烟气中的酸性气体。干法工艺设备简单，投资较少;以干粉形式反应，但由于干法存在吸附剂与烟气接触面积小、反应时间短，因此干法脱酸效率低(50%～60%)，一般喷入的吸附剂如消石灰会过量很多(钙酸比大于3)，因此会导致下游的除尘设备负荷增加。常规的干法脱酸工艺单独使用目前已经很难达到规定的排放要求，因此一般大型的生活垃圾焚烧厂已经很少采用该法。
1.1.2半干法脱酸工艺
半干法脱酸工艺是目前应用最广泛的。国内大型垃圾焚烧厂大都采用该工艺。半干法工艺一般吸收剂也采用Ca(OH)2，首先制成Ca(OH)2浆液，然后由安装在半干式反应塔顶部的雾化器把吸收剂浆液喷入反应塔，雾化器的高速产生剪切作用，使浆液形成极小粒径的液滴，然后与烟气充分接触，通过液滴中的水分挥发来降低烟气的温度，同时提高烟气湿度，石灰浆液滴与酸性气体进行反应，生成中性盐类，得以去除酸性气体。
在半干法脱酸工艺中，一般反应塔安装在除尘装置(一般为袋式除尘器)的前面，以便能够捕集含有少量消石灰的烟气;同时，部分未反应的消石灰将附着于袋滤器上，经过脱酸塔的烟气将会在袋滤器上与吸附剂进一步反应，以提高脱酸效率。碱性吸附剂与烟气的进入接触方式有两种，顺流方式和逆流方式，各有优缺点，吸附剂都由塔顶进入，烟气可选择由塔顶上部或下部进入。反应塔的结构包括导流叶片、直径等的设计主要考虑为反应提供足够的空间和反应时间，达到最佳的脱酸效率。
半干法的脱酸效率和吸附剂的利用率要大大高于干法，正常情况下对烟气中HCl的脱除效率可达90%以上;同时，半干法脱酸过程中也不产生废水，浆液中的水分主要用来冷却高温烟气，降低烟气温度，以提高反应效率;半干法工艺的操作温度一般在150～170℃左右，高于烟气的露点温度，因此烟气经过除尘器后可直接排放。
1.1.3湿法脱酸工艺
湿法脱酸工艺一般使用湿式洗涤塔，烟气中的HCl和SO2等酸性气体在洗涤塔内与喷入的碱性吸收剂(一般为氢氧化钠溶液或消石灰溶液)接触并进行中和反应，以便脱除酸性气体。湿法工艺在欧美等发达国家应用较多，在工业装置上的运行数据证明，脱氯效率可达到95%以上，脱硫效率也可达到80%以上;同时湿式洗涤塔在去除酸性气体的同时能够有效的降低二噁英和重金属的浓度;因此湿法工艺具有高效全面脱除污染物的优点，是以后发展的重点。
湿法工艺中的湿式洗涤塔一般安装在袋式除尘器的后面，以避免高湿度饱和烟气中的颗粒物堵塞滤布;同时由于烟气先经过袋式除尘器，所以在除尘器前应安装降温塔，使从省煤器出来的高温烟气经过降温后进入除尘器，提高滤布的寿命。
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