大气污染控制工程小论文

1、垃圾焚烧烟气处理技术前言垃圾焚烧技术以其高减容率和可回收热能等优点正得到日益广泛的应用。和煤、木材等燃料的燃烧过程一样 ,垃圾焚烧也会产生烟气 ,由于垃圾成分的复杂性 ,其焚烧产生的烟气含有许多有害物质 ,具有特殊性质。近年来 ,垃圾焚烧产生的二恶英和重金属污染问题日益受到公众的重视 ,为此国家环保总局颁布了生活垃圾焚烧污染控制标准(GB184 85 - 2 0 0 1)对垃圾焚烧烟气的排放指标做出了严格的限制。为保证将烟气中的污染物含量降至标准限值以下安全排放 ,在设计垃圾焚烧烟气处理系统时必须结合工程实际开发出专门的处理设备 ,并采用合理的工艺流程 ,做到适用、可靠和经济。一、垃圾焚烧烟气

2、成分 可燃的生活垃圾基本上是有机物，由大量的碳、氢、氧元素组成。有些还含有氮、硫、磷和卤素等元素。这些元素在燃烧过程中与空气中的氧起反应，生成各种氧化物或部分元素的氢化物。 有机碳的焚烧产物是二氧化碳气体。 有机物中的投的焚烧产物是水。若有氟或氯存在，也可能有它们的氢化物生成。 垃圾中的有机硫和有机磷，在焚烧过程中掭二氧化硫或三氧化硫以及五氧化二磷。 有机氮化物的焚烧产物主要是气态的氮，也有少量的氮氧化物生成。由于高温时空气中氧和氮也可结合生成一氧化氮，相对空气中氮来说，生活垃圾中的氮元素含量很少，一般可忽略不计。 有机氟化物的焚烧的焚烧产物是氟化氢，若体系中氢的量不足以所有的氟结合生成氟化氢

3、，可能出现四氟化碳或二氟氧碳（COF2），除非有其它元素存在，例如金属元素，它可与氟结合形成金属氟化物。添加辅助燃料（CH4、油品）增加氢元素，可以防止氟化碳或二氟氧碳的生成。 有机氯化物的焚烧产物是氯化氢。由于氧和氯的电负怕相近，存在着下列可逆反应： 4HCL+O2 2CL2+2H2O 当体系中氢量不足时，有游离的氯气的生。添加辅助燃料（天然所或石油）或较高温度的水蒸气（约莫1100）可以使上述反应向左进行，减少废气的含量。烟囱部位的烟气成分的值与垃圾组成、燃烧方式、烟气处理设备有关，垃圾焚烧产生的烟气与其他燃料燃烧产生的烟气在组成上相差较大。同其他烟气相比，垃圾焚烧烟气的特点是 HCL和O

4、浓度特别高，粉尘中的盐分（氯物和硫酸盐）特别高。焚烧过程中一些物质会产生有害气体，有害气体也会和粉尘反应，成为粉尘的一部分。垃圾中也挥发性氯元素转化为HCL的转化率为100%，燃烧性硫转化为SOX的转化率为100%，氯元素转化为NOx的转化率为10%。 800以上，NO和SO2是稳定的化学形态；300以下时，NO2、SO3或H2SO4是稳定的化学状态。但是，300以下的烟气实测数据显示，NOx和SOX的95%以上为NO和SO2。在高温条件下，通过平衡计算的结果与实测值比较接近；而低温条件下，由于停留时间短，计算结果与实测值差异较大。300以下，HgCl2是稳定的化学状态。大型焚烧炉的烟气温度在

5、300以下，气体中的汞几乎都HgCl2形式存在，90%是水溶性的。烟气中HCL来源于含氯的塑料，SOX来源于纸张和厨房垃圾。烟气中的HCL与粉尘中的碱性成分易发生反应。SOX易与粉尘中的碱性成分和氯化物发生反应。烟气中汞（Hg）的化学形态在炉内基本上是汞蒸气，以燃烧室、静电除尘器后基本转变为氯化汞（HgCl2）。重金属、盐分在高温炉内部分气化，但在烟气冷却过程中凝聚，成为粉尘。下表为烟气中污染物的来源、产生原因及存在形态。二、不同烟气处理工艺比较由于我国在垃圾焚烧烟气处理方面起步较晚、整体水平不高 ,而烟气处理设备和工艺的落后状况将限制国产焚烧炉在国内市场的推广 ,故急需加强垃圾焚烧烟气处理设

6、备和工艺方面的研发工作。从国内已运营的焚烧厂的实际情况来看， “半干法活性碳喷射布袋除尘器”的烟气处理工艺在满足国标的基础上，已全面满足欧盟92标准。此种处理工艺是当今国内垃圾焚烧烟气处理的主流选择。1、烟气工艺比较项目半干法（旋转雾化器喷石灰浆）+活性炭+布袋除尘器干法（石灰干粉）+活性炭+布袋除尘器半干法（固定喷头喷石灰浆）+干法（石灰干粉和活性炭）+布袋除尘器SNCR+半干法（NaOH）+干法（石灰干粉和活性炭）+布袋除尘器喷射粒径50m（平均粒径）100m（平均粒径）100m（平均粒径）100m（平均粒径）运行稳定性不稳定稳定稳定稳定设备备用性备用性高 （单独备用1台旋转雾化器）备用性

7、差备用性高 （半干法与干法互为备用）备用性高投资最高（按单台雾化器20万美元计算，共3台雾化器为60万美元，人民币约409万人民币）低。本身系统需要喷射活性炭，因此本方案按不增加投资考虑。高（单台喷头按人民币2.5万，共6台喷头共15万人民币）较高。增加SNCR系统与半干法（NaOH）运行费用石灰消耗量约6kg/t石灰消耗量大于12 kg/t 际石灰消耗量约89kg/t 石灰消耗量10kg/t 工艺复杂性复杂简单简单复杂维护费用高低低低2、烟气工艺说明1） “半干法（旋转雾化器喷石灰浆）+活性炭+布袋除尘器”烟气处理工艺，此工艺虽然能满足欧盟92标准，但是由于对石灰要求比较高（精度颗粒要求比较

8、高），且投资费用、维修费用比较大，同时运行时经常出现石灰浆液管道堵塞，雾化盘磨损，雾化器振动大、轴承温度高等故障。2） “干法（石灰干粉）+活性炭+布袋除尘器”烟气处理工艺，虽然工艺简单，投资不高，且维护方便，但是消石灰耗量大、备用性能差，在环保日益要求更高的今天，很显然这种工艺处理的烟气排放指标暂时只能满足国标要求，对今后的发展不利；同时其备用性能比较差，若出现管道堵塞，烟气处理将停止。3） “半干法（固定喷头喷石灰浆）+干法（石灰干粉和活性炭）+布袋除尘器”烟气处理工艺。这种系统在满足排放标准的前提下备用性较强，主要体现在：半干法可以达到烟气排放标准的情况下，干法在线备用。半干法最大处理能

9、力下不能达到烟气排放标准的情况下，干法可以作。为补充，两种工艺同时运行。半干法出现问题（事故状态下），干法可以作为主要处理工艺。设备运行时固定喷头的设备检修率明显小于旋转雾化器的检修率。固定喷头比旋转雾化器在投资方面有较大的节省，同时在反应塔体的设计上为了保证脱酸效率和水的完全蒸发，两种喷头所采用的塔体基本相同（同样采用烟气停留时间为16s18s）。4） “SNCR+半干法（NaOH）+干法（石灰干粉和活性炭）+布袋除尘器”的处理工艺。此工艺相比上一工艺的最大特点是：增加了SNCR脱销系统，大大降低了NOX 的排放指标。针对石灰浆液管道容易堵塞、结垢的现象，将石灰浆液用NaOH来代替，增加了系

10、统的稳定性能。增加了烟气再循环风机。在布袋除尘器出口引出一根管子通过再循环风机，再次送入焚烧炉出口喉部。一是为了炉内燃烧提供部分氧气，加强燃烧场的扰动；二是将部分处理后的烟气送入炉内再次循环处理，减少烟气有害气体的排放量。三、国内外烟气处理工艺比较我国目前建设的大型城市生活垃圾焚烧发电厂的烟气净化系统由半干法+活性碳吸附+袋式除尘器组成（见图1）。半干法脱除烟气中的酸性气体，活性碳吸附脱除烟气中的二噁碤。它正好将发达国家采用的有活性碳吸附的工艺简化一半。这种简化工艺主要用于应付我国实在太过于宽松的GB18485-2001标准生活垃圾焚烧污染控制标准。这种简化工艺造成公众对焚烧垃圾形成二次污染的

11、恐惧，是近年来各地发生公众反对兴建生活垃圾焚烧发电厂群体事件的直接原因。图1国内普遍采用的简化烟气净化工艺流程图正确完善的使用活性碳吸附的烟气净化工艺应该是两袋两洗（见图2），即：回收活性炭粉管道喷入（一级脱除二噁碤）+袋式除尘器+一级酸洗（脱除焚烧尾气中酸性介质中的HF、HCl）+二级酸洗（脱除焚烧尾气中酸性介质中的硫化物）+新鲜活性炭粉管道喷入（二级脱除二噁碤）+袋式除尘器。图2正确完善的使用活性碳吸附的烟气净化工艺流程图目前，发达国家的大型城市生活垃圾焚烧发电厂决大多数烟气净化系统均不采用活性碳吸附的工艺或不单独用。而是采用静电除尘器+一级酸洗（脱除焚烧尾气中酸性介质中的HF、HCl）+二级酸洗（脱除焚烧尾气中酸性介质中的硫化物）+SCR（脱氮脱二噁碤）工艺（见图3）。即使是使用两袋两洗工艺也要加上SCR（或SNCR，脱氮脱二恶碤）部分。而且一级酸洗要回收生产盐酸，二级酸洗的硫石膏用于建筑材料。图3发达国家常用的烟气净化工艺工艺流程图四、结论无论“两袋两洗”工艺还是发达国家目前常用的烟气净化工艺（图3），其烟气中各项污染物排放值都远远低于欧盟最严格的排放标准European new Directive 2000/76/E。其二噁碤（PCDD/F）平均排放浓度为0.0025ng TE